物理必修一第四章阶段复习课ppt课件

阶段复习课第四章,理想实验,匀速直线运动状态,静止状态,质量,控制变量法,成正比,成反比,作用力,大小相等,方向相反,同一条直线上,超重,失重,完全失重,一、整体法、隔离法分析连接体问题1.连接体多个相互关联的物体组成的物体系统。如叠在一起、并排放在一起或用绳(或杆)连在一起的几个物体。2.隔离法与整体法(1)隔离法:在分析连接体问题时,从研究问题的方便性出发,将物体系统中的某一部分物体隔离出来,单独分析研究的方法。(2)整体法:在分析连接体问题时,将整个物体系统作为整体分析研究的方法。,(3)当需要计算物体之间(或一个物体各部分之间)的相互作用力时,就必须把各个物体(或一个物体的各个部分)隔离出来,根据各个物体(或一个物体的各个部分)的受力情况,画出隔离体的受力图,列出牛顿第二定律方程。(4)许多具体问题中,常需要交叉运用整体法和隔离法,有分有合,从而迅速求解相关问题。注意:运用整体法分析问题时,要求系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同,根据牛顿第二定律对整体列方程。如果系统内各物体的加速度仅大小相同,如通过滑轮连接的物体,应采用隔离法根据牛顿第二定律分别列方程。,【典例1】(2013烟台高一检测)如图所示,两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块,质量分别为m1和m2。拉力F1和F2方向相反,与轻线沿同一水平直线,且F1F2。试求在两个物块运动过程中轻线的拉力FT。,【标准解答】以两物块整体为研究对象,根据牛顿第二定律得F1-F2=(m1+m2)a隔离物块m1,由牛顿第二定律得F1-FT=m1a由两式解得FT=答案：,【变式备选】两重叠在一起的滑块,置于固定的、倾角为的斜面上,如图所示,滑块A、B的质量分别为M、m,A与斜面间的动摩擦因数为1,B与A之间的动摩擦因数为2,已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下,滑块B受到的摩擦力(),A.等于零B.方向沿斜面向上C.大小等于1mgcosD.大小等于2mgcos,【解析】选B、C。把A、B两滑块作为一个整体，设其下滑加速度为a，由牛顿第二定律得(M+m)gsin-1(M+m)gcos=(M+m)a解得a=g(sin-1cos)由于agsin，可见B随A一起下滑过程中，必然受到A对它沿斜面向上的摩擦力，B正确。设摩擦力为FfB，由牛顿第二定律，有mgsin-FfB=ma得FfB=mgsin-ma=mgsin-mg(sin-1cos)=1mgcos，C正确。,二、图像在动力学中的应用在物理学问题中,给出已知条件和信息的方式有很多,诸如文字方式、表格方式、函数方式、图像方式,其中图像方式是最常见、最直观的一种方式,运用图像求解问题也会更加直观、形象。1.常见的图像形式在动力学与运动学问题中,常见、常用的图像是位移图像(x-t图像)、速度图像(v-t图像)和力的图像(F-t图像)等,这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律,而绝非代表物体的运动轨迹。,2.图像问题的分析方法遇到带有物理图像的问题时,要认真分析图像,先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图像给出的信息,再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式去解题。,【典例2】一质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图所示。试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2。【标准解答】由题图可知,在t=0到t1=2s的时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应做向上的匀加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1,电梯及小孩的加速度为a1,由牛顿第二定律,得F1-mg=ma1在这段时间内电梯上升的高度h1=,在t1=2s到t2=5s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应做匀速上升运动,速度为t1时刻电梯的速度,即v1=a1t1在这段时间内电梯上升的高度h2=v1(t2-t1)在t2=5s到t3=6s的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯应做向上的匀减速运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2,电梯及小孩的加速度为a2,由牛顿第二定律,得mg-F2=ma2在这段时间内电梯上升的高度h3=v1(t3-t2)-a2(t3-t2)2电梯上升的总高度h=h1+h2+h3代入数据解得h=9m。答案:9m,【变式训练】(2013大连高一检测)放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系如图甲所示,物块速度v与时间t的关系如图乙所示。取重力加速度g=10m/s2。由两图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为(),A.m=0.5kg,=0.4B.m=1.5kg,=C.m=0.5kg,=0.2D.m=1kg,=0.2【解析】选A。由F-t图像和v-t图像可得,物块在2s到4s内所受外力F=3N,物块做匀加速运动，a=2m/s2,F-Ff=ma即3-10m=2m。物块在4s到6s内所受外力F=2N，物块做匀速直线运动，则F=Ff,F=mg，并且10m=2。由解得m=0.5kg,=0.4，故A选项正确。,三、动力学中的临界极值问题1.临界极值问题在运用牛顿运动定律解决动力学问题时,常常讨论相互作用的物体是否会发生相对滑动,相互接触的物体是否会发生分离等,这类问题就是临界问题。2.解题关键解决临界问题的关键是分析临界状态。例如,两物体刚好要发生相对滑动时,接触面上必须出现最大静摩擦力;两个物体要发生分离,相互之间的作用力弹力必定为零。,3.解决临界问题的一般方法(1)极限法。题设中若出现“最大”“最小”“刚好”等这类词语时,一般就隐含着临界问题,解决这类问题时,常常是把物理问题(或物理过程)引向极端,进而使临界条件或临界点暴露出来,达到快速解决有关问题的目的。(2)假设法。有些物理问题在变化过程中可能会出现临界问题,也可能不出现临界问题,解答这类题,一般要用假设法。,(3)数学推理法。根据分析的物理过程列出相应的数学表达式,然后由数学表达式讨论出临界条件。,【典例3】如图所示，质量m10kg的小球挂在倾角37的光滑斜面的固定铁杆上，求：(1)斜面和小球以a1的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？(2)当斜面和小球都以a2的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？,【标准解答】先求出临界状态时小球的加速度，假设小球刚要离开斜面，这时FN0，受力情况如图甲所示，故Fsinmg(竖直方向)，Fcosma0(水平方向)。所以a0gcot。,(1)当斜面和小球以a1的加速度向右匀加速运动时，由于a1a0，可知这时小球已脱离斜面，所以其受力情况如图丙所示，故F2sinmg(竖直方向)F2cosma2(水平方向)。两式平方相加，可得F2200N。由牛顿第三定律知：当以加速度a1运动时，小球对绳的拉力为100N，对斜面的压力为50N；当以加速度a2运动时，小球对绳的拉力为200N，对斜面的压力为0。答案：(1)100N50N(2)200N0,【变式训练】鲜蛋储运箱中放有光滑的塑料蛋托架，架上有排列整齐的卵圆形凹槽，如图所示，图中O为圆心，A、B两点为水平槽口，角为半径OA与水平线AB的夹角，已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数为，当运蛋的汽车急刹车时，为避免蛋从槽中滚出，图中角的正切值应小于多少？,【解析】设蛋刚好不滚出的夹角为，对蛋受力分析，如图所示，根据平行四边形定则，由牛顿第二定律得F合=ma，所以a=，对汽车有m0g=m0a，故a=g。因此=g，解得tan=。那么，蛋不从槽中滚出，要求，则tan。答案：,四、动力学中的传送带问题1.摩擦力是否影响传送带的运动:是因为带动传送带的电动机在起作用(摩擦力不影响传送带的运动状态)。2.分析该类问题的关键:分析物体与传送带间的滑动摩擦力方向,进而分析物体的运动规律,这是分析传送带问题的关键。,3.常见的传送带模型:有两种,一个是水平方向的传送带;另一个是与水平方向成一定角度的传送带。(1)物体在水平传送带上的运动有两种可能:若物体到达传送带的另一端时速度还没有达到传送带的速度,则该物体一直做匀变速直线运动;若物体到达传送带的另一端之前速度已经和传送带相同,则物体先做匀变速直线运动后做匀速直线运动。(2)对斜传送带要分析最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系,如果最大静摩擦力小于重力沿斜面的分力,则物体做匀变速运动;如果最大静摩擦力大于重力沿斜面的分力,则物体做匀速运动。,【典例4】如图所示,传送带与水平面夹角为37,传送带以10m/s的速率运动,传送带轮沿顺时针方向转动。现在在传送带上端A处无初速地放上一个质量为m=0.5kg的小物块,它与传送带间的动摩擦因数为0.5,若传送带A到B的长度为16m,g取10m/s2,则物块从A运动到B的时间为多少?,【标准解答】由于0.5tan0.75，物块一定沿传送带对地下移，且不会与传送带相对静止。设从物块刚放上到达到传送带速度10m/s时，物块位移为s1，加速度为a1，时间为t1，因物块速率小于传送带速率，根据牛顿第二定律，a1=10m/s2，方向沿斜面向下。t1=1s,s1=5m传送带长度。设从物块速度为10m/s到B端所用时间为t2，加速度为a2，位移为s2，物块速度大于传送带速度，物块受滑动摩擦力沿斜面向上，有,a2=2m/s2s2=，即(16-5)m=10t2+,t2=1s(t2=-11s舍去)所用总时间t=t1+t2=2s。答案：2s,【变式训练】水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查。如图所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率v1m/s运行。一质量为4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数0.1，A、B间的距离L2，取10m/s2。,(1)求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小；(2)求行李做匀加速直线运动的时间；(3)如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。【解析】(1)由物体“无初速地放在A处”得到物体将相对传送带运动，滑动摩擦力方向向右，其大小为Fmg4N，由牛顿第二定律，得a1m/s2。,(2)设行李做匀加速运动的时间为t，行李加速运动的末速度为v1m/s。则v=at，即t1s。此时物体运动的位移s0=0.5mF0时，两物体开始相对滑动，此时两物体之间为滑动摩擦力，对m1应用牛顿第二定律有，m2g=m1a1，解得a1=为定值，在a-t图像中是一条平行于t轴的直线，对m2应用牛顿第二定律有，kt-m2g=m2a2，解得a2=，由于，则相对滑动后在a-t图像中a2的斜率更大，故B、C、D错，A正确。,4.(2010海南高考)如图所示,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上方有一物块:木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上。若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为(),A.加速下降B.加速上升C.减速上升D.减速下降【解析】选B、D。木箱静止时物块对箱顶有压力,则物块受到箱顶向下的压力,当物块对箱顶刚好无压力时,物块所受合外力的方向向上,表明系统有向上的加速度,是超重,可能是加速上升,也可能是减速下降,B、D正确。,5.(2010全国卷)如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g,则有()A.a1=0,a2=gB.a1=g,a2=gC.a1=0,a2=D.a1=g,a2=,【解析】选C。在抽出木板的瞬间,弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变。木块1受重力和支持力,mg=F,a1=0,木块2受重力和压力,根据牛顿第二定律a2=,故C正确。,6.(2010山东高考)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a=;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)。(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系。下列图像能表示该同学实验结果的是。,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是。a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度【解析】(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动,由d=可知:a=。为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变,重复实验多次测量d、t,取平均值。,(2)该实验原理与教材实验原理类似,同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水瓶的质量m,此时可认为绳上的拉力FT近似等于弹簧测力计示数F1。此时可认为F1=mg;本实验中没有平衡摩擦力,但通过题意可知受到的摩擦力为F0,木板受到的合外力为(F1-F0)。图像反映的是a与F1的关系,而不是a与(F1-F0)