高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題三課件（打包5套）[新人教版].zip

高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題三課件（打包5套）[新人教版].zip,新人教版,高考物理一輪總復(fù)習(xí),專題三課件打包5套[新人教版],高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),專題,課件,打包,新人 第2講牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1 內(nèi)容 物體的加速度跟所受的 成正比 跟物體的 成反比 加速度的方向跟 的方 向一致 合外力 質(zhì)量 合外力 2 表達(dá)式 F合 ma 3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍 只適用于宏觀物體的低速問(wèn)題 不適用于微觀粒子和高速運(yùn)動(dòng)的物體 一 牛頓第二定律 二 兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1 兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 運(yùn)動(dòng)情況 受力情況 1 已知受力情況求物體的 2 已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的 2 解決兩類基本問(wèn)題的方法以 為 橋梁 由 和 列方程求解 加速度 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 基礎(chǔ)檢測(cè) 多選 關(guān)于速度 加速度 合外力之間的關(guān)系 正確的是 A 物體的速度越大 則加速度越大 所受的合外力也越大B 物體的速度為零 則加速度為零 所受的合外力也為零C 物體的速度為零 但加速度可能很大 所受的合外力也可能很大D 物體的速度很大 但加速度可能為零 所受的合外力也可能為零答案 CD 考點(diǎn)1對(duì)牛頓第二定律的理解 重點(diǎn)歸納 1 因果性 只要物體所受合外力不為零 物體就獲得加速 度 即力是產(chǎn)生加速度的原因 2 瞬時(shí)性 加速度和物體受到的合外力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 即加速度隨合外力同時(shí)產(chǎn)生 同時(shí)變化 同時(shí)消失 保持時(shí)刻對(duì)應(yīng)的關(guān)系 3 矢量性 力和加速度都是矢量 物體加速度的方向由物 體所受合外力的方向決定 4 同一性 m F a必須是對(duì)應(yīng)同一研究對(duì)象 加速度a 相對(duì)于同一慣性系 一般是地球 5 獨(dú)立性 作用于物體的力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓 第二定律 互不影響 考點(diǎn)練透 1 多選 下列關(guān)于牛頓第二定律的說(shuō)法 正確的是 A 物體加速度的大小由物體的質(zhì)量和物體所受合外力的大小決定 與物體的速度無(wú)關(guān)B 物體加速度的方向只由它所受合外力的方向決定 與速度方向無(wú)關(guān)C 物體所受合外力的方向和加速度的方向及速度的方向總是相同的D 一旦物體所受合外力為零 則物體的加速度立即為零 其運(yùn)動(dòng)也就逐漸停止了答案 AB 2 如圖3 2 1所示 彈簧左端固定 右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并系住質(zhì)量為m的物體 現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn) 然后釋放 物 體可以一直運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 如果物體受到的阻力恒定 則 圖3 2 1A 物體從A到O先加速后減速B 物體從A到O做加速運(yùn)動(dòng) 從O到B做減速運(yùn)動(dòng)C 物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí) 所受合外力為零D 物體從A到O的過(guò)程中 加速度逐漸減小 解析 物體從A到O 初始階段受到的向右的彈力大于阻力 合力向右 隨著物體向右運(yùn)動(dòng) 彈力逐漸減小 合力逐漸減小 由牛頓第二定律可知 加速度向右且逐漸減小 由于加速度與速度同向 物體的速度逐漸增大 當(dāng)物體向右運(yùn)動(dòng)至AO間某點(diǎn) 設(shè)為點(diǎn)O 時(shí) 彈力減小到與阻力相等 物體所受合力為零 加速度為零 速度達(dá)到最大 此后 隨著物體繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng) 彈力繼續(xù)減小 阻力大于彈力 合力方向變?yōu)橄蜃?至O點(diǎn)時(shí)彈力減為零 此后彈力向左且逐漸增大 所以物體越過(guò)O 點(diǎn)后 合力 加速度 方向向左且逐漸增大 由于加速度與速度反向 故物體做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng) 正確選項(xiàng)為A 考點(diǎn)2動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 重點(diǎn)歸納 1 動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題的分析流程 2 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟 1 明確研究對(duì)象 根據(jù)問(wèn)題的需要和解題的方便 確定某 一物體或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 2 分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 畫(huà)好受力示意圖 明 確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程 3 利用牛頓第二定律 在受力情況已知時(shí) 或結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公 式 在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí) 進(jìn)行求解 4 必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論 典例剖析 例1 如圖3 2 2所示 一個(gè)放置在水平臺(tái)面上的木塊 其質(zhì)量為2kg 受到一個(gè)斜向下的 與水平方向成37 角的推力F 10N的作用 使木塊從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 4s后撤去推力 若木塊與水平臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 為0 1 取g 10m s2 求 圖3 2 2 1 撤去推力時(shí)木塊的速度為多大 2 撤去推力到停止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中木塊的加速度為多大 3 木塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的總位移為多少 思維點(diǎn)撥 正確選擇研究對(duì)象并進(jìn)行受力分析 根據(jù)牛頓 第二定律求解加速度是快速求解此類題型的關(guān)鍵 解 1 撤去力F之前 對(duì)木塊進(jìn)行受力分析 如圖3 2 3 所示 圖3 2 3 由牛頓第二定律得 水平方向 Fcos37 f ma1豎直方向 FN mg Fsin37 又f FN 解得a1 2 7m s24s末的速度為 v a1t 2 7 4m s 10 8m s 2 撤去F后 根據(jù)牛頓第二定律 mg ma2a2 g 1m s2 所以 木塊運(yùn)動(dòng)的總位移為s s1 s2 79 92m 備考策略 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題是高考命題的熱點(diǎn) 此類問(wèn)題是考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律的重點(diǎn) 每年必考 考題多以生產(chǎn)和生活的實(shí)際問(wèn)題為命題背景 解題的關(guān)鍵是求加速度 考點(diǎn)練透 3 2015年河南洛陽(yáng)模擬 某電視臺(tái)在娛樂(lè)節(jié)目中曾推出一個(gè)游戲節(jié)目 推礦泉水瓶 選手們從起點(diǎn)開(kāi)始用力推瓶子一段時(shí)間后 放手讓它向前滑動(dòng) 若瓶子最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi) 不能壓線 視為成功 若瓶子最后沒(méi)有停在桌上有效區(qū)域內(nèi)或在滑行過(guò)程中倒下均視為失敗 其簡(jiǎn)化模型如圖3 2 4所示 AC是長(zhǎng)度L1 5 5m的水平桌面 選手們將瓶子放在A點(diǎn) 從A點(diǎn)開(kāi)始用一恒定不變的水平推力推它 BC為有效區(qū)域 已知BC長(zhǎng)度L2 1 1m 瓶子質(zhì)量m 0 5kg 與桌面間的動(dòng)摩擦因 數(shù) 0 2 g取10m s2 某選手作用在瓶子上的水平推力F 11N 瓶子沿AC做直線運(yùn)動(dòng) 假設(shè)瓶子可視為質(zhì)點(diǎn) 該選手要想游戲獲得成功 試求 在手推瓶子過(guò)程中瓶子的位移取值范圍 圖3 2 4 解 要想獲得成功 瓶子滑到B點(diǎn)時(shí)速度恰好為0 力作用時(shí)間最短 滑到C點(diǎn)時(shí)速度恰好為0 力作用時(shí)間最長(zhǎng) 設(shè)力作用時(shí)的加速度為a1 位移為x1 撤力時(shí)瓶子的速度為v1 撤力后瓶子的加速度為a2 位移為x2 則 F mg ma1 mg ma2 L1 L2 x1 x2 L1 由以上各式聯(lián)立可解得 0 4m x1 0 5m 4 設(shè)某一艦載機(jī)的質(zhì)量為m 2 5 104kg 速度為v0 42m s 若僅受空氣阻力和甲板阻力作用 艦載機(jī)將在甲板上以a0 0 8m s2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng) 著艦過(guò)程中航母靜止不動(dòng) 1 艦載機(jī)著艦后 若僅受空氣阻力和甲板阻力作用 航母 甲板至少多長(zhǎng)才能保證艦載機(jī)不滑到海里 2 為了艦載機(jī)在有限長(zhǎng)度的跑道上停下來(lái) 甲板上設(shè)置了阻攔索讓艦載機(jī)減速 同時(shí)考慮到艦載機(jī)掛索失敗需要復(fù)飛的情況 艦載機(jī)著艦時(shí)不關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī) 如圖3 2 5所示為艦載機(jī) 勾住阻攔索后某一時(shí)刻的情景 此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大小為F 1 2 105N 減速的加速度a1 20m s2 此時(shí)阻攔索夾角 106 空氣阻力和甲板阻力保持不變 求此時(shí)阻攔索承受的張力大小 已知 sin53 0 8 cos53 0 6 圖3 2 5 解 1 設(shè)甲板的長(zhǎng)度至少為s0 則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 代入數(shù)據(jù)可得s0 1102 5m 2 艦載機(jī)受力分析如圖D18所示 其中T為阻攔索的張力 f為空氣和甲板對(duì)艦載機(jī)的阻力 由牛頓第二定律得2Tcos53 f F ma1艦載機(jī)僅受空氣阻力和甲板阻力時(shí)f ma0 聯(lián)立可得T 5 105N 圖D18 方法 瞬時(shí)加速度問(wèn)題分析 物體的加速度a與其所受的合外力F是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的 同時(shí)產(chǎn)生 同時(shí)變化 同時(shí)消失 此類問(wèn)題常見(jiàn)的有繩 桿 和彈簧 彈性繩 模型 繩 桿 的彈力可以發(fā)生突變 輕彈簧 彈性繩 的彈力不能突變 例2 如圖3 2 6所示 質(zhì)量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成 角的輕彈簧系著處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)用火將繩AO燒 斷 在繩AO燒斷的瞬間 下列說(shuō)法正確的是 A 彈簧的拉力F mgcos B 彈簧的拉力F mgsin C 小球的加速度為零 D 小球的加速度a gsin 圖3 2 6 審題突破 繩AO燒斷的瞬間 彈簧的形變是明顯形變 在很短的時(shí)間內(nèi)來(lái)不及恢復(fù) 所以近似認(rèn)為彈簧的彈力沒(méi)有發(fā)生變化 解答此題應(yīng)該對(duì)小球進(jìn)行兩次受力分析 一次是繩斷之前 一次在繩斷之后 這兩次受力分析的聯(lián)系點(diǎn)是彈簧的彈力一樣 解析 燒斷繩AO之前 小球受3個(gè)力 如圖3 2 7所示 燒斷細(xì)繩的瞬間 繩子的張力沒(méi)有了 但由于輕彈簧的形變恢復(fù)需要時(shí)間 故彈簧的彈力不變 A正確 燒斷細(xì)繩的瞬間 小球受到的合外力與T 繩AO的拉力 等大反向 即F合 mgtan 則小球的加速度a gtan 答案 A 圖3 2 7 題外拓展 本題中若B點(diǎn)斷開(kāi) 則彈簧的彈力消失 而繩子形變屬于微小形變 彈力也變成零 即在B點(diǎn)斷開(kāi)的瞬間 小球只受到重力的作用 加速度為g 若彈簧換成繩子 在繩AO燒斷的瞬間 因OB繩不可伸長(zhǎng) 球的加速度只能垂直于繩OB向斜下方 繩OB的拉力發(fā)生了突變 有興趣的同學(xué)可求一下小球的加速度 觸類旁通 1 2016年山東濰坊第一次聯(lián)考 如圖3 2 8所示 在光滑的水平面上 質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之間用輕彈簧相連 在拉力F的作用下 以加速度a向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 某時(shí)刻突然撤去拉力F 此瞬時(shí)A和B的加速度為a1和a2 則 圖3 2 8 a 所以選項(xiàng)C正確 解析 兩物體在光滑的水平面上一起以加速度a向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 彈簧的彈力F彈 m1a 在力F撤去的瞬間 彈簧的彈力來(lái)不及改變 大小仍為m1a 因此對(duì)A物體來(lái)講 加速度此時(shí)仍為a 對(duì)B物體 取向右為正方向 m1a m2a2 a2 m1m2 答案 C 2 如圖3 2 9所示 A B兩小球分別連在彈簧兩端 B端用細(xì)線固定在傾角為30 的光滑斜面上 A B兩小球的質(zhì)量分別為mA mB 重力加速度為g 若不計(jì)彈簧質(zhì)量 在線被剪斷 瞬間 A B兩球的加速度分別為 圖3 2 9 答案 D 易錯(cuò)點(diǎn)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析不到位 例3 如圖3 2 10所示 有一水平傳送帶以2m s的速度勻速運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶上 若物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 為0 5 則傳送帶將該物體傳送10m的距離所需時(shí)間為多少 圖3 2 10 錯(cuò)解分析 由于物體輕放在傳送帶上 所以初速度v0 0 物體在豎直方向所受合外力為零 在水平方向受到滑動(dòng)摩擦力 傳送帶施加 做初速度v0 0的勻加速運(yùn)動(dòng) 位移為10m 據(jù)牛頓第二定律F ma有f mg maa g 5m s2 上述解法的錯(cuò)誤出在對(duì)這一物理過(guò)程的認(rèn)識(shí) 傳送帶上輕放的物體 其運(yùn)動(dòng)有可能分為兩個(gè)過(guò)程 一是在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 二是達(dá)到與傳送帶相同速度后 無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 也無(wú)摩擦力 物體開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng) 關(guān)鍵問(wèn)題應(yīng)分析出什么時(shí)候達(dá)到傳送帶的速度 才好對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解答 正解分析 以物體為研究對(duì)象 如圖3 2 11所示 在豎直方向受重力和支持力 在水平方向受滑動(dòng)摩擦力 做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) 圖3 2 11 根據(jù)牛頓第二定律F ma有水平方向 f ma 豎直方向 N mg 0f N 由以上三式解得a 5m s2 設(shè)經(jīng)時(shí)間t1后物體速度達(dá)到傳送帶的速度 根據(jù)勻加速直 線運(yùn)動(dòng)的速度公式vt v0 at 解得t1 0 4s 時(shí)間t1內(nèi)物體的位移為 物體位移為0 4m時(shí) 物體的速度與傳送帶的速度相同 0 4s后物體不受摩擦力作用 開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng) 設(shè)勻速運(yùn)動(dòng)的位移為s2 有s2 v2t2 因?yàn)閟2 s s1 10 0 4 m 9 6m v2 2m s解得t2 4 8s 則傳送10m所需時(shí)間為 t t1 t2 0 4 4 8 s 5 2s 指點(diǎn)迷津 對(duì)物體準(zhǔn)確進(jìn)行受力分析 是求解此類問(wèn)題的關(guān)鍵 判斷兩者什么時(shí)候達(dá)到共同速度 是解題的突破口 觸類旁通 3 多選 2015年山東師大附中質(zhì)檢 如圖3 2 12所示 質(zhì)量為m 1kg的物體與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 3 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的速度為10m s時(shí) 給物體施加一個(gè)與速度方向相反的 大小為F 2N的恒力 在此恒力作用下 g取10m s2 圖3 2 12A 物體經(jīng)10s速度減為零B 物體經(jīng)2s速度減為零C 物體速度減為零后將保持靜止D 物體速度減為零后將向右運(yùn)動(dòng) 解析 物體受到向右的滑動(dòng)摩擦力 Ff FN G 3N 根據(jù)牛頓第二定律得 a F Ffm 2 31 m s2 5m s2 方向向 誤 減速到零后 F Ff 物體處于靜止?fàn)顟B(tài) 不再運(yùn)動(dòng) C正確 D錯(cuò)誤 答案 BC 4 2015年河南中原名校聯(lián)考 如圖3 2 13甲所示 光滑水平面上的O處有一質(zhì)量為m 2kg的物體 物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用 F1 4N 方向向右 F2的方向向左 大小如圖乙所示 物體從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 求 1 當(dāng)t 0 5s時(shí)物體的加速度大小 2 物體在t 0至t 2s內(nèi)何時(shí)物體的加速度最大 最大值 為多少 3 物體在t 0至t 2s內(nèi)何時(shí)物體的速度最大 最大值為 多少 F1 F24 3 甲 乙 圖3 2 13解 1 當(dāng)t 0 5s時(shí) F2 2 2 0 5 N 3NF1 F2 ma a m2 m s2 0 5m s2 2 物體所受的合外力為 F合 F1 F2 4 2 2t 2 2t N 作出F合 t圖象如圖D19所示 圖D19 從圖中可以看出 在0 2s范圍內(nèi) 當(dāng)t 0時(shí) 物體有最大加速度a0 F合0 ma0 F合2 2 當(dāng)t 2s時(shí) 物體也有最大加速度a2 F合2 ma2 a2 m2 m s2 1m s2 負(fù)號(hào)表示加速度方向向左 3 由牛頓第二定律得 a F合m 1 t m s2 畫(huà)出a t圖象如圖D20所示 圖D20 由圖可知t 1s時(shí)速度最大 最大值等于上方三角形的面 積 第3講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的運(yùn)用 1 超重和失重定義 1 超重 物體對(duì)支持物的壓力 或?qū)依K的拉力 物體所受重力的現(xiàn)象 大于 2 失重 物體對(duì)支持物的壓力 或?qū)依K的拉力 物體所受重力的現(xiàn)象 小于 3 完全失重 物體對(duì)支持物的壓力 或?qū)依K的拉力 為 的現(xiàn)象 零 超重和失 2 發(fā)生超重或失重現(xiàn)象的條件 上 加速 減速 1 發(fā)生超重現(xiàn)象的條件 具有向 的加速度 如物體向上做 運(yùn)動(dòng)或向下做 運(yùn)動(dòng) 2 發(fā)生失重現(xiàn)象的條件 具有向 的加速度 如物體做向上 運(yùn)動(dòng)或向下 運(yùn)動(dòng) 3 拓展 運(yùn)動(dòng)在水平和豎直方向正交分解時(shí) 只要加速度具有向上的分量 物體就處于超重狀態(tài) 只要加速度具有向下 的分量 物體就處于失重狀態(tài) 下 減速 加速 3 超重和失重的本質(zhì) 超重和失重本質(zhì)上并不是物體受到的重力 實(shí)重 發(fā)生了變化 而是物體在豎直方向上有加速度時(shí) 物體對(duì)支持物的壓力或?qū)依K的拉力 視重 發(fā)生了變化 即看起來(lái)好像物體的重力變了 但實(shí)際上物體的重力并沒(méi)有發(fā)生變化 基礎(chǔ)檢測(cè) 2015年廣東惠東高級(jí)中學(xué)月考 小敏隨著十幾個(gè)人一起乘電梯上五樓 走進(jìn)電梯時(shí)電梯沒(méi)有顯示超載 但電梯剛啟動(dòng)時(shí)報(bào)警器卻響了起來(lái) 對(duì)這一現(xiàn)象的解釋 下列說(shuō)法正確的是 A 剛啟動(dòng)時(shí) 物體的加速度向下 人處于超重狀態(tài)B 剛啟動(dòng)時(shí) 人所受的重力變大了C 剛啟動(dòng)時(shí) 人對(duì)電梯底板的壓力大于底板對(duì)人的支持力D 剛啟動(dòng)時(shí) 人對(duì)電梯底板的壓力變大了 解析 人隨電梯一起加速上升 電梯剛啟動(dòng)時(shí)報(bào)警器卻響了起來(lái) 說(shuō)明人和電梯的加速度向上 合外力向上 電梯和人處于超重的狀態(tài) 所以人對(duì)電梯底板的壓力變大了 故D正確 答案 D 考點(diǎn)1超重和失重 典例剖析例1 多選 如圖3 3 1所示 輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上 彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球 在電梯運(yùn)行時(shí) 乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量大了 這一現(xiàn)象表明 A 電梯一定是在下降B 電梯可能是在上升C 電梯的加速度方向一定向下 D 乘客一定處在超重狀態(tài) 圖3 3 1 思維點(diǎn)撥 彈簧的伸長(zhǎng)量變大 說(shuō)明彈簧的彈力變大 從而判斷出小鐵球所受的合外力向上 加速度方向向上 解析 電梯靜止時(shí) 彈簧的拉力和小鐵球所受重力相等 現(xiàn)在 彈簧的伸長(zhǎng)量變大 則彈簧的拉力變大 小鐵球所受的合外力方向向上 加速度方向向上 小鐵球處于超重狀態(tài) 但電梯可能是加速向上運(yùn)動(dòng) 也可能是減速向下運(yùn)動(dòng) 答案 BD 備考策略 超重和失重現(xiàn)象是生產(chǎn)和生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象 近年高考比較注重對(duì)本部分的考查 解決此類問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是牛頓第二定律的應(yīng)用 注意 判斷物體處于超重或失重狀態(tài)是看加速度方向如何 而不是看速度方向如何 考點(diǎn)練透 1 2015年甘肅一模 將地面上靜止的貨物豎直向上吊起 貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過(guò)程中 v t圖象如圖3 3 2所示 以下判斷正確的是 圖3 3 2A 前3s內(nèi)貨物處于失重狀態(tài)B 最后2s內(nèi)貨物只受重力作用C 前3s內(nèi)平均速度小于最后2s內(nèi)的平均速度D 最后2s的過(guò)程中貨物的機(jī)械能增加答案 D 2 2015年貴州五校聯(lián)考 如圖3 3 3所示 與輕繩相連的物體A和B跨過(guò)定滑輪 質(zhì)量mA mB A由靜止釋放 不計(jì)繩 與滑輪間的摩擦 則在A向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 輕繩的拉力 圖3 3 3 A T mAgC T mBg B T mAgD T mBg 解析 物體A向上加速運(yùn)動(dòng) 物體B向下加速運(yùn)動(dòng) 因此A處于超重狀態(tài) T mAg B處于失重狀態(tài) T mBg 故B正確 答案 B 考點(diǎn)2動(dòng)力學(xué)多過(guò)程分析 對(duì)一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程 我們常常分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的有規(guī)律的子過(guò)程 并找出子過(guò)程之間的相互聯(lián)系和制約條件 認(rèn)清每個(gè)子過(guò)程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 再選取合適的物理規(guī)律 列方程求解 典例剖析 例2 2015年河北正定中學(xué)月考 如圖3 3 4所示 一水平傳送帶以2 0m s的速度順時(shí)針傳動(dòng) 水平部分長(zhǎng)為2 0m 其右端與一傾角為 37 的光滑斜面平滑相連 斜面長(zhǎng)為0 4m 一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶最左端 已知物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 試問(wèn) 1 物塊能否到達(dá)斜面頂端 若能則說(shuō)明理由 若不能則求 出物塊沿斜面上升的最大距離 2 物塊從出發(fā)到9 5s末通過(guò)的路程 sin37 0 6 g取 10m s2 圖3 3 4 解 1 物塊在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng) mg ma1 所以在到達(dá)傳送帶右端前物塊已勻速物塊以v0速度滑上斜面 mgsin ma2物塊速度為零時(shí)上升的距離 由于s2 0 4m 所以物塊未到達(dá)斜面的最高點(diǎn) 2s1L s1 2v02 2 物塊從開(kāi)始到第一次到達(dá)傳送帶右端所用時(shí)間 t1 v0v0 1 5s 物塊在斜面上往返一次時(shí)間 t2 sa23 物塊再次滑到傳送帶上速度仍為v0 方向向左 mg ma3a3 2m s2向左端發(fā)生的最大位移 s 在斜面上勻加速下降s后回到傳送帶 物塊運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程為 先勻加還1s 再勻速運(yùn)動(dòng)0 5s 在 斜面上勻減速上升 13 再經(jīng)過(guò)1s速度減為零 然后加速1s運(yùn)動(dòng)到斜面底端 如此往 復(fù) 周期為 83 s 由第一次到達(dá)斜面底端算起 還剩8s 恰好 完成三個(gè)周期 所以s L 6 s2 s3 10m 13 備考策略 多過(guò)程問(wèn)題往往是求解整個(gè)過(guò)程中的某一個(gè)物理量 可能是力學(xué)量 也可能是運(yùn)動(dòng)學(xué)的量 關(guān)鍵是要對(duì)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)過(guò)程有比較清晰的分析 畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖 結(jié)合牛頓第二定律建立方程求解 考點(diǎn)練透 3 2015年寧夏銀川校級(jí)一模 如圖3 3 5所示 水平繃緊的傳送帶AB長(zhǎng)L 6m 始終以恒定速率v1 4m s運(yùn)行 初速度大小為v2 6m s的小物塊 可視為質(zhì)點(diǎn) 從與傳送帶等高的光滑水平地面上經(jīng)A點(diǎn)滑上傳送帶 小物塊m 1kg 物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 4 g取10m s2 求 1 小物塊能否到達(dá)B點(diǎn) 計(jì)算分析說(shuō)明 2 小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí) 摩擦力產(chǎn)生的熱量為多少 圖3 3 5 解 1 不能 因?yàn)樾∥飰K在水平方向受到摩擦力的作用 有f mg 速度等于傳送帶速度v1時(shí) 經(jīng)歷的時(shí)間 t v1 v2 a 2 5s 傳送帶的位移s v1t 4 2 5m 10m 小物塊相對(duì)于傳送帶的位移 x s x x 10 4 5 2 m 12 5m小物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí) 因相互摩擦產(chǎn)生的熱量為Q f x 0 4 10 1 12 5J 50J 4 多選 2015年江蘇徐州質(zhì)檢 如圖3 3 6所示 一足夠長(zhǎng)的木板靜止在粗糙的水平面上 t 0時(shí)刻滑塊從板的左端以速度v0水平向右滑行 木板與滑塊間存在摩擦 且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 滑塊的v t圖象可能是下列各圖所示中的 圖3 3 6 AC BD 答案 BD 解析 設(shè)滑塊質(zhì)量為m 木板質(zhì)量為M 滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 1 木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 2 若有 1mg 2 M m g 則滑塊滑上木板后向右勻減速運(yùn)動(dòng) 加速度a1 1g 木板不動(dòng) 選項(xiàng)D正確 若有 1mg 2 M m g 則滑塊滑上木板后向右勻減速運(yùn)動(dòng) 加速度為a1 1g 木板向右勻加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)二者同速后 一起以a2 2g的加速度勻減速到停止 因a1 a2 故選項(xiàng)B正確 考點(diǎn)3牛頓第二定律與圖象相結(jié)合 對(duì)物理圖象分析 1 看清坐標(biāo)軸所表示的物理量及單位 分析圖象與橫 縱軸交點(diǎn)的意義 圖象斜率的意義和圖象與橫 縱軸所圍面積的含義 2 分析圖象問(wèn)題 常常結(jié)合橫 縱軸物理量間的函數(shù)關(guān)系 來(lái)進(jìn)行分析 重點(diǎn)歸納 典例剖析 例3 2015年吉林摸底 如圖3 3 7甲所示 質(zhì)量為M 1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上 木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 1 0 1 在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為m 1kg 大小可忽略的鐵塊 鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 0 4 g取10m s2 試求 1 若木板長(zhǎng)L 1m 在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力F 8N 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板右端 2 若在鐵塊上加一個(gè)大小從零開(kāi)始均勻增加的水平向右的力F 通過(guò)分析和計(jì)算后 請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象 設(shè)木板足夠長(zhǎng) 甲 乙 圖3 3 7 設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的右端 則有 解得t 1s 2 當(dāng)F 1 mg Mg 2N時(shí) M m相對(duì)靜止且對(duì)地靜止 f2 F F 1 M m gF 設(shè)F F1時(shí) M m恰保持相對(duì)靜止 此時(shí)系統(tǒng)的加速度a a2 2m s2以系統(tǒng)為研究對(duì)象 根據(jù)牛頓第二定律有F1 1 M m g M m a解得F1 6N所以 當(dāng)2N F 6N時(shí) M m相對(duì)靜止 系統(tǒng)向右做 勻加速運(yùn)動(dòng) 其加速度a M m2 1 以M為研究對(duì)象 根據(jù)牛頓第二定律有 f2 1 M m g Ma 當(dāng)F 6N M m發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) f2 2mg 4N故畫(huà)出f2隨拉力F大小變化的圖象如圖3 3 8所示 圖3 3 8 考點(diǎn)練透 5 多選 如圖3 3 9所示 足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面夾角為 以速度v0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊 小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) tan 則圖中能客觀地反映小木塊的運(yùn)動(dòng)情況的是 圖3 3 9 AC BD 解析 小木塊剛放上之后的一段時(shí)間內(nèi)所受摩擦力沿斜面向下 由牛頓第二定律可得mgsin mgcos ma1 小木塊與傳送帶同速后 因 tan 小木塊將繼續(xù)向下加速運(yùn)動(dòng) 此時(shí)有mgsin mgcos ma2 有a1 a2故B D正確 A C錯(cuò)誤 答案 BD 6 2015年山東濰坊一中檢測(cè) 一小物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng) 被一水平向左飛行的子彈擊中并從物塊中穿過(guò) 如圖3 3 10甲所示 固定在傳送帶右端的位移傳感器記錄了小物塊被擊中后的位移x隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示 圖象前3s內(nèi)為二次函數(shù) 3 4 5s內(nèi)為一次函數(shù) 取向左運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?已知傳送帶的速度v1保持不變 g取10m s2 甲 乙 圖3 3 10 1 求傳送帶速度v1的大小 2 求0時(shí)刻物塊速度v0的大小 3 在圖3 3 11中畫(huà)出物塊對(duì)應(yīng)的v t圖象 圖3 3 11 解 1 由x t的圖象可知 物塊被擊穿后 先向左減速 2m s 以后隨傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng) 2 2 3s內(nèi) 物塊向右勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度大小a g v1 a t10 2s內(nèi) 物塊向左勻減速運(yùn)動(dòng) 加速度大小a g解得0時(shí)刻物塊的速度v0 a t2 4m s 3 根據(jù)x t的圖象分析得到的運(yùn)動(dòng)規(guī)律用v t圖象畫(huà)出如圖 D21所示 圖D21 模型 連接體模型 1 連接體概述兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體以輕繩 輕桿 輕彈簧等連接在一起 或是多個(gè)物體直接疊放或是并排在一起的物體系統(tǒng)就是連接體 如圖3 3 12所示 圖3 3 12 2 問(wèn)題分類 1 已知外力求內(nèi)力 先整體后隔離 如果已知連接體在合外力的作用下一起運(yùn)動(dòng) 可以先把連接體系統(tǒng)作為一個(gè)整體 根據(jù)牛頓第二定律求出它們共同的加速度 再隔離其中的一個(gè)物體 求相互作用力 2 已知內(nèi)力求外力 先隔離后整體 如果已知連接體物體間的相互作用力 可以先隔離其中一個(gè)物體 根據(jù)牛頓第二定律求出它們共同的加速度 再把連接體系統(tǒng)看成一個(gè)整體 求解外力的大小 例4 多選 如圖3 3 13所示 水平地面上兩個(gè)完全相同的物體A和B緊靠在一起 在水平推力F的作用下運(yùn)動(dòng) FAB代 表A B間的作用力 則 圖3 3 13A 若地面完全光滑 則FAB F B 若地面完全光滑 則FAB F2 C 若物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 則FAB F D 若物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為 則FAB F2 審題突破 物體A B在力F的作用下一起向右加速運(yùn)動(dòng) 具有相同的加速度 故先用整體法求解運(yùn)動(dòng)的加速度 再用隔離法求解它們之間的作用力 解析 設(shè)物體的質(zhì)量為m 且與地面間有摩擦 A B加速度相同 以整體為研究對(duì)象 由牛頓第二定律得F 2 mg 2ma 答案 BD 題外拓展 本題中把B物體疊在A物體上面一起加速運(yùn)動(dòng) 如模型介紹中的模型2 則AB之間的作用力除了彈力 支持力和壓力 外 還有摩擦力 若FAB仍代表A B間的作用力 則FAB應(yīng)該是彈力和摩擦力的矢量和 大小為FAB 有興趣的同學(xué)可以嘗試解答 方法與例 題的方法類似 M 求 觸類旁通 1 2015年江蘇無(wú)錫期中 如圖3 3 14所示的裝置叫做阿特伍德機(jī) 是阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 用來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 繩子兩端的物體下落 上升 的加速度總是小于自由落體的加速度g 同自由落體相比 下落相同的高度 所花費(fèi)的時(shí)間要長(zhǎng) 這使得實(shí)驗(yàn)者有足夠的時(shí)間從容的觀測(cè) 研究 已知物體A B的質(zhì)量相等均為M 物體C的質(zhì)量為m 輕繩與輕滑輪間的摩擦不計(jì) 繩子不可伸長(zhǎng) 如果m 圖3 3 14 1 物體B從靜止開(kāi)始下落一段距離的時(shí)間與其自由落體下 落同樣的距離所用時(shí)間的比值 2 系統(tǒng)由靜止釋放后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體C對(duì)B的拉力 解 1 設(shè)物體的加速度為a 繩子中的張力為F 對(duì)物體A F Mg Ma 對(duì)BC整體 M m g F M m a 即物體B從靜止開(kāi)始下落一段距離的時(shí)間與其自由落體下落同樣的距離所用時(shí)間的比值為3 2 設(shè)B對(duì)C的拉力為f 對(duì)物體C 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律 2 如圖3 3 15所示 質(zhì)量為m 1kg的物塊放在傾角為 37 的斜面體上 斜面體質(zhì)量為M 2kg 斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 2 地面光滑 現(xiàn)對(duì)斜面體施一水平推力F 要要使物塊m相對(duì)斜面靜止 試確定推力F的取值范圍 g取10m s2 圖3 3 15 解 假設(shè)水平推力F較小 物塊相對(duì)斜面具有下滑趨勢(shì) 當(dāng)剛要下滑時(shí) 推力F具有最小值 設(shè)大小為F1 此時(shí)物塊受力如圖D22所示 取加速度方向?yàn)閤軸正方向 對(duì)物塊分析 圖D22 在水平方向有 FNsin FNcos ma1豎直方向有 FNcos FNsin mg 0對(duì)整體有F1 M m a1 代入數(shù)值得a1 4 8m s2 F1 14 4N 假設(shè)水平推力F較大 物塊相對(duì)斜面具有上滑趨勢(shì) 當(dāng)剛 要上滑時(shí) 推力F具有最大值 設(shè)大小為F2 此時(shí)物塊受力如圖D23所示 對(duì)物塊分析 圖D23 在水平方向有 FN sin FN cos ma2豎直方向有 FN cos FN sin mg 0對(duì)整體有F2 M m a2 代入數(shù)值得a2 11 2m s2 F2 33 6N綜上所述可知推力F的取值范圍為14 4N F 33 6N 專題提升三關(guān)于牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律的三種模型 突破一連接體模型 1 連接體問(wèn)題是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體 以某種方式連接在一起運(yùn)動(dòng) 這樣的物體系統(tǒng)就是連接體 解題時(shí) 一般采用先整體 后隔離的方法 2 解題思路 1 分析所研究的問(wèn)題適合應(yīng)用整體法還是隔離法 2 對(duì)整體或隔離體進(jìn)行受力分析 應(yīng)用牛頓第二定律確定 整體或隔離體的加速度 3 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解答所求解的未知物理量 例1 兩物體A和B 質(zhì)量分別為m1和m2 互相接觸放在光滑水平面上 如圖Z3 1所示 對(duì)物體A施以水平的推力F 則物體A對(duì)物體B的作用力等于 圖Z3 1 A m1m1 m2 F B m2m1 m2 F C F D m2m1 F 答案 B 1 一個(gè)物體以速度v0 v0 0 在另一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)的物體上運(yùn)動(dòng)的力學(xué)系統(tǒng)可看做 傳送帶 模型 如圖Z3 2甲 乙 丙所示 甲 丙 乙圖Z3 2 突破二傳送帶模型 2 傳送帶模型問(wèn)題包括水平傳送帶問(wèn)題和傾斜傳送帶問(wèn) 題 1 水平傳送帶問(wèn)題 求解的關(guān)鍵在于對(duì)物體所受的摩擦力進(jìn)行正確的分析判斷 判斷摩擦力時(shí)要注意比較物體的運(yùn)動(dòng)速度與傳送帶的速度 也就是分析物體在運(yùn)動(dòng)位移x 對(duì)地 的過(guò)程中速度是否和傳送帶速度相等 物體的速度與傳送帶速度相等的時(shí)刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時(shí)刻 2 傾斜傳送帶問(wèn)題 求解的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況 從而確定其是否受到滑動(dòng)摩擦力作用 如果受到滑動(dòng)摩擦力作用應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向 然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況 當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí) 物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變 例2 如圖Z3 3所示 傾角為37 長(zhǎng)為l 16m的傳送帶 轉(zhuǎn)動(dòng)速度為v 10m s 在傳送帶頂端A處無(wú)初速度的釋放一個(gè)質(zhì)量為m 0 5kg的物體 已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 g取10m s2 求 sin37 0 6 cos37 0 8 圖Z3 3 1 傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間 2 傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間 解 1 傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng) 則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上 相對(duì)傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng) 根據(jù)牛頓第二定律有mg sin37 cos37 ma 則a gsin37 gcos37 2m s2 2 傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí) 物體相對(duì)傳送帶向上運(yùn)動(dòng) 則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下 設(shè)物體的加速度大小為a1 由牛頓第二定律得 mgsin37 mgcos37 ma1 則有a1 mgsin37 mgcos37 m 10m s2 設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t1 位移為x1 則有 當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶速度瞬間 有mgsin37 mgcos37 則下一時(shí)刻物體相對(duì)傳送帶向下運(yùn)動(dòng) 受到傳 送帶向上的滑動(dòng)摩擦力 摩擦力發(fā)生突變 設(shè)當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度為a2 則 思維點(diǎn)撥 分析傳送帶問(wèn)題的關(guān)鍵是判斷摩擦力的方向 要注意抓住兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻 一是初始時(shí)刻 根據(jù)物體速度v物和傳送帶速度v傳的關(guān)系確定摩擦力的方向 二是當(dāng)v物 v傳 時(shí) 判斷物體能否與傳送帶保持相對(duì)靜止 突破三板塊模型 1 涉及兩個(gè)物體 并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng)的物體系統(tǒng) 就可以看作是板塊模型 例3 如圖Z3 4所示 物塊A 木板B的質(zhì)量均為m 10kg 不計(jì)A的大小 B板長(zhǎng)L 3m 開(kāi)始時(shí)A B均靜止 現(xiàn)使A以某一水平初速度從B的最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 已知A與B B與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為 1 0 3和 2 0 1 g取10m s2 圖Z3 4 1 若物塊A剛好沒(méi)有從B上滑下來(lái) 則A的初速度多大 2 若把木板B放在光滑水平面上 讓A仍以 1 問(wèn)中的初速度從B的最左端開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 則A能否與B脫離 最終A和B的速度各是多大 解 1 A在B上向右勻減速運(yùn)動(dòng) 加速度大小a1 1g 3m s2木板B向右勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度大小 由題意知 A剛好沒(méi)有從B上滑下來(lái) 則A滑到B最右端時(shí)和B速度相同 設(shè)為v 得 2 木板B放在光滑水平面上 A在B上向右勻減速運(yùn)動(dòng) 加速度大小仍為a1 1g 3m s2 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?控制變量 力 質(zhì)量 學(xué)會(huì)用 法來(lái)研究物理規(guī)律 探究 與 的關(guān)系 進(jìn)而驗(yàn)證牛頓第二定律 實(shí)驗(yàn)原理 控制變量 探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時(shí) 應(yīng)用的基本方法是 法 即先控制一個(gè)參量 小車的質(zhì)量M不變 討論加速度a與力F的關(guān)系 再控制細(xì)砂和砂桶的質(zhì)量不變 即力F不變 改變小車質(zhì)量M 討論加速度a與M的關(guān)系 加速度 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶及復(fù)寫(xiě)紙 小車 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 砂桶 細(xì)繩 細(xì)砂 低壓交流電源 天平 刻度尺 砝碼 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平分別測(cè)出 和 的質(zhì)量M和m 把數(shù)值記錄下來(lái) 砂和砂桶 2 按圖S4 1所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 圖S4 1 小車 3 平衡摩擦力 在長(zhǎng)木板 的一端下面墊上一塊薄木板 反復(fù)移動(dòng)其位置 直至 的小車剛好在斜面上保持 為止 4 將砂桶通過(guò)細(xì)繩系在小車上 先 后 使小車運(yùn)動(dòng) 用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況 取下紙帶 并在紙 帶上標(biāo)上號(hào)碼 放開(kāi)小車 5 保持 不變 改變砂桶中的細(xì)砂量 重復(fù)步驟 4 每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上做上標(biāo)記 列表格將記錄的 數(shù)據(jù)填寫(xiě)在表內(nèi) 細(xì)砂和砂桶的質(zhì)量 6 建立坐標(biāo)系 用縱坐標(biāo)表示加速度 橫坐標(biāo)表示力 在坐標(biāo)系上描點(diǎn) 畫(huà)出相應(yīng)的圖線以驗(yàn)證a與F的關(guān)系 7 保持 不變 改變小車的質(zhì)量 在小車上增減砝碼 重復(fù)上述步驟 5 6 驗(yàn)證a與M的關(guān)系 沒(méi)有滑輪 未掛沙桶 勻速直線運(yùn)動(dòng) 接通電源 小車的質(zhì)量 注意事項(xiàng) 1 每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量 重物質(zhì)量的條件下打出 只有如此 重物重力才可視 為小車受到的拉力 遠(yuǎn)大于 2 改變拉力和小車質(zhì)量后 每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近 并應(yīng)先接通電源 再放開(kāi)小車 且應(yīng)在小車到達(dá) 滑輪前按住小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 3 作圖象時(shí) 要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上 不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線的兩側(cè) 實(shí)驗(yàn)分析 4 作圖時(shí)兩坐標(biāo)軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng) 各量須采用國(guó)際單位 這樣作圖線時(shí) 坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密 誤差會(huì)小些 5 為提高測(cè)量精度 可以采取下列措施 應(yīng)舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn) 在后邊便于測(cè)量的地 方找一個(gè)起點(diǎn) 可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為單位時(shí)間 即從開(kāi)始點(diǎn)起 每隔四個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén) 0 1s 圖象分析 1 未平衡阻力對(duì)圖象的影響 對(duì)小車在傾斜的木板上的受力情況進(jìn)行分析 如圖S4 2所示 f為M受到的摩擦力 f 為 紙帶等的阻力 由牛頓第二定律可得a F Mgsin f f M 因此調(diào)節(jié) 可平衡摩擦力 并且只要平衡一次即可 圖S4 2 若摩擦力未平衡或平衡不足 太小 則a0 0 此時(shí)a F 圖象如圖S4 3甲所示 圖S4 3 若摩擦力平衡過(guò)度 太大 則a0 0 此時(shí)a F圖象如圖 乙所示 2 平衡摩擦力和阻力后 如果砂桶和細(xì)砂的質(zhì)量m太大 會(huì)使圖線彎曲 實(shí)際上小車受到的拉力與mg并不相等 由牛 即a F圖象會(huì)隨著F的不斷增大往F軸彎曲 如圖S4 4所示 因此做實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證M m 圖S4 4 圖S4 5 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來(lái)代替長(zhǎng)木板 這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩 小車的加速度也可以利用傳感器 借助于計(jì)算機(jī)來(lái)處理 基礎(chǔ)檢測(cè) 2015年廣東深圳模擬 某同學(xué)做 探究加速度與力的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)的探究對(duì)象是鋁塊 質(zhì)量小于砂桶 在靜止釋放輕繩前 裝置如圖S4 6甲所示 甲 乙 圖S4 6 1 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中有兩處明顯錯(cuò)誤 分別是 和 2 糾錯(cuò)后開(kāi)始實(shí)驗(yàn) 保持鋁塊的質(zhì)量m不變 通過(guò)在砂桶中添加砂來(lái)改變對(duì)鋁塊的拉力 每次釋放輕繩 由力傳感器可測(cè)得拉力的大小F 由紙帶上打出的點(diǎn)可算出對(duì)應(yīng)加速度的大小a 已知重力加速度為g 該同學(xué)根據(jù)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出如圖乙所示的一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 他標(biāo)注縱軸為加速度a 但忘記標(biāo)注橫軸 你認(rèn)為橫軸代表的物理量是 用所給的字母表示 3 若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上則實(shí)驗(yàn)的誤差會(huì)更 填 大 或 小 要進(jìn)行打點(diǎn)的紙 答案 1 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器錯(cuò)接在直流電源上帶留得太短 2 F mg 3 大 考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理 步驟及器材的調(diào)整 重點(diǎn)歸納 平衡摩擦力的方法 1 在平衡摩擦力時(shí) 不要把懸掛重物的細(xì)線系在小車上 即不要給小車加任何牽引力 讓小車拖著紙帶打點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角 直到紙帶上打點(diǎn)均勻?yàn)橹?2 實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后 不管以后是改變重物質(zhì)量 還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量 都不需要重新平衡摩擦力 典例剖析例1 2015年廣東惠州二調(diào) 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖S4 7甲 乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究加速度與物體質(zhì)量 物體受力的關(guān)系 甲 乙 丙圖S4 7 1 填 甲 或 乙 實(shí)驗(yàn)裝置比較好 原因是 2 該同學(xué)選擇比較理想的實(shí)驗(yàn)裝置后 在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中 打出了一條紙帶如圖丙所示 計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0 02s 從比較清晰的點(diǎn)起 每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) 量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離 該小車的加速度a m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 3 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi) 當(dāng)小車的質(zhì)量不變時(shí) 小車的加速度與小車的合外力滿足 圖的關(guān)系 AC BD 思維點(diǎn)撥 解本題的關(guān)鍵是思考甲裝置加了拉力傳感器后 對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生什么樣的影響 解析 1 甲裝置加了拉力傳感器后 甲圖通過(guò)拉力傳感器能夠準(zhǔn)確得到小車受到的拉力大小 不需像乙圖那樣要使小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量才能近似認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力 2 取第一段和第三段來(lái)進(jìn)行計(jì)算 s 2aT2 以準(zhǔn)確測(cè)量出拉力的大小 就不存在由于鉤碼的質(zhì)量太大而引起的誤差 故選A 答案 1 甲 甲裝置加了拉力傳感器 不需要像乙裝置那 樣要使小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量才能近似認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力 2 0 16 3 A備考策略 弄清實(shí)驗(yàn)原理 步驟及器材調(diào)整是對(duì)實(shí)驗(yàn)備考的基本要求 是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的根基 它常成為考查的內(nèi)容之一 考點(diǎn)練透 1 2015年云南一模 一學(xué)生用如圖S4 8甲所示的裝置測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 在桌面上放置一塊水平長(zhǎng)木板 木板一端帶滑輪 另一端固定一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 木塊一端拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶 另一端連接跨過(guò)定滑輪的繩子 在繩子上懸掛一定質(zhì)量的鉤碼后可使木塊在木板上勻加速滑動(dòng) 實(shí)驗(yàn)中測(cè)得木塊質(zhì)量M 150g 鉤碼質(zhì)量m 50g 甲 乙 圖S4 8 1 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí) 應(yīng)調(diào)整滑輪的高度 讓細(xì)線與木板 2 實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的紙帶 紙帶上A B C D E是計(jì)數(shù)點(diǎn) 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是0 10s 所測(cè)數(shù)據(jù)在圖中已標(biāo)出 根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求得木塊運(yùn)動(dòng)的加速度a m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可導(dǎo)出計(jì)算動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式 用M m g a表示 取g 10m s2 代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得 計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字 2 如圖S4 9所示為 驗(yàn)證牛頓第二定律 的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 砂和砂桶的總質(zhì)量為m 小車和砝碼的總質(zhì)量為M 實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮?圖S4 9 1 實(shí)驗(yàn)中 為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力 先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度 使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行 接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是 填正確答案標(biāo)號(hào) A 將長(zhǎng)木板水平放置 讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶 給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電 調(diào)節(jié)m的大小 使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng) 從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B 將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶 撤去砂和砂桶 給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電 輕推小車 從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng) C 將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?撤去紙帶以及砂和 砂桶 輕推小車 觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng) 2 如圖S4 10所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶 A B C D E F G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn) 相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出 量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為 xAB 4 22cm xBC 4 65cm xCD 5 08cm xDE 5 49cm xEF 5 91cm xFG 6 34cm 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz 則小車的加速度a m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 圖S4 10 答案 1 B 2 0 42 考點(diǎn)2對(duì)數(shù)據(jù)處理和誤差分析的考查 1 圖象法處理數(shù)據(jù) 根據(jù)記錄的a F M數(shù)據(jù) 分別作 1 M 與作用力成正比 與質(zhì)量成反比 2 誤差分析 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)源于質(zhì)量的測(cè)量 紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量 拉線或紙帶不與木板平行 平衡摩擦力不準(zhǔn)等 實(shí)驗(yàn)原理不完善也會(huì)造成系統(tǒng)誤差 a F a 圖象 如果圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線 就證明加速度 重點(diǎn)歸納 典例剖析例2 2015年河北高陽(yáng)中學(xué)模擬 用如圖S4 11甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律 1 某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的a F圖象 造成這一結(jié)果的原因是 在平衡摩擦力時(shí)木板與水平桌面間的傾角 填 偏大 或 偏小 甲 乙 圖S4 11 2 該同學(xué)在平衡摩擦力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 實(shí)際小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的拉力 砝碼和盤(pán)的總重力 填 大于 小于 或 等于 為了便于探究 減小誤差 應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量m滿足 的條件 3 某同學(xué)得到如圖S4 12所示的紙帶 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz A B C D E F G是紙帶上7個(gè)連續(xù)的點(diǎn) s sDG sAD cm 由此可算出小車的加速度a m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 圖S4 12 思維點(diǎn)撥 圖線不過(guò)原點(diǎn) 與a軸有交點(diǎn) 即表示沒(méi)有拉力時(shí) 就有加速度 說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度 解析 1 從圖象可以得出 還沒(méi)有拉力時(shí) 就已經(jīng)存在加速度 說(shuō)明斜面傾角過(guò)大造成的 其中a0表示沒(méi)有任何拉力時(shí) 小車的加速度 2 小車實(shí)際受到的拉力要小于砝碼和砝碼盤(pán)的總重力 為減小誤差 實(shí)驗(yàn)中必須滿足M m 3 從刻度尺上讀出sDG 3 90cm sAD 2 10cm 因此 s sDG sAD 1 80cm 根據(jù) s aT2得加速度a 1 8 10 20 062 5 0m s2 答案 1 偏大 2 小于M m 3 1 805 0 備考策略 用圖象法處理數(shù)據(jù) 要設(shè)計(jì)好刻度 根據(jù)數(shù)據(jù)確定點(diǎn)的位置 將點(diǎn)用一條直線連起來(lái) 延長(zhǎng)交于坐標(biāo)軸某一點(diǎn) 處理圖象問(wèn)題要注意圖線的斜率 交點(diǎn) 拐點(diǎn) 面積等意義 能正確理解這些量的意義則很多問(wèn)題將會(huì)迎刃而解 考點(diǎn)練透 3 2015年廣東深圳五校聯(lián)考 探究加速度與物體質(zhì)量的 關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖S4 13甲所示 甲 乙 丙 圖S4 13 1 安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí) 應(yīng)調(diào)整定滑輪的高度 使拉小車的細(xì)線在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持與 填 桌面 或 長(zhǎng)木板 平行 2 平衡摩擦力后 為了驗(yàn)證小車的加速度與其質(zhì)量的定量 關(guān)系 必須采用 法 3 保持小車受力不變 測(cè)量不同質(zhì)量的小車在這個(gè)力作用下的加速度 某次實(shí)驗(yàn)中打出如圖乙所示的紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz 則這個(gè)加速度a 4 某同學(xué)把實(shí)驗(yàn)得到的幾組數(shù)據(jù)畫(huà)成圖丙的a m圖象 為了更直觀描述物體的加速度跟其質(zhì)量的關(guān)系 你應(yīng)該建議他改畫(huà)a和 的關(guān)系圖象 解析 1 為了減小實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的摩擦力 細(xì)線和長(zhǎng)木板應(yīng)保持平行 2 為了驗(yàn)證小車的加速度與其質(zhì)量的定量關(guān)系 必須保證受力恒定 所以采用控制變量法 3 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在相等時(shí)間內(nèi)走過(guò)的位移差是一個(gè)定值 則x23 x12成反比 在a m圖象中應(yīng)該是雙曲線 但是實(shí)驗(yàn)得出的各組數(shù)1m是正比例函數(shù) 此時(shí)各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條直線上是非常1m 答案 1 長(zhǎng)木板 2 控制變量 3 0 16m s2 1 4 m m s2 4 由牛頓第二定律F ma可知當(dāng)合外力F不變時(shí)m與a 據(jù)是不是落在同一條雙曲線上是不好判斷的 但是a 的關(guān)系 容易觀察的 所以圖象坐標(biāo)應(yīng)該選用a 4 2015年福建寧德質(zhì)檢 某次 探究加速度a跟物體所受合力F和質(zhì)量m的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 甲 乙 圖S4 14 1 圖S4 14甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置圖 圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的一段紙帶 計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C D E間的時(shí)間間隔為0 1s 根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為 m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字