第四章运动和力的关系单元总结-2020-2021学年上学期高一物理(新教材人教版必修第一册)

1、第四章运动和力的关系单元总结知识要点知识点一动力学中的临界和极值问题1 .临界状态与临界值在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态即 为临界状态，相应的物理量的值为临界值，临界状态一般比较隐蔽，它在一定条件下才会出现.若题目中 出现“最大“'最小”“刚好”等词语，常为临界问题.2 .常见临界条件接触与脱离的临界条件两物体相接触或脱离的临界条件是弹力Fn=O相对静止或相对滑动的临界条件两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力， 则相对静止或相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最 大值或为零绳子断裂与松弛的临界条件绳子所能承受的张力是有限

2、的，绳子断与不断的临界 条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松 弛的临界条件是尸T=0加速度最大与速度最大的临界条件当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和 速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大 加速度；合外力最小时，具有最小加速度.当出现加 速度为零时，物体处于临界状态，所对应的速度便会 出现最大值或最小值3 .求解临界极值问题的三种常用方法极限法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达 到正确解决问题的目的假设法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可 能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学

3、方法将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件印国如图所示，质量w = lkg的光滑小球用细线系在质量为M=8kg、倾角为a=37。的斜面体上，细线 与斜而平行，斜而体与水平而间的摩擦不计，g取lOmW.试求：1若用水平向右的力F拉斜而体，要使小球不离开斜而，拉力尸不能超过多少？技巧总错(2)若用水平向左的力厂推斜而体，要使小球不沿斜面滑动，推力尸'不能超过多少？求解此类问题时，一定要找准临界点，从临界点入手分析物体的受力情况和运动情况，看哪些量 达到了极值，然后对临界状态应用牛顿第二定律结合整体法、隔离法求解即可.知识点二动力学图像问J1 .常见的两类动力学图像问题已知物体

4、在某一过程中的速度、加速度随时间变化的图像，求物体的受力情况.(2)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间变化的图像，求物体的运动情况.2 .解决图像问题的关键(1)分清图像的类别：分清横、纵坐标轴所代表的物理量，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点.(2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交 点等表示的物理意义.(3)能从图像中获取有用信息：把图像与物体运动情况相结合，再结合斜率、而积等所代表的物理意义，确 定从图像中得到的有用信息，这些信息往往是解决问题的突破口或关键点.(多选)如图甲所示，滑块以一定的初速度冲上一倾角6

5、=37。的足够长的固定斜面.滑块上滑过程的?一，图像如图乙，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则下列说法正确的是611137。=0.6, cos370=0.8, g取10 m屋)()A.木块上滑过程中的加速度大小是6mHB.木块与斜而间的动摩擦因数=0.5C.木块经2 s返回出发点D.木块回到出发点时的速度大小p=245 m/s技巧总管处理图像问题的思路会看：看图时要能够看出函数图像所表达的物理意义，看出图像中点、线、而及截距、斜率等的物理意 义，并由此切入解题.(2)会用：利用图像法解题不仅思路清晰，而且过程简单，方法巧妙.利用图像法解题的关键在于建立物理 问题与物理图像间的联系，再根据有关物理规

6、律求解.(3)会联系：同一物理过程在不同的物理图像中的表现形式不同，但不同的物理图像之间存在联系.根据解 题的需要，会将同一物理过程的变化规律用不同的图像表达出来.转换图像的关键是根据物理规律，明确 图像间的相互联系.知识要点三：动力学中的连接体问题1 .连接体两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫做连接体.如几个物体会放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆连在一起,此类问题涉及的研究对象至少为两个，因而使问题变得较为复杂，能力要求也较高.2 .连接体问题的处理方法整体法与隔离法整体法隔离法概念将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析 的方法将研究对象与周围物体分隔开的方

7、法选用原则研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统 整体的加速度研究系统内物体之间的相互作用力注意问题受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作 用一般隔离受力较少的物体兽例今淅如图所示，质量为河的木箱放在光滑水平地而上,受到一水平恒力F的作用，木箱的顶部用细绳悬挂一质量为次的小球，若想使细绳与竖直方向夹角为夕则恒力尸应为多大?/技巧总偌当物体各部分加速度相同且不涉及求内力的情况,用整体法比较简单；若涉及物体间相互作用力时必须用隔离法.整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来运用，这将会更快捷有效.知识点四动力学中的多过程问题的求解1 .当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时

8、，要明确整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程的联系点并逐一分析每个过程.联系点：前一过程的末速度是后一过程的初速 度，另外还有位移关系等.2 .注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生变化，所以对每一过程都要分别进行受力分 析，分别求加速度.（2019.2020学年昭阳月考）如图所示，水平面与倾角8=37。的斜而在8处平滑相连，水平面上工8两点间距离so=8m.质量加=lkg的物体（可视为质点）在F=6.5N的水平拉力作用下由X点从静止开始 运动，到达8点时立即撤去F，物体将沿粗糙斜而继续上滑（物体经过3处时速率保持不变）.己知物体与水 平而及斜而间的动摩擦因数均

9、为0.25Q取lOniW, sin37o=0.6, cos 37。=0.8）求：物体在水平而上运动的加速度大小6：（2）物体运动到B处的速度大小股：技巧总转（3）物体在斜面上运动的时间.对每一个子过程做好受力分析、运动分析并抓住速度这一过程与过程之间的桥梁.知识点五传送带模型如图所示，传送带与地面之间的倾角6=37。，从4到8长度为16m,传送带以10 m/s的速率逆时针转动.在传送带上端K无初速度地放一个质量为0.5 kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为05求物体从乂运动到3所需的时间.（sin37o=0.6, cos37°=0.8）我们可以从比较物体速度与传送带速度（传送带速

10、度恒定）展开思维，思维导图如图所示:发生相对运动存在了滑，方向与物体相对"传送带的运动方向相反F动=0无相对运动（趋势）r不存在fD物=&带尸动F动maxF动 产 f maxA.若传送带不动，则va=3m，s有相对运动趋势 存在/管，方向与F动方向相反发生相对运动存在F滑，方向与 F动方向相反【练习】（多选）如图所示，水平传送带乂、3两端相距s=3.5m,工件与传送带间的动摩擦因数=0.1.工件 滑上A端瞬时速度va=4 nvs,到达B端的瞬时速度设为切，则（）B.若传送带以速度y=4m，s逆时针匀速转动，v5=3 iWsC.若传送带以速度，=2 m/s顺时针匀速转动，vb=

11、3D.若传送带以速度，=4 m/s顺时针匀速转动，v5=3 m/s知识点六滑块一木板模型模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动.2.处理方法处理此类问题，受力分析和运动过程的分析是关键，必须弄清滑块和木板的加速度、速度、位移关系，画 好位移关系图.加速度关系如果滑块和木板之间没有发生相对运动，可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度：如果滑块和木板之间 发生了相对运动，应采用“隔离法”分别求出滑块和木板的加速度.应注意找出滑块和木板之间是否发生相对 运动的隐含条件.(2)速度关系滑块和木板之间发生相对运动时，分析速度关系，从而确定滑块受到的摩擦力方向.应注意当滑块和木板 的速度相同时，摩

12、擦力会发生突变.(3)位移关系滑块和木板叠放在一起运动时，应仔细分析滑块和木板的运动过程，认清对地位移和相对位移之间的关 系.这些关系就是解题过程中列方程所必需的关系.如图所示，质量河=1kg、长/=4m的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数4】=0.1,在木板的左端放置一个质量机=1 kg、大小可以忽略的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数收=04 某时刻起在铁块上加一个水平向右的恒力尸=8 N,取g= 10 mi.试求：h / H“心川川川中川切勿山川用川川川)“山"(1)恒力产作用时木板和铁块的加速度大小：(2)当铁块运动到木板右端时，把铁块拿走，木板还能继续滑行的距

13、离.通过本题，让同学们掌握对于多过程板块模型的分析方法.关键要理清木板和铁块各自在不同运动过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式，抓住它们的位移关系进行求解，知道加速度是联系 力学和运动学的桥梁.知识要点七：实验：探究加速度与力、质量的关系，实验原理和方法1 .探究方法一控制变量法 控制小车的质量M不变，讨论加速度。与力F的关系.控制硅码和小盘的质量不变，即力尸不变，改变小车的质量跖讨论加速度a与M的关系.2 .要测量的物理量 小车与其上祛码的总质量M用天平测出.(2)小车受的拉力厂一用天平测出小盘和盘内硅码的总质量加，由尸算出.(3)小车的加速度a一通过打点计时器打出的纸带测算出.3

14、 .测量加速度的方案(1)应用纸带测加速度在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度.前面所述的实验方案 就是利用这种方法求取加速度的.它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差Ax=a2 求出加速度.(2)应用匀变速运动规律求加速度如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由。=声算出.（3）应用加速度与位移成正比9y由于。=亍，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为XI、X2,则位移之比就是加速度之比,即：7=?- ai X2二、实验器材打点计时器、纸带、复

15、写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、硅码、夹子、细绳、低压交流电源、 导线、天平（带有一套祛码）、刻度尺.三、实验步骤1 .用天平测出小车和重物的质量分别为Mo、处并把数值记录下来.2 .按图将实验器材安装好（小车上不系绳）.3 .平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下而垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂 重物的小车在斜而上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）.4 .将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标 上号码及此时所挂重物的重力mog.5 .保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4,多做几次实验，每次

16、小车从同一位置释放， 并记录好重物的重力wg、加密、以及计算出相应纸带的加速度6 .保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放硅码，并测出小车与所放硅码的总质量接通电源，放 开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码.7 .继续在小车上加放硅码，重复步骤6,多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码.8 .计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与硅码的总质量四、数据处理1 .计算法测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足段=普、詈=器2 .图象法(1)分析加速度和力的关系以加速度为纵坐标，以外力尸为横坐标，作出关系图象，如图所示，由此得出结论.1(2)分析

17、加速度和质量的关系,以加速度为纵坐标，以小车及祛码的总质量M或专为横坐标作出或小白关系图象，如图所示，据 MM图象可以得出结论.实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比.五、误差分析产生原因减小方法偶然误 差质量测量不准、计数点间距测量不 准多次测量求平均值小车所受拉力测量不准二准确平衡摩擦力二使细绳和纸带平行于木板作图不准使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去系统误 差小盘及重物的总重力代替小车所受 的拉力使小盘和重物的总质量远小于小车的质量六、注意事项1 .平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还

18、是改变小车 及硅码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.2 .实验中必须满足小车和硅码的总质量远大于小盘和重物的总质量.只有如此，重物和小盘的总重力才可 视为与小车受到的拉力相等.3 .小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手.4 .作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.离直 线较远的点是错误数据，舍去不予考虑.的关系”实验.如图甲所示为实验装置某组同学设计了“探究加速度。与物体所受合力尸及质量简图，4为小车，3为电火花计时器，C为装有细沙的小桶，。为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认 为细绳对小车的拉力尸等于细沙和小桶的总重量，小车运动的加速度。可用纸带上打出的点求得.甲(1)如图乙所示为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出电火花计时器打