高中物理鲁科版第六章力与运动单元测试 教师用书2023版第6章章末分层突破

章末分层突破[自我校对]①理想②静止状态③匀速直线运动状态④运动状态⑤匀速直线运动状态或静止状态⑥保持⑦难易程度⑧质量⑨成正比⑩成反比⑪合外力⑫F＝ma⑬物体的受力情况⑭物体的运动情况⑮A⑯B⑰g⑱大小相等⑲方向相反⑳同样大小eq\o(○,\s\up1(21))同时eq\o(○,\s\up1(22))同性质eq\o(○,\s\up1(23))同一直线eq\o(○,\s\up1(24))异体eq\o(○,\s\up1(25))异向eq\o(○,\s\up1(26))异效___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________用整体法与隔离法求解连接体问题1．整体法：在研究连接体的加速度与力的关系时，往往将连接体视为整体．对牛顿第二定律F＝ma，F是整体所受的合外力，ma是整体与外力对应的效果．注意分析整体受力时不要将内力分析在其中了．2．隔离法：多在求解连接体的相互作用力时采用．即将某个部分从连接体中分离出来，其他部分对它的作用力就成了外力．3．在解答连接体问题时，决不能把整体法和隔离法对立起来，多数情况下两种方法要配合使用．求各部分加速度相同的连接体的加速度或合力时，优先考虑整体法，如果还要求物体之间的作用力，再用隔离法．在实际应用中，应根据具体情况，灵活交替使用这两种方法，不应拘泥于固定的模式．无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是对研究对象进行正确的受力分析．(多选)质量分别为2kg和3kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，如图6­1所示，今对物块A、B分别施以方向相反的水平力F1、F2，且F1＝20N、F2＝10N，则下列说法正确的是()图6­1A．弹簧的弹力大小为16NB．如果只有F1作用，则弹簧的弹力大小变为12NC．若把弹簧换成轻质绳，则绳对物体的拉力大小为零D．若F1＝10N、F2＝20N，则弹簧的弹力大小不变【解析】以物体A和B为整体，加速度a＝eq\f(F1－F2,mA＋mB)＝2m/s2，方向水平向左．以物体A为研究对象，水平方向受F1及弹簧向右的拉力F拉作用，由牛顿第二定律有F1－F拉＝mAa，得F拉＝16N，所以A项对．若只有F1作用，则它们的加速度a′＝eq\f(F1,mA＋mB)＝4m/s2，弹簧的拉力F拉′＝mBa′＝12N，所以B项对．C项中将弹簧换成轻质绳，绳对物体的拉力等于原来弹簧的拉力，不为零，C项错．若F1＝10N、F2＝20N，则它们的加速度a″＝eq\f(F2－F1,mA＋mB)＝2m/s2，方向水平向右，以物体A为研究对象，由牛顿第二定律有F拉″－F1＝mAa″，得F拉″＝14N，所以D项错．【答案】AB整体法与隔离法常涉及的问题类型1．涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法．2．水平面上的连接问题：这类问题一般是连接体(系统)内各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法．3．斜面体与物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，一般采用隔离法分析．牛顿第二定律在临界问题中的应用1．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N＝0.2．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，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零．3．绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是T＝0.4．加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在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．如图6­2所示，质量为m的光滑小球，用轻绳连接后，挂在三角劈的顶端，绳与斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜边与水平面夹角为θ＝30°，求：图6­2(1)劈以加速度a1＝g/3水平向左加速运动时，绳的拉力多大？(2)劈的加速度至少多大时小球对劈无压力？加速度方向如何？(3)当劈以加速度a3＝2g【导学号：21862040】【解析】(1)如图所示：水平方向：FT1cosθ－FN1sinθ＝ma1①竖直方向：FT1sinθ＋FN1cosθ＝mg②由①②得：FT1＝eq\f(3＋\r(3),6)mg.③(2)当球与斜面恰无作用时如图所示，由牛顿第二定律得：FT2cosθ＝ma2④FT2sinθ＝mg⑤由④⑤得：a2＝eq\r(3)g，方向水平向左．⑥(3)参照上图：但FT3与水平夹角θ≠30°，有：FT3＝eq\r(mg2＋ma32)＝eq\r(mg2＋2mg2)＝eq\r(5)mg.【答案】(1)eq\f(3＋\r(3),6)mg(2)eq\r(3)g，方向水平向左(3)eq\r(5)mg处理临界问题常用的方法1．极限法解决临界问题一般用极端分析法，即把问题推向极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，应用物理规律列出在极端情况下的方程，从而找出临界条件．2．假设法有些物理过程没有出现明显的临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界状态，也可能不会出现临界状态，解决此类问题时，一般用假设法，即假设出现某种临界状态，分析物体的受力情况及运动状态与题设是否相符，然后再根据实际情况进行处理．3．数学方法将物理方程转化为数学表达式，如二次函数、不等式、三角函数等，然后根据数学中求极值的方法，求出临界条件．动力学的两类基本问题1.已知物体的受力情况，研究物体的运动情况，即在已知物体的受力情况下，求出物体的加速度，结合运动学公式确定物体的运动情况．2．已知物体的运动情况，研究物体的受力情况，即在已知物体的运动情况下，由运动学公式求出物体的加速度，再由加速度确定物体的受力情况．如图6­3所示为何雯娜在蹦床比赛中的画面．已知何雯娜的体重为49kg，设她从3.2m高处自由下落后与蹦床的作用时间为s，离开蹦床后上升的高度为5m，试求她对蹦床的平均作用力．(g取10m/s2)图6­3【解析】她从m高处下落到与蹦床接触前的过程做自由落体运动，由运动学公式v2＝2gs得，她接触蹦床时的速度大小v1＝eq\r(2gs1)＝8m/s她离开蹦床时的速度大小v2＝eq\r(2gs2)＝10m/s取竖直向上为正方向，则由运动学公式有v2＝－v1＋at得她的加速度大小为a＝15m/s2，方向竖直向上．她与蹦床接触的过程中受重力mg和蹦床对她的平均作用力F，由牛顿第二定律有F－mg＝ma解得蹦床对她的平均作用力F＝1225N，方向竖直向上．由牛顿第三定律得她对蹦床的作用力F′＝F＝1225N，方向竖直向下．【答案】1225N，方向竖直向下动力学两类基本问题的分析过程两类基本问题中，受力分析是关键，求解加速度是桥梁，思维过程如下：1．(多选)如图6­4所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面．若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中()图6­4A．桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B．鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C．若猫增大拉力，鱼缸受到的摩擦力将增大D．若猫减小拉力，鱼缸有可能滑出桌面【解析】由题图可见，鱼缸相对桌布有向左运动的趋势，故应受到向右的摩擦力，选项A错误；由于鱼缸与桌布和桌面之间动摩擦因数相等，鱼缸在桌布上运动和在桌面上运动时加速度的大小相等，根据v＝at，鱼缸在桌布上和在桌面上的滑动时间相等，选项B正确；鱼缸与桌布之间的摩擦力为滑动摩擦力，猫增大拉力，鱼缸所受的摩擦力不变，选项C错误；若猫减小拉力，鱼缸可能随桌布一起运动，而滑出桌面，选项D正确．【答案】BD2．(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为eq\f(2,3)a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A．8 B．10C．15 D．18【解析】设该列车厢与P相连的部分为P部分，与Q相连的部分为Q部分．设该列车厢有n节，Q部分为n1节，每节车厢质量为m，当加速度为a时，对Q有F＝n1ma；当加速度为eq\f(2,3)a时，对P有F＝(n－n1)meq\f(2,3)a，联立得2n＝5n1.当n1＝2，n1＝4，n1＝6时，n＝5，n＝10，n＝15，由题中选项得该列车厢节数可能为10或15，选项B、C正确．【答案】BC3．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图6­5所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()图6­5A．t＝2s时最大 B．t＝2s时最小C．t＝s时最大 D．t＝s时最小【解析】人受重力mg和支持力FN的作用，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma.由牛顿第三定律得人对地板的压力F′N＝FN＝mg＋ma.当t＝2s时a有最大值，F′N最大；当t＝s时，a有最小值，F′N最小，选项A、D正确．【答案】AD4．(多选)如图6­6(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v­t图线如图(b)所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()(a)(b)图6­6A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度【解析】由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a1＝eq\f(v0,t1)，下降过程中的加速度为a2＝eq\f(v1,t1).物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsinθ＋f＝ma1，mgsinθ－f＝ma2，由以上各式可求得sinθ＝eq\f(v0＋v1,2t1g)，滑动摩擦力f＝eq\f(mv0－v1,2t1)，而f＝μFN＝μmgcosθ，由以上分析可知，选项A、C正确．由v­t图像中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D正确．【答案】ACD5．(多选)如图6­7所示，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O.整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的