教科版高中物理必修第一册第4章牛顿运动定律整合课件

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章

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合第四章内容索引0102知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析知识网络·系统构建重点题型·归纳剖析一传送带模型1.水平传送带(匀速运动)2.倾斜传送带(1)一个关键点:对于倾斜传送带,分析物体受到的最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系是关键。(2)两种情况①如果最大静摩擦力小于重力沿斜面的分力,传送带只能下传物体,两者共速前的加速度大于共速后的加速度,方向沿传送带向下。②如果最大静摩擦力大于重力沿斜面的分力,不论上传还是下传物体,物体都是先做匀加速直线运动,共速后做匀速直线运动。【例题1】

某飞机场利用如图所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上,传送带与地面的夹角θ=30°,传送带两端A、B的距离L=10m,传送带以v=5m/s的恒定速度匀速向上运动。在传送带底端A轻放上一质量m=5kg的货物,货物与传送带间的动摩擦因数

。求货物从A端运送到B端所需的时间。(g取10m/s2)答案:3s解析:以货物为研究对象,由牛顿第二定律得μmgcos30°-mgsin30°=ma,解得a=2.5

m/s2在解决传送带问题中的注意点在确定研究对象并进行受力分析之后,首先判定摩擦力突变(含大小和方向)点,给运动分段。传送带传送的物体所受摩擦力,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。物体在传送带上运动时的极值问题,不论是极大值,还是极小值,也都发生在物体速度与传送带速度相等的时刻。v物与v传相同的时刻是运动分段的关键点,也是解题的突破口。

【变式训练1】

如图所示,水平方向的传送带以4m/s的恒定速度顺时针转动,其两端A、B间的距离为7m。一物块从B端以5m/s的速度滑上传送带,物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2。在物块从滑上传送带至离开传送带的过程中,物块的速度随时间变化的图像是图中的(

)答案:B二滑块—滑板模型滑板—滑块模型的三个基本关系

这些关系就是解题过程中列方程所必需的关系,各种关系找到了,自然也就容易列出所需要的方程式。【例题2】

如图所示,质量m0=8kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F1=16N,当小车向右运动速度达到3m/s时,在小车的右端轻放一质量为m=2kg的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.4,g取10m/s2,问:(1)小物块刚放上小车时,小物块及小车的加速度各为多大?(2)经过多长时间物块停止与小车的相对运动?(小车足够长)(3)小物块从放在车上开始经过t0=3s所通过的位移是多少?(4)达到相同速度时,若水平恒力立即变为F2=25N,请通过计算说明物块是否会从小车左端掉下。答案:(1)4m/s2

1m/s2

(2)1s

(3)13.2m

(4)见解析解析:(1)物块:μmg=ma1,得a1=4

m/s2小车:F1-μmg=m0a2,得a2=1

m/s2。(2)物块在小车上停止相对滑动时,物块与小车的速度相同则有:a1t1=v0+a2t1得t1=1

s。【变式训练2】质量为m的长木板放在光滑的水平面上,质量为

的物块放在长木板上,整个系统处于静止状态。若对物块施加水平拉力,如图(a)所示,使物块能从长木板上滑离,需要的拉力至少为F1;若对长木板施加水平拉力,如图(b)所示,也使物块能从长木板上滑离,需要的拉力至少为F2,则

为(

)(a)(b)答案:A解析:设物体与长木板间的动摩擦力因数为μ,水平拉力作用在物块上,物块和长木板刚要滑动时,对整体,根据牛顿第二定律有:水平拉力作用在长木板上时,物块和长木板刚要滑动时,对整体,根据牛顿第二定律有:三多过程问题1.当题目给出的物理过程较复杂,由多个过程组成时,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、时间关系等。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。【例题3】

假设在发射火箭过程中,首先由火箭助推器提供推力,使火箭上升到30km高空时,速度达到1.2km/s,然后助推器脱落,向上减速运动后下落回地面进行回收。火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变,且等于在地球表面时的重力,助推器脱落后运动过程中,受到的阻力大小恒为助推器重力的,g取10m/s2,求:(1)助推器能上升到距离地面的最大高度;(2)助推器落回地面的速度大小和助推器从脱落到落回地面经历的时间。答案:(1)9×104m

(2)1200m/s

250s解析:(1)火箭加速上升的高度为:h1=3×104

m助推器脱落时的速度为:v1=1.2×103

m/s助推器脱落后向上做减速运动,阻力大小为:f=0.2mg根据牛顿第二定律,有:mg+f=ma2根据运动学公式,有:v1=a2t2整理代入数据,得:h2=6×104

mt2=100

s助推器上升的最大高度为:h=h1+h2=9×104

m

【变式训练3】

如图所示,在倾角θ=37°的足够长的固定的斜面底端有一质量m=1.0kg的物体。物体与斜面间动摩擦因数μ=0.25,现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动。拉力F=10N,方向平行于斜面向上。经时间t=4.0s绳子突然断了,求:(1)绳断时物体的速度大小;(2)物体离出发点的最大距离;(3)从绳子断了开始到物体再返回到斜面底端的运动时间。(已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,g取10m/s2)答案:(1)8.0m/s

(2)20m

(3)4.2s解析:(1)物体向上运动的过程中,受拉力F、斜面支持力N、重力mg和摩擦力f,如图所示,设物体向上运动的加速度为a1,根据牛顿第二定律有:F-mgsinθ-f=ma1又f=μNN=mgcosθ解得:a1=2.0

m/s2t=4.0

s时物体的速度大小为:v1=a1t=8.0

m/s(2)绳断时物体距斜面底端的位移为:,绳断后物体沿斜面向上做匀减速直线运动,设运动的加速度大小为a2,受力如图所示,则根据牛顿第二定律有:mgsinθ+f=ma2解得:a2=8.0

m/s2物体匀减速运动的时间为:(3)