2024-2025学年高中物理第5章力与运动章末综合提升学案鲁科版必修1

PAGE7-力与运动[体系构建][核心速填]1．力与运动的关系：力可以变更物体的运动状态．2．牛顿第肯定律：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它变更这种状态为止．3．惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态及受力状况无关，惯性的大小仅取决于物体的质量．4．牛顿其次定律：物体加速度的大小与所受合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度方向与合外力方向相同．表达式：F＝ma.5．牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上．6．动力学的两类基本问题(1)从受力状况确定运动状况；假如已知物体的受力状况：可以由牛顿其次定律求出物体的加速度，再通过运动学规律确定物体的运动状况．(2)从运动状况确定受力状况：假如已知物体的运动状况，依据运动学规律求出物体的加速度，再依据牛顿其次定律就可以确定物体所受的力．7．超重与失重(1)超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力，加速度方向向上．(2)失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力，加速度方向向下．用整体法与隔离法求解连接体问题1.整体法：在探讨连接体的加速度与力的关系时，往往将连接体视为整体．对牛顿其次定律F＝ma，F是整体所受的合外力，ma是整体与外力对应的效果．留意分析整体受力时不要将内力分析在其中．2．隔离法：多在求解连接体的相互作用力时采纳，即将某个部分从连接体中分别出来，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，多数状况下两种方法要协作运用．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，假如还要求物体之间的作用力，再用隔离法．在实际应用中，应依据详细状况，敏捷交替运用这两种方法，不应拘泥于固定的模式．无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是对探讨对象进行正确的受力分析．【例1】(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()A．弹簧的弹力大小为16NB．假如只有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AB[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为探讨对象，水平方向受F1及弹簧向右的拉力F拉作用，由牛顿其次定律有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，绳对物体的拉力大小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为探讨对象，由牛顿其次定律有F拉″－F1＝mAa″，得F拉″＝14N，所以D项错．][一语通关]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，一般都采纳隔离法．(2)水平面上的连接体问题：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，一般采纳先整体、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，一般采纳隔离法分析．eq\o([跟进训练])1.物体A和B的质量分别为1.0kg和2.0kg，用F＝12N的水平力推动A，使A和B一起沿着水平面运动，A和B与水平面间的动摩擦因数均为0.2，求A对B的弹力．(g取10m/s2)解析：以物体A、B整体为探讨对象，由牛顿其次定律得：F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a，所以a＝eq\f(F－μmA＋mBg,mA＋mB)＝2m/s2.对物体B有FAB－μmBg＝mBa，因此A对B的弹力：FAB＝mB(a＋μg)＝8N.答案：8N牛顿其次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：当物体在变更的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变更．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．【例2】如图所示，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：(1)劈以加速度a1＝eq\f(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解析：(1)对小球受力分析如图所示，水平方向：T1cosθ－N1sinθ＝ma1 ①竖直方向：T1sinθ＋N1cosθ＝mg ②由①②得：T1＝eq\f(3＋\r(3),6)mg. ③(2)当球与斜面恰无作用时受力分析如图所示，由牛顿其次定律得：T2cosθ＝ma2 ④T2sinθ＝mg ⑤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：T3＝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[一语通关]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，分析在极端状况下可能出现的状态和满意的条件，应用物理规律列出在极端状况下的方程，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，但在变更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，分析物体的受力状况及运动状态与题设是否相符，然后再依据实际状况进行处理．(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，然后依据数学中求极值的方法，求出临界条件．eq\o([跟进训练])2．如图所示，质量为m的物体被两根细绳OA、OB挂在小车上，两根细绳与车顶水平面夹角分别为60°和30°.试求：(1)若小车静止不动，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大？(2)若小车以大小为g的加速度向右匀加速运动时，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大？(3)为使OA绳的拉力恰好为0，则小车向右运动的加速度为多大？解析：(1)对物体受力分析如图所示由于小车和物体都静止，由平衡条件得：T2cos30°－T1cos60°＝0，T1sin60°＋T2sin30°－mg＝0，联立解得：T1＝eq\f(\r(3),2)mg，T2＝eq\f(1,2)mg.(2)若小车以大小为g的加速度向右匀加速运动竖直方向上由平衡条件得：T1sin60°＋T2sin30°－mg＝0，水平方向上由牛顿其次定律得：T2cos30°－T1cos60°＝mg，联立以上两式得：T1＝eq\f(\r(3)－1,2)mg，T2＝eq\f(\r(3)＋1,2)mg.(3)若OA绳的拉力恰好为0，则物体只受两个力作用，受力分析如图，则T2sin30°－mg＝0，T2cos30°＝＝ma，解得：a＝eq\r(3)g.答案：(1)eq\f(\r(3),2)mgeq\f(1,2)mg(2)eq\f(\r(3)－1,2)mgeq\f(\r(3)＋1,2)mg(3)eq\r(3)g动力学的两类基本问题1.已知物体的受力状况，探讨物体的运动状况，即在已知物体的受力状况下，求出物体的加速度，结合运动学公式确定物体的运动状况．2．已知物体的运动状况，探讨物体的受力状况，即在已知物体的运动状况下，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状况．【例3】如图所示为何雯娜在蹦床竞赛中的画面．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1.2s，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)解析：她从3.2m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，由牛顿其次定律有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[一语通关]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：eq\o([跟进训练])3．如图所示，在倾角θ＝37°的足够长的固定斜面底端有一质量m＝1kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数μ＝0.25.现用轻细绳将物体由静止沿斜面对上拉动，拉力F＝10N，方向平行斜面对上，经时间t＝4s绳子突然断了．求：(sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，g＝10m/s2)(1)绳断时物体的速度大小；(2)从绳子断了起先到物体再返回到斜面底端的运动时间．解析：(1)物体向上运动的过程中，受拉力F、斜面的支持力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，依据牛顿其次定律有F－mgsinθ－f＝ma1因f＝μN，N＝mgcosθ解得a1＝2m/s2t＝4s时物体的速度大小为v1＝a1t＝8m/s.(2)绳断时物体距斜面底端的位移s1＝eq\f(1,2)a1t2＝16m绳断后物体沿斜面对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，则依据牛顿其次定律，对物体沿斜面对上运动的过程有mgsinθ＋f＝ma2f＝μmgcosθ解得a2＝8m/s2物体做减速运动的时间t2＝eq\f(v1,a2)＝1s减速运动的位移s2＝eq\f(v1t2,2)