高考物理一輪復(fù)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、牛頓第一定律牛頓第三定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).(2)牛頓第一定律的意義指出了一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又稱慣性定律.指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因.(3)慣性定義：物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).量度：質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小.普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性.2.牛頓第三定律(1)作用力和反作用力：兩個(gè)物體之間的作用總是相互的，一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力，另一個(gè)物體一定同時(shí)對(duì)

2、這個(gè)物體也施加了力.(2)內(nèi)容：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上.(3)物理意義：建立了相互作用的物體之間的聯(lián)系及作用力與反作用力的相互依賴關(guān)系.4.作用力與反作用力的“四同”和“三不同”四同： (1)大小相同(2)方向在同一直線上(3)性質(zhì)相同(4)出現(xiàn)、存在、消失的時(shí)間相同三不同：(1)方向不同(2)作用對(duì)象不同(3)作用效果不同重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、如何理解牛頓第一定律，即一切物體都具有保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性.是物體固有的一種屬性，與物體是否受力及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).2.，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是物體產(chǎn)生加速度的原

3、因.3.牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，即不能由實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證，它是在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)上采用科學(xué)的抽象思維而推理和總結(jié)出來的.二、牛頓第一定律、慣性、牛頓第二定律的比較，牛頓第一定律指出“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”.因此物體在不受力時(shí)仍可以勻速運(yùn)動(dòng)，并不需要力來維持，力是改變這種狀態(tài)的原因，也就是力是產(chǎn)生加速度的原因.2.慣性是一切物體保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的外部因素，慣性則是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，阻礙物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的內(nèi)部因素.3.慣性的表現(xiàn)：物體的慣性總是以保持“原狀”或反抗“改變”兩種形式表現(xiàn)出來，物體不受外力時(shí)

4、，慣性表現(xiàn)在維持原運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，即反抗加速度產(chǎn)生，且在外力一定時(shí)，質(zhì)量越大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變，加速度越小.4.牛頓第一定律不是牛頓第二定律的特例，而是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，牛頓第一定律不是由實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)出來的，是以伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的思維抽象、，在此基礎(chǔ)上牛頓第二定律定量地指出了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：Fma.三、作用力和反作用力與平衡力內(nèi)容作用力和反作用力平衡力受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上依賴關(guān)系相互依存，不可單獨(dú)存在，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失無依賴關(guān)系，撤除一個(gè)，另一個(gè)可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可疊加，不可求合力兩力作用效果可相

5、互抵消，可疊加，可求合力，且合力為零力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力，也可以是不同性質(zhì)的力大小方向大小相等、方向相反、作用在一條直線上大小相等、方向相反、作用在一條直線上(1)看作用點(diǎn)，作用力與反作用力應(yīng)作用在兩個(gè)物體上.(2)看產(chǎn)生的原因，作用力和反作用力是由于相互作用而產(chǎn)生的.(3)作用力與反作用力具有相互性和異體性，與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).典例精析【例1】如圖所示，在一輛表面光滑的小車上，有質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)小球(m1m2)隨車一起勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車停止時(shí)，如不考慮其他阻力，設(shè)車足夠長(zhǎng)，則兩個(gè)小球()A.一定相碰B.一定不相碰C.不一定相碰D.難以確定是否相碰，因?yàn)椴恢≤嚨倪\(yùn)動(dòng)

6、方向【解析】?jī)蓚€(gè)小球放在光滑的小車表面上，又不考慮其他阻力，故水平方向不受外力，由牛頓第一定律可知，兩小球仍然以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，永遠(yuǎn)不相碰，只有B對(duì).【答案】B【思維提升】運(yùn)用牛頓第一定律解決問題時(shí)，正確的受力分析是關(guān)鍵，如果物體不受力或所受合外力為零，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將保持不變，同理可知，如果物體在某一方向上不受力或所受合外力為零，則物體在這一方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即速度)保持不變.【例2】做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小車上，水平放置一密閉的裝有水的瓶子，瓶?jī)?nèi)有一氣泡，如圖所示，當(dāng)小車突然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣泡相對(duì)于瓶子怎樣運(yùn)動(dòng)？【解析】從慣性的角度去考慮瓶?jī)?nèi)的氣泡和水，顯然水的質(zhì)量遠(yuǎn)大于氣泡的質(zhì)量，故水

7、的慣性比氣泡的慣性大.當(dāng)小車突然停止時(shí)，水保持向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)遠(yuǎn)大于氣泡向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，于是水由于慣性繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，水將擠壓氣泡，使氣泡相對(duì)瓶子向后運(yùn)動(dòng).【思維提升】分別考慮水和氣泡的慣性是解決本題的關(guān)鍵，抓住慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，也就是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更不易改變.【拓展1】在上題中：(1)若在瓶?jī)?nèi)放一小軟木塊，當(dāng)小車突然停止時(shí)，軟木塊相對(duì)于瓶子怎樣運(yùn)動(dòng)？(2)若在瓶?jī)?nèi)放一小鐵塊，又如何？【解析】(1)由于木塊的密度小于水的密度，所以同體積的水質(zhì)量大于木塊的質(zhì)量，水的慣性比木塊大，木塊將相對(duì)于瓶子向后運(yùn)動(dòng).(2)由于同體積的鐵塊質(zhì)量大于水的質(zhì)量，鐵塊的慣性比水大，所以鐵塊相對(duì)于瓶子將向前

8、運(yùn)動(dòng).3.作用力與反作用力和平衡力的區(qū)別【例3】如圖所示，在臺(tái)秤上放半杯水，臺(tái)秤示數(shù)為G50N，另用掛在支架上的彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一邊長(zhǎng)a10 cm的金屬塊，金屬塊的密度3103 kg/m3，當(dāng)把彈簧測(cè)力計(jì)下的金屬塊平穩(wěn)地浸入水中深b4 cm時(shí)，彈簧秤和臺(tái)秤示數(shù)分別為多少？(水的密度是水103 kg/m3，取g10 m/s2)【解析】金屬塊的受力分析如圖所示，因金屬塊靜止，故有FTGF浮又因Ga3g30N，F(xiàn)浮水gV排水ga2b4N由牛頓第三定律知水對(duì)金屬塊的力與金屬塊對(duì)水的力都為4 N，F(xiàn)T30N4N26N臺(tái)秤的示數(shù)由于浮力的作用力增加了F4N，所以臺(tái)秤的示數(shù)為FNGF54N【思維提升】類似此類

9、問題要緊抓一對(duì)平衡力以及一對(duì)作用力和反作用力的特點(diǎn)，結(jié)合它們的區(qū)別、聯(lián)系一一分析.易錯(cuò)門診【例4】關(guān)于馬拉車時(shí)馬與車的相互作用，下列說法正確的是()A.馬拉車而車未動(dòng)，馬向前拉車的力小于車向后拉馬的力B.馬拉車只有勻速前進(jìn)時(shí)，馬向前拉車的力才等于車向后拉馬的力C.馬拉車加速前進(jìn)時(shí)，馬向前拉車的力大于車向后拉馬的力D.無論車是否運(yùn)動(dòng)、如何運(yùn)動(dòng)，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力【錯(cuò)解】C；馬拉車加速前進(jìn)，就像拔河一樣，甲方勝一定是甲方對(duì)乙方的拉力大，所以甲對(duì)乙的拉力比乙對(duì)甲的拉力大，由此而得出結(jié)論：馬向前拉車的力大于車向后拉馬的力.【錯(cuò)因】產(chǎn)生上述錯(cuò)解原因是學(xué)生憑主觀想象，而不是按物理規(guī)律分析問

10、題.按照物理規(guī)律我們知道物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不是由哪一個(gè)力決定的而是由合外力決定的，車隨馬加速前進(jìn)是因?yàn)轳R對(duì)車的拉力大于地面對(duì)車的摩擦力.【正解】馬拉車的力和車?yán)R的力是一對(duì)作用力和反作用力.根據(jù)牛頓第三定律，物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，故不管在什么情況下，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力，而與馬車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.【答案】D【思維提升】生活中有一些感覺是不正確的，不能把生活中的經(jīng)驗(yàn)、感覺當(dāng)成規(guī)律來用，要運(yùn)用物理規(guī)律來解決問題.牛頓第二定律力學(xué)單位制基礎(chǔ)知識(shí)歸納(1)內(nèi)容：物體的加速度與所受合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比.(2)表達(dá)

11、式：Fma.(3)力的單位：當(dāng)質(zhì)量m的單位是kg、加速度a的單位是m/s2時(shí)，力F的單位就是N，即1 kgm/s21 N.(4)物理意義：反映物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、方向與所受合外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時(shí)的.(5)適用范圍：牛頓第二定律只適用于慣性參考系(相對(duì)地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系).牛頓第二定律只適用于宏觀物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況.2.單位制(1)單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制.基本單位：，它們是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間；它們的國(guó)際單位分別是米、千克、秒.導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位.(2)國(guó)際單位制中的基本物理量和基本

12、單位國(guó)際單位制的基本單位物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s電流I安培A熱力學(xué)溫度T開爾文K物質(zhì)的量n摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度I坎德拉cd重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、牛頓第二定律的理解牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間的定量關(guān)系.聯(lián)系物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁是加速度.可以從以下角度進(jìn)一步理解牛頓第二定律.因果關(guān)系力是產(chǎn)生加速度的原因，力是因，加速度是果.只能描述為物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受的外力成正比，反之不行同體性F、a、m三者都針對(duì)同一個(gè)物體，其中F是該物體所受的合外力，m是該物體的質(zhì)量，a是在F作用下該物體的加速度瞬時(shí)性F與a是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)的，它們同時(shí)存在，

13、同時(shí)變化，同時(shí)消失.物體在每一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度是跟那一時(shí)刻所受的合外力成正比的，恒力產(chǎn)生恒定的加速度，變力產(chǎn)生變化的加速度，某一方向上合外力不為零，就在這一方向上產(chǎn)生加速度同向性F與a的方向永遠(yuǎn)是一致的，也就是說合外力的方向決定了物體加速度的方向，加速度的方向反映了物體所受合外力的方向獨(dú)立性適用范圍慣性參考系，宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體二、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的基本方法，通常根據(jù)加速度和合外力方向一致，用平行四邊形定則先確定合外力后求解，稱為合成法.2.當(dāng)物體受多個(gè)力作用時(shí)，通常采用正交分解法.為減少矢量的分解，建立坐標(biāo)系，確定x軸正方向有兩種方法：(1)分解力不分解加速度，此時(shí)一般規(guī)定a方向?yàn)閤軸正

14、方向.(2)分解加速度不分解力，此種方法以某種力的方向?yàn)閤軸正方向，把加速度分解在x軸和y軸上.三、力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析分析力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系問題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：，合力與加速度的大小關(guān)系是F合ma，只要有合力，不管速度是大還是小，或是零，都有加速度，只有合力為零時(shí)，加速度才能為零，一般情況下，合力與速度無必然的聯(lián)系，只有速度變化才與合力有必然的聯(lián)系.2.合力與速度同向時(shí)，物體加速，反之則減速.3.物體的運(yùn)動(dòng)情況取決于物體受的力和物體的初始條件(即初速度)，尤其是初始條件是很多同學(xué)最容易忽視的，從而導(dǎo)致不能正確地分析物體的運(yùn)動(dòng)過程.典例精析【例1】如圖甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2的

15、兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài).(1)現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬間物體的加速度；(2)若將圖甲中的細(xì)線L1改為質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧而其余情況不變，如圖乙所示，求剪斷L2線瞬間物體的加速度.【解析】(1)對(duì)圖甲的情況，L2剪斷的瞬間，繩L1不可伸縮，物體的加速度只能沿切線方向，則mgsinma1所以a1gsin，方向?yàn)榇怪盠1斜向下.(2)對(duì)圖乙的情況，設(shè)彈簧上拉力為FT1，L2線上拉力為FT2.重力為mg，物體在三力作用下保持平衡，有FT1cosmg，F(xiàn)T1sinFT2，F(xiàn)T2mgtan剪斷線的瞬間，F(xiàn)T2突然消失，物體即在FT2mgtanma

16、2，所以加速度a2gtan，方向與FT2反向，即水平向右.【思維提升】(1)力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性是高考的重點(diǎn).物體的受力情況應(yīng)符合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)外界因素發(fā)生變化(如撤力、變力、斷繩等)時(shí)，需重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，切忌想當(dāng)然；(2)求解此類瞬時(shí)性問題，要注意以下四種理想模型的區(qū)別：特性模型質(zhì)量?jī)?nèi)部彈力受外力時(shí)的形變量力能否突變產(chǎn)生拉力或壓力輕繩不計(jì)處處相等微小不計(jì)可以突變只有拉力沒有壓力橡皮繩較大一般不能突變只有拉力沒有壓力輕彈簧較大一般不能突變既可有拉力也可有壓力輕桿微小不計(jì)可以突變既有拉力也可有支持力【拓展1】如圖所示，彈簧S1的上端固定在天花板上，下端連一小球A，球A與球BB與

17、球C之間用彈簧S2相連.A、B、C的質(zhì)量分別為mA、mB、mC，A、B間的線突然剪斷，求線剛剪斷時(shí)A、B、C的加速度.【解析】剪斷A、B間的細(xì)線前，對(duì)A、B、C三球整體分析，彈簧S1中的彈力：F1(mAmBmC)g方向向上.對(duì)C分析，S2中的彈力：F2mCg方向向上.剪斷A、B間的細(xì)線時(shí)，彈簧中的彈力沒變.對(duì)A分析：F1mAgmAaA對(duì)B分析：F2mBgmBaB對(duì)C分析：F2mCgmCaCF2F2由式解得aAg，方向向上.由式解得aBg，方向向下.由式解得aC0【例2】一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖所示，在物體始終相對(duì)于斜面靜止的條件下，下列說法正確的

18、是()A.當(dāng)一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小B.當(dāng)一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越大C.當(dāng)a一定時(shí)，越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小D.當(dāng)a一定時(shí)，越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越小【解析】解法一：用合成法，根據(jù)平行四邊形定則求解.對(duì)物體作受力分析，如圖所示.(設(shè)物體質(zhì)量為m，斜面對(duì)物體的正壓力為FN，斜面對(duì)物體的摩擦力為Ff)物體具有向上的加速度a，由牛頓第二定律及力的合成有mgmamgma當(dāng)一定時(shí)，a越大，F(xiàn)N越大，A不正確；當(dāng)一定時(shí)，a越大，F(xiàn)f越大，B正確；當(dāng)a一定時(shí)，越大，F(xiàn)N越小，C正確；當(dāng)a一定時(shí)，越大，F(xiàn)f越大，D不正確.解法二：應(yīng)用正交分解法求解.物體受重力、支持力、摩擦力的

19、作用.由于支持力、摩擦力相互垂直，所以把加速度a在沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，如圖所示.沿斜面方向，由牛頓第二定律得：Ffmgsinmasin垂直于斜面方向，由牛頓第二定律得：FNmgcosmacos當(dāng)一定時(shí)，由得，a越大，F(xiàn)f越大，B正確.由得，a越大，F(xiàn)N越大，A錯(cuò)誤.當(dāng)a一定時(shí)，由得，越大，F(xiàn)f越大，D錯(cuò)誤.由得，越大，F(xiàn)N越小，C正確.【答案】BC【思維提升】解題方法要根據(jù)題設(shè)條件靈活選擇.本題的解法二中，要分析的支持力和摩擦力相互垂直，所以分解加速度比較簡(jiǎn)單，但是當(dāng)多數(shù)力沿加速度方向時(shí)，分解力比較簡(jiǎn)單.【拓展2】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生水平方向的、大小可以調(diào)節(jié)的風(fēng)力，先將一套有小球的細(xì)桿

20、放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖所示.(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上勻速運(yùn)動(dòng)，求小球與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離x的時(shí)間為多少.(sin 370.6，cos370.8)【解析】(1)設(shè)小球所受的風(fēng)力為F，支持力為FN、摩擦力為Ff、小球質(zhì)量為m，作小球受力圖，如圖所示，當(dāng)桿水平固定，即0時(shí)，由題意得Fmg所以F/mg0.5mg/mg0.5(2)沿桿方向，由牛頓第二定律得FcosmgsinFfma在垂直于桿的方向，由共點(diǎn)力平衡條件得FNFsinmgcos0又FfFN聯(lián)立式解

21、得a=將Fmg代入上式得ag由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得xat2由式解得t 易錯(cuò)門診【例3】如圖所示，彈簧左端固定，右端自由伸長(zhǎng)到O點(diǎn)并系住物體m，現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，物體一直可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，如果物體受到的摩擦力恒定，則()A.物體從A到O加速，從O到B減速B.物體從A到O速度越來越小，從O到B加速度不變C.物體從A到O間先加速后減速，從O到B一直減速運(yùn)動(dòng)D.物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)所受合力為零【錯(cuò)解】A；物體在O點(diǎn)附近來回運(yùn)動(dòng)，因此物體在O點(diǎn)的速度最大，則A選項(xiàng)正確.【錯(cuò)因】犯以上錯(cuò)誤的客觀原因是思維定勢(shì)，好像是彈簧振子的平衡位置O具有最大速度，這是盲目的模仿，主要是沒有好的解題習(xí)慣，沒有弄清楚力和運(yùn)動(dòng)

22、的關(guān)系，另外有些同學(xué)是忽略了摩擦力.【正解】在A點(diǎn)，彈簧彈力F大于摩擦力mg，合外力向右，物體加速運(yùn)動(dòng)；在O點(diǎn)，彈簧彈力減小到零，只受摩擦力mg，方向向左，物體在A到OA到OO到B，合外力向左，物體一直減速運(yùn)動(dòng)，加速度一直增大，故C選項(xiàng)正確.【答案】C【思維提升】要正確理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，物體運(yùn)動(dòng)方向和合外力方向相同時(shí)物體做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈力減小到等于摩擦力，即合外力為零時(shí)，物體的速度最大，小球的加速度決定于小球受到的合外力.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的求解思路兩類基本問題中，受力分析是關(guān)鍵，求解加速度是橋梁和樞紐，思維過程如下：二、用牛頓定律處理臨界問題的方法解決臨界

23、問題的關(guān)鍵是：認(rèn)真分析題中的物理情景，將各個(gè)過程劃分階段，找出各階段中物理量發(fā)生突變或轉(zhuǎn)折的“臨界點(diǎn)”，然后分析出這些“臨界點(diǎn)”應(yīng)符合的臨界條件，并將其轉(zhuǎn)化為物理?xiàng)l件.2.臨界、極值問題的求解方法(1)極限法：在題目中如出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時(shí)，一般隱含著臨界問題，處理此類問題時(shí)，應(yīng)把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，達(dá)到盡快求解的目的.(2)假設(shè)法：有些物理過程中沒有明顯出現(xiàn)臨界問題的線索，但在變化過程中可能出現(xiàn)臨界問題，也可能不出現(xiàn)臨界問題，解答此類題目，一般采用假設(shè)法.此外，我們還可以應(yīng)用圖象法等進(jìn)行求解.三、復(fù)雜過程的處理方法程序法：.2.對(duì)

24、各個(gè)過程或各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行具體分析，得出正確的結(jié)果.3.前一個(gè)過程的結(jié)束就是后一個(gè)過程的開始，兩個(gè)過程的分界點(diǎn)是關(guān)鍵.典例精析【例1】在光滑的水平面上，一個(gè)質(zhì)量為200g的物體，在1N的水平力F作用下由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2 s后將此力換為相反方向的1 N的力，再過2 s將力的方向再反過來這樣物體受到的力大小不變，而力的方向每過2 s改變一次，求經(jīng)過30 s物體的位移.【解析】物體在1N的水平力F作用下，產(chǎn)生的加速度的大小為am/s25 m/s2物體在2 s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，2 s內(nèi)位移為s1at2522 m10 m方向與力的方向相同.t2 s末的速度為v1at52 m/s10 m/s從第3

25、s初到第4 s末，在這2 s內(nèi)，力F的方向變成反向，物體將以v110 m/s的初速度做勻減速運(yùn)動(dòng)，4 s末的速度為v2v1at(1052) m/s0在此2 s內(nèi)物體的位移為s22 m10 m方向與位移s1的方向相同.從上述分段分析可知，在這4 s內(nèi)物體的位移為s1s220 m，物體4 s末的速度為零.以后重復(fù)上述過程，每4 s物體前進(jìn)20 m.在30 s內(nèi)有7次相同的這種過程，經(jīng)過4 s728 s，最后2 s物體做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，位移為10 m.所以經(jīng)過30 s物體的總位移為s(20710) m150 m【思維提升】v-t圖象，然后由圖象形象地分析物體的運(yùn)動(dòng)情況并求出位移.【拓展1】質(zhì)

26、量為40 kg的雪橇在傾角37的斜面上向下滑動(dòng)(如圖甲所示)，v-t圖象如圖乙所示，且AB是曲線的切線，B點(diǎn)坐標(biāo)為(4,15)，CDk和雪橇與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù).【解析】由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得mgsinFNkvma由平衡條件得FNmgcos由圖象得A點(diǎn)，vA5 m/s，加速度aA2.5 m/s2；最終雪橇勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)最大速度vm10 m/s，a0代入數(shù)據(jù)解得0.125，k20 kg/s2.臨界、極值問題【例2】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m kg的小球用細(xì)繩吊在傾角為53的光滑斜面上，當(dāng)斜面靜止時(shí)，10 m/s2的加速度向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求繩子的拉力及斜面對(duì)小球的彈力.【解析】a推到兩個(gè)極端：當(dāng)a較小(a0)

27、時(shí)，小球受到三個(gè)力(重力、拉力、支持力)的作用，此時(shí)繩平行于斜面；當(dāng)a增大(足夠大)時(shí)，小球?qū)ⅰ帮w離”斜面，不再受支持力，此時(shí)繩與水平方向的夾角未知.那么，當(dāng)斜面以加速度a10 m/s2向右加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須先求出小球離開斜面的臨界值a0才能確定小球受力情況.小球剛要離開斜面時(shí)，只受重力和拉力，根據(jù)平行四邊形定則作出其合力如圖所示，由牛頓第二定律得mgcotma0代入數(shù)據(jù)解得a0gcot7.5 m/s2因?yàn)閍10 m/s27.5 m/s2，所以在題給條件下小球離開斜面向右做加速運(yùn)動(dòng)，T N，F(xiàn)N0【思維提升】物理問題要分析透徹物體運(yùn)動(dòng)的情景.而具體情景中存在的各種臨界條件往往會(huì)掩蓋問題的實(shí)質(zhì)，

28、所以有些問題挖掘隱含條件就成為解題的關(guān)鍵.【拓展2】如圖所示，長(zhǎng)L m，質(zhì)量M3 kg的木板靜放在光滑水平面上，質(zhì)量m1 kg的小物塊放在木板的右端，木板和物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1.現(xiàn)對(duì)木板施加一水平向右的拉力F，取g10 m/s2，求：(1)使物塊不掉下去的最大拉力F；(2)如果拉力F10 N恒定不變，小物塊的所能獲得的最大速度.【解析】(1)求物塊不掉下時(shí)的最大拉力，其存在的臨界條件必是物塊與木板具有共同的最大加速度a1對(duì)物塊，最大加速度a1g1 m/s2對(duì)整體，F(xiàn)(Mm)a1(31)1 N4 N(2)當(dāng)F10 N時(shí)，木板的加速度a2m/s23 m/s2由a2t2-a1t2=L得物塊滑過木

29、板所用時(shí)間ts物塊離開木板時(shí)的速度v1a1tm/s1.26 m/s 易錯(cuò)門診【例3】如圖，有一水平傳送帶以2 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將一物體輕輕放在傳送帶上，則傳送帶將該物體傳送10 m的距離所需時(shí)間為多少？(取重力加速度g10 m/s2)【錯(cuò)解】由于物體輕放在傳送帶上，所以v00，物體在豎直方向合外力為零，在水平方向受到滑動(dòng)摩擦力(由傳送帶施加)，做v00的勻加速運(yùn)動(dòng)，位移為10 m.據(jù)牛頓第二定律Fma有fmgma，ag5 m/s2據(jù)xat2得t2 s【錯(cuò)因】上述解法的錯(cuò)誤出在對(duì)這一物理過程的認(rèn)識(shí)，傳送帶上輕放的物體的運(yùn)動(dòng)有可能分為兩個(gè)過程，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)

30、到與傳送帶相同速度后，無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也無摩擦力，物體開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵問題應(yīng)分析出什么時(shí)候達(dá)到傳送帶的速度，才好對(duì)問題進(jìn)行解答.【正解】以傳送帶上輕放的物體為研究對(duì)象，如圖，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v00的勻加速運(yùn)動(dòng).據(jù)牛頓第二定律有Fma水平方向：fma豎直方向：FNmg0又fFN由式解得a5 m/s2設(shè)經(jīng)時(shí)間t1，物體速度達(dá)到傳送帶的速度，據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式vtv0at1解得t1 s時(shí)間t1內(nèi)的位移x1at250.42 m0.4 m m s后無摩擦力，開始做勻速運(yùn)動(dòng)則x2v2t2因?yàn)閤2xx110 m0.4 m9.6 m，v22 m/s代入式得t2

31、s則傳送10 m所需時(shí)間為t0.4 s4.8 s s【思維提升】本題涉及了兩個(gè)物理過程，這類問題應(yīng)抓住物理情景，帶出解決方法，對(duì)于不能直接確定的問題可以采用試算的方法，如本題中錯(cuò)解求出一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)過10 m用時(shí)2 s，可以計(jì)算一下2 s末的速度是多少，計(jì)算結(jié)果v52 m/s10 m/s m/s時(shí)，摩擦力就不存在了，這樣就可以確定第二個(gè)物理過程.超重與失重整體法和隔離法基礎(chǔ)知識(shí)歸納(1)實(shí)重和視重實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力.此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重.(2)超

32、重、失重和完全失重的比較現(xiàn)象實(shí)質(zhì)超重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谧陨碇亓Φ默F(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向上的加速度或加速度有豎直向上的分量失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谧陨碇亓Φ默F(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度或加速度有豎直向下的分量完全失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诹愕默F(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度，且ag(1)連接體兩個(gè)或兩個(gè)以上存在相互作用或有一定關(guān)聯(lián)的物體系統(tǒng)稱為連接體，在我們運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答力學(xué)問題中常會(huì)遇到.(2)解連接體問題的基本方法整體法：把兩個(gè)或兩個(gè)以上相互連接的物體看成一個(gè)整體，此時(shí)不必考慮物體之間的內(nèi)力.隔離法：當(dāng)求物體之間的作用力時(shí)，就需要將各個(gè)物體

33、隔離出來單獨(dú)分析.解決實(shí)際問題時(shí)，將隔離法和整體法交叉使用，有分有合，靈活處理.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、對(duì)超重和失重的理解，物體所受的重力并沒有變化.2.物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而是取決于加速度方向是向上還是向下.3.當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只產(chǎn)生使物體具有ag的加速度效果，不再產(chǎn)生其他效果.4.處于超重和失重狀態(tài)下的液體浮力公式分別為F浮V排(ga)或F浮V排(ga)，處于完全失重狀態(tài)下的液體F浮0，即液體對(duì)浸在液體中的物體不再產(chǎn)生浮力.二、整體法和隔離法的應(yīng)用，不能把整體法和隔離法對(duì)立起來，而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來，從具體問題的實(shí)際情況出發(fā)，靈活選取對(duì)象

34、，恰當(dāng)?shù)剡x擇使用隔離法和整體法.2.在使用隔離法解題時(shí)，所選取的隔離對(duì)象可以是連接體中的某一個(gè)物體，也可以是連接體中的某部分物體(包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的單個(gè)物體)，而這“某一部分”的選取，也應(yīng)根據(jù)問題的實(shí)際情況，靈活處理.3.在選用整體法和隔離法時(shí)，可依據(jù)所求的力進(jìn)行選擇，若為外力則應(yīng)用整體法；，絕大多數(shù)的題目要求兩種方法結(jié)合應(yīng)用，且應(yīng)用順序也較為固定，即求外力時(shí)，先隔離后整體；求內(nèi)力時(shí)，先整體后隔離.先整體或先隔離的目的都是為了求解共同的加速度.三、整體運(yùn)用牛頓第二定律應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)，若研究對(duì)象為一物體系統(tǒng)，可將系統(tǒng)的所有外力及系統(tǒng)內(nèi)每一物體的加速度均沿互相垂直的兩個(gè)方向分解，則牛頓第二定

35、律的系統(tǒng)表達(dá)式為：Fxm1a1xm2a2xmnanxFym1a1ym2a2ymnany應(yīng)用牛頓第二定律的系統(tǒng)表達(dá)式解題時(shí)，可不考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力(即內(nèi)力)，這樣能達(dá)到簡(jiǎn)化求解的目的，但需把握三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：(1)正確分析系統(tǒng)受到的外力；(2)正確分析系統(tǒng)內(nèi)各物體加速度的大小和方向；(3)確定正方向，建立直角坐標(biāo)系，并列方程進(jìn)行求解.典例精析【例1】升降機(jī)由靜止開始上升，開始2 s內(nèi)勻加速上升8 m，以后3 s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)，最后2 s內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng)， kg的重物，求整個(gè)上升過程中重物對(duì)升降機(jī)的底板的壓力，并作出升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的v-t圖象和重物對(duì)升降機(jī)底板壓力的F-t圖象.(g取10 m/s2)

36、【解析】開始2 s內(nèi)升降機(jī)做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a1.由sa1，解得a1m/s24 m/s2升降機(jī)在2 s末的速度為v1a1t142 m/s8 m/s設(shè)在開始2 s內(nèi)升降機(jī)底板對(duì)重物的支持力為FN1.根據(jù)牛頓第二定律得：FN1mgma1，F(xiàn)N1mgma13500 N，方向豎直向上.根據(jù)牛頓第三定律得重物對(duì)升降機(jī)底板的壓力大小為FN1FN13 500 N，方向豎直向下.中間3 s內(nèi)重物勻速上升，由平衡條件得FN2mg2500 N所以重物對(duì)升降機(jī)底板的壓力FN2FN22500 N，方向豎直向下.重物的速度為v2v18 m/s最后2 s內(nèi)重物隨升降機(jī)一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，有0v2a3t3解得a3 m

37、/s24 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得mgFN3ma3解得升降機(jī)底板對(duì)重物的支持力為FN3mgma31500 N，方向豎直向上.則重物對(duì)升降機(jī)底板的壓力FN3FN31500 N，方向豎直向下.根據(jù)以上三個(gè)過程的計(jì)算數(shù)據(jù)，可得v-t圖象和F-t圖象如圖所示.【思維提升】當(dāng)升降機(jī)加速上升，重物有向上的加速度，是由重物的重力和升降機(jī)對(duì)重物的支持力的合力產(chǎn)生的；當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，重物有向下的加速度，仍是由重物的重力和升降機(jī)對(duì)重物的支持力的合力產(chǎn)生的.因此根據(jù)牛頓第二定律建立方程即可順利解題.解超重和失重的問題，關(guān)鍵是抓住運(yùn)動(dòng)和力的橋梁加速度這個(gè)物理量.【拓展1】如圖所示，小球的密度小于杯中水的密度，x

38、.若全套裝置自由下落，則在下落過程中彈簧的伸長(zhǎng)量將( D)A.仍為xB.大于xC.小于x，大于零D.等于零【解析】當(dāng)全套裝置自由下落時(shí)，系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài)，彈簧與連接物之間無相互作用力，即彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)，故D選項(xiàng)正確.2.整體法和隔離法的應(yīng)用【例2】如圖所示，質(zhì)量為m1 kg的物塊放在傾角為的斜面上，斜面體質(zhì)量為M2 kg，斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)，地面光滑，37.現(xiàn)對(duì)斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對(duì)斜面靜止，力F應(yīng)為多大？(設(shè)物塊與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2)【解析】(1)設(shè)物塊處于相對(duì)斜面向下滑的臨界狀態(tài)時(shí)，推力為F1，此時(shí)物塊受力如圖所示，取加速度a的方

39、向?yàn)閤x軸方向：FNsinFNcosma1對(duì)y軸方向：FNcosFNsinmg0對(duì)整體：F1(Mm)a1把已知條件代入，解得a14.78 m/s2，F(xiàn)1 N(2)設(shè)物塊處于相對(duì)斜面有向上滑的臨界狀態(tài)時(shí)，推力為F2，此時(shí)物塊受力如右圖所示.對(duì)x軸方向：FNsinFNcosma2對(duì)y軸方向：FNcosFNsinmg0對(duì)整體：F2(Mm)a2把已知條件代入，解得a211.2 m/s2，F(xiàn)2 N則力F范圍：14.3 NF33.6 N【思維提升】采用極限法把F推向兩個(gè)極端來分析：當(dāng)F較大時(shí)(足夠大)，物塊將相對(duì)斜面上滑；當(dāng)FF不能太小，也不能太大，F(xiàn)的取值有一個(gè)范圍.具體求解時(shí)，綜合應(yīng)用整體法和隔離法.

40、【拓展2】如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個(gè)木塊，其中兩個(gè)質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是mg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2m的木塊，使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則輕繩對(duì)m的最大拉力為(B)A.mgB.mgC.mgD.3mg【解析】經(jīng)過受力分析，A、B之間的靜摩擦力給B、C、D組成的系統(tǒng)提供加速度，加速度達(dá)到最大值的臨界條件為A、B間達(dá)到最大靜摩擦力，即am1g.C、D間的靜摩擦力給D提供加速度，同理D的加速度最大值為am2gam1；因此，C、D系統(tǒng)的最大加速度為g，而繩子拉力FT給C、D組成的系統(tǒng)提供加速度，最大拉力為FTm3mam1mg，B

41、選項(xiàng)正確.3.整體運(yùn)用牛頓第二定律【例3】如圖所示，傾角30、質(zhì)量M34 kg的斜面體始終停在粗糙的水平地面上，質(zhì)量mA14 kg、mB2 kg的物體A和B，A以a2.5 m/s2的加速度沿斜面下滑，求此過程中地面對(duì)斜面體的摩擦力和支持力各是多少？【解析】取A、B及斜面體為研究對(duì)象，它受到的外力是豎直向下的重力(mAmBM)g、地面豎直向上的支持力FN及水平方向的靜摩擦力Ff.將A物體的加速度沿水平方向和豎直方向分解，如圖所示.根據(jù)牛頓第二定律的系統(tǒng)表達(dá)式，地面對(duì)斜面體的摩擦力應(yīng)為水平向左，大小為FfmAaxmAacos 30 N在豎直方向上應(yīng)有FN(mAmBM)gmBamAay即地面對(duì)小車的

42、支持力FN(mAmBM)gmBamAasin 487.5 N【思維提升】對(duì)于由多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)，如果其中各物體的加速度不相同，但不需求系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時(shí)，利用系統(tǒng)的牛頓第二定律求解，由于避開了對(duì)系統(tǒng)內(nèi)力的分析，使解題過程變得干凈利落. 易錯(cuò)門診【例4】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為M、傾角為30的光滑斜面體放在粗糙水平桌面上，質(zhì)量為m的小木塊從斜面頂端無初速度滑下的過程中，F(xiàn)N的大小和桌面對(duì)斜面體摩擦力Ff的說法正確的()A.FNMgmgB.FNMgmgC.Ff方向向左，大小為mgD.Ff方向向左，大小為mg【錯(cuò)解】AC【錯(cuò)因】找不到正確的解題方法，而盲目地認(rèn)為壓力等于總重力而錯(cuò)選A；或者沒

43、有具體分析物體的受力情況，根據(jù)物體對(duì)斜面的壓力為mgcos，認(rèn)為斜面受到的摩擦力大小與壓力相等，錯(cuò)選C；或者不能對(duì)整體運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行分析，造成運(yùn)算過繁而求不出結(jié)果.【正解】因斜面體靜止不動(dòng)，其加速度a0；而小木塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速大小為agsin30，作出了加速度的分解矢量圖如圖所示，其水平和豎直分量分別為axacos30gsin30cos30，ayasin30gsin230.在水平方向?qū)φw應(yīng)用牛頓第二定律有Ffmaxmg；在豎直方向上對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律有MgmgFNmay，所以FNMgmgmayMgmg【答案】BD【思維提升】對(duì)于多物體系統(tǒng)，整體應(yīng)用牛頓第二定律分析，不僅可

44、以簡(jiǎn)化解題過程，還可以加深對(duì)牛頓第二定律的理解.實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納(1)學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律.(2)驗(yàn)證牛頓第二定律.(3)掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法.2.實(shí)驗(yàn)原理探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，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F的關(guān)系，再控制小盤和砝碼的質(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.3.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼.4.實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理(1)用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M，托盤和砝碼的總質(zhì)量m1，

45、把數(shù)據(jù)記錄下來.(2)按照?qǐng)D把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛托盤用的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力.(3)平衡摩擦力，在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊小木墊，反復(fù)移動(dòng)木墊的位置，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡.，再放開小車，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上該紙帶的號(hào)碼.(5)保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在托盤里加入適量的砝碼，把托盤和砝碼的總質(zhì)量m2，重復(fù)幾次步驟(4).(6)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按照“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中求加速度的方法，計(jì)算出各條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值.(7)用縱坐標(biāo)表示加速度a，用橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小等于托

46、盤和砝碼的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出小車的加速度與所受牽引力的關(guān)系的a-F，便證明了加速度與作用力成正比.(8)保持托盤和砝碼總質(zhì)量不變，在小車上加砝碼m，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，畫出小車加速度a、小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)之間關(guān)系的圖象，即a-，便證明了加速度與質(zhì)量成反比.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、實(shí)驗(yàn)誤差來源與分析.2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、記數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差.二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng).2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡

47、了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(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.3.，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.5.作圖時(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)稱分布在所作直線兩側(cè).6.，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些.7.為提高測(cè)量精度.(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn).(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開始點(diǎn)起，每五個(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T0.1 s.

48、三、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析，可以非常直觀地看出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，也可以有效地減小實(shí)驗(yàn)誤差，確定并排除實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù).在探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，說明a與F成正比.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，“加速度a與質(zhì)量m成反比”實(shí)際上就是“加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)成正比”，以加速度a為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量的倒數(shù)為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)a-圖象是不是過原點(diǎn)的直線，就能判斷a與m是否成反比.典例精析【例1】如圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花

49、計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池、電壓為6 V，G是開關(guān)，請(qǐng)指出圖中的三處錯(cuò)誤：(1)；(2)；(3).【解析】(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)E電火花計(jì)時(shí)器用的是220 V的交流電，不能接直流電【思維提升】只有充分理解實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因，注意操作技巧，這樣才能使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，同時(shí)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確，高考試題也注重對(duì)操作步驟及技巧的考查.【拓展1】在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒有注意始終滿足Mm的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的(D)【解析】在本實(shí)驗(yàn)中繩中的張力F，則小車的加速度a，在研究加速度與小車質(zhì)量

50、M的關(guān)系時(shí)，保持m不變，若橫軸為1/(Mm)，則a-1/(Mm)圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線，當(dāng)滿足Mm時(shí)，m可以忽略不計(jì)，a，a-1/M圖象還可以滿足圖象是過原點(diǎn)的直線；當(dāng)小車的質(zhì)量較小、不滿足MmD.2.數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析【例2】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖.(交流電的頻率為50 Hz)(1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)(2)保持砂和小砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的.數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車加速度a/ms2小車質(zhì)量m/kg/

51、kg-2請(qǐng)?jiān)诮o出的方格坐標(biāo)紙中畫出a-圖線，并根據(jù)圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系式是.(3)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和小砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線，其主要原因是.【解析】(2)圖線如圖所示；a(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分【思維提升】本題主要考查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法及結(jié)果分析，描點(diǎn)連線時(shí)應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)，而不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線的兩側(cè)，如果有個(gè)別離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不予以考慮.3.實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)【例3】現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面(如圖所示)、小車、計(jì)時(shí)器

52、、米尺.(1)填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟(不考慮摩擦力的影響)：讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開始下滑到斜面底端A2，記下所用的時(shí)間t.用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離x，則小車的加速度a.用米尺測(cè)量A1相對(duì)于A2的高度h，設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F.改變，重復(fù)上述測(cè)量.以h為橫坐標(biāo)，1/t2為縱坐標(biāo)，則可驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律.(2)在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是：調(diào)節(jié)斜面傾角，A1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端A2的高度h0.進(jìn)行(1)中的各項(xiàng)測(cè)量.計(jì)算與作圖時(shí)用(hh0)代替h.對(duì)此方案有以下

53、幾種評(píng)論意見：A.方案正確可行B.方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)C.方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)其中合理的意見是.【解析】(1)由xat2得a小車在斜面上受重力和支持力作用，其合力為Fmgsinmg改變小車所受外力來研究加速度與力的關(guān)系，改變受力又是通過改變斜面傾角即斜面高度h來實(shí)現(xiàn)的.(2)此方案不可行，如果在測(cè)量中，使小車在斜面上勻速下滑，則滿足mgsin mgcos ，即tan，此后無論如何改變小車的質(zhì)量，小車都不可能加速下滑，即無法驗(yàn)證加速度與合外力的關(guān)系，故選C.【思維提升】在研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，其中力是指物體所受的合

54、外力，因此找到物體所受的合外力是實(shí)驗(yàn)研究的關(guān)鍵，然后實(shí)驗(yàn)還需測(cè)出物體的加速度，而測(cè)加速度的方法有多種，如本實(shí)驗(yàn)中的利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)量的方法.【拓展2】如圖所示，質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)即時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移時(shí)間(x-t)圖象和速率時(shí)間(v-t，斜面的長(zhǎng)度為l、高度為h.(取重力加速度g9.8 m/s2，結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(1)現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，A的v-tA下滑時(shí)的加速度a6m/s2，摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響不明顯，可忽略.(填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”)斜面傾角即改變斜面高度h，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變滑塊的質(zhì)量，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系.(3)將氣墊導(dǎo)軌換成滑板，滑塊A換成滑塊A，給滑塊A一沿滑板向上的初