物理必修一 階段復(fù)習(xí)課

物理必修一階段復(fù)習(xí)課第1頁/共53頁理想實驗勻速直線運動狀態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)質(zhì)量控制變量法

成正比成反比作用力第2頁/共53頁大小相等方向相反同一條直線上超重失重完全失重第3頁/共53頁一、整體法、隔離法分析連接體問題1.連接體多個相互關(guān)聯(lián)的物體組成的物體系統(tǒng)。如疊在一起、并排放在一起或用繩(或桿)連在一起的幾個物體。2.隔離法與整體法(1)隔離法:在分析連接體問題時,從研究問題的方便性出發(fā),將物體系統(tǒng)中的某一部分物體隔離出來,單獨分析研究的方法。(2)整體法:在分析連接體問題時,將整個物體系統(tǒng)作為整體分析研究的方法。第4頁/共53頁(3)當(dāng)需要計算物體之間(或一個物體各部分之間)的相互作用力時,就必須把各個物體(或一個物體的各個部分)隔離出來,根據(jù)各個物體(或一個物體的各個部分)的受力情況,畫出隔離體的受力圖,列出牛頓第二定律方程。(4)許多具體問題中,常需要交叉運用整體法和隔離法,有分有合,從而迅速求解相關(guān)問題。注意:運用整體法分析問題時,要求系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同,根據(jù)牛頓第二定律對整體列方程。如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同,如通過滑輪連接的物體,應(yīng)采用隔離法根據(jù)牛頓第二定律分別列方程。第5頁/共53頁【典例1】(2013·煙臺高一檢測)如圖所示,兩個用輕線相連的位于光滑水平面上的物塊,質(zhì)量分別為m1和m2。拉力F1和F2方向相反,與輕線沿同一水平直線,且F1>F2。試求在兩個物塊運動過程中輕線的拉力FT。第6頁/共53頁【標(biāo)準(zhǔn)解答】以兩物塊整體為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律得F1-F2=(m1+m2)a ①隔離物塊m1,由牛頓第二定律得F1-FT=m1a ②由①②兩式解得FT=答案：第7頁/共53頁【變式備選】兩重疊在一起的滑塊,置于固定的、傾角為θ的斜面上,如圖所示,滑塊A、B的質(zhì)量分別為M、m,A與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ1,B與A之間的動摩擦因數(shù)為μ2,已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下,滑塊B受到的摩擦力

(

)第8頁/共53頁A.等于零B.方向沿斜面向上C.大小等于μ1mgcosθD.大小等于μ2mgcosθ第9頁/共53頁【解析】選B、C。把A、B兩滑塊作為一個整體，設(shè)其下滑加速度為a，由牛頓第二定律得(M+m)gsinθ-μ1(M+m)gcosθ=(M+m)a解得a=g(sinθ-μ1cosθ)由于a＜gsinθ，可見B隨A一起下滑過程中，必然受到A對它沿斜面向上的摩擦力，B正確。設(shè)摩擦力為FfB，由牛頓第二定律，有mgsinθ-FfB=ma得FfB=mgsinθ-ma=mgsinθ-mg(sinθ-μ1cosθ)=μ1mgcosθ，C正確。

第10頁/共53頁二、圖像在動力學(xué)中的應(yīng)用在物理學(xué)問題中,給出已知條件和信息的方式有很多,諸如文字方式、表格方式、函數(shù)方式、圖像方式,其中圖像方式是最常見、最直觀的一種方式,運用圖像求解問題也會更加直觀、形象。1.常見的圖像形式在動力學(xué)與運動學(xué)問題中,常見、常用的圖像是位移圖像(x-t圖像)、速度圖像(v-t圖像)和力的圖像(F-t圖像)等,這些圖像反映的是物體的運動規(guī)律、受力規(guī)律,而絕非代表物體的運動軌跡。第11頁/共53頁2.圖像問題的分析方法遇到帶有物理圖像的問題時,要認真分析圖像,先從它的物理意義、點、線段、斜率、截距、交點、拐點、面積等方面了解圖像給出的信息,再利用共點力平衡、牛頓運動定律及運動學(xué)公式去解題。第12頁/共53頁【典例2】一質(zhì)量為m=40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計上。電梯從t=0時刻由靜止開始上升,在0到6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖所示。試問:在這段時間內(nèi)電梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】由題圖可知,在t=0到t1=2s的時間內(nèi),體重計的示數(shù)大于mg,故電梯應(yīng)做向上的勻加速運動。設(shè)在這段時間內(nèi)體重計作用于小孩的力為F1,電梯及小孩的加速度為a1,由牛頓第二定律,得F1-mg=ma1在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h1=第13頁/共53頁在t1=2s到t2=5s的時間內(nèi),體重計的示數(shù)等于mg,故電梯應(yīng)做勻速上升運動,速度為t1時刻電梯的速度,即v1=a1t1在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h2=v1(t2-t1)在t2=5s到t3=6s的時間內(nèi),體重計的示數(shù)小于mg,故電梯應(yīng)做向上的勻減速運動。設(shè)這段時間內(nèi)體重計作用于小孩的力為F2,電梯及小孩的加速度為a2,由牛頓第二定律,得mg-F2=ma2在這段時間內(nèi)電梯上升的高度h3=v1(t3-t2)-a2(t3-t2)2電梯上升的總高度h=h1+h2+h3代入數(shù)據(jù)解得h=9m。答案:9m第14頁/共53頁【變式訓(xùn)練】(2013·大連高一檢測)放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F的大小與時間t的關(guān)系如圖甲所示,物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示。取重力加速度g=10m/s2。由兩圖像可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為(

)第15頁/共53頁A.m=0.5kg,μ=0.4 B.m=1.5kg,μ=C.m=0.5kg,μ=0.2 D.m=1kg,μ=0.2【解析】選A。由F-t圖像和v-t圖像可得,物塊在2s到4s內(nèi)所受外力F=3N,物塊做勻加速運動，a==2m/s2,F-Ff=ma即3-10μm=2m。 ①物塊在4s到6s內(nèi)所受外力F=2N，物塊做勻速直線運動，則F=Ff,F=μmg，并且10μm=2。 ②由①②解得m=0.5kg,μ=0.4，故A選項正確。

第16頁/共53頁三、動力學(xué)中的臨界極值問題1.臨界極值問題在運用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題時,常常討論相互作用的物體是否會發(fā)生相對滑動,相互接觸的物體是否會發(fā)生分離等,這類問題就是臨界問題。2.解題關(guān)鍵解決臨界問題的關(guān)鍵是分析臨界狀態(tài)。例如,兩物體剛好要發(fā)生相對滑動時,接觸面上必須出現(xiàn)最大靜摩擦力;兩個物體要發(fā)生分離,相互之間的作用力——彈力必定為零。第17頁/共53頁3.解決臨界問題的一般方法(1)極限法。題設(shè)中若出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等這類詞語時,一般就隱含著臨界問題,解決這類問題時,常常是把物理問題(或物理過程)引向極端,進而使臨界條件或臨界點暴露出來,達到快速解決有關(guān)問題的目的。(2)假設(shè)法。有些物理問題在變化過程中可能會出現(xiàn)臨界問題,也可能不出現(xiàn)臨界問題,解答這類題,一般要用假設(shè)法。第18頁/共53頁(3)數(shù)學(xué)推理法。根據(jù)分析的物理過程列出相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達式,然后由數(shù)學(xué)表達式討論出臨界條件。第19頁/共53頁【典例3】如圖所示，質(zhì)量m＝10kg的小球掛在傾角θ＝37°的光滑斜面的固定鐵桿上，求：(1)斜面和小球以a1＝的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多大？(2)當(dāng)斜面和小球都以a2＝的加速度向右勻加速運動時，小球?qū)K的拉力和對斜面的壓力分別為多大？第20頁/共53頁【標(biāo)準(zhǔn)解答】先求出臨界狀態(tài)時小球的加速度，假設(shè)小球剛要離開斜面，這時FN＝0，受力情況如圖甲所示，故Fsinθ＝mg(豎直方向)，F(xiàn)cosθ＝ma0(水平方向)。所以a0＝gcotθ＝。第21頁/共53頁(1)當(dāng)斜面和小球以a1的加速度向右勻加速運動時，由于a1<a0，可知這時小球與斜面間有彈力，所以其受力情況如圖乙所示，故F1cosθ－FNsinθ＝ma1(水平方向)F1sinθ＋FNcosθ＝mg(豎直方向)解得F1＝100N，F(xiàn)N＝50N。第22頁/共53頁(2)當(dāng)斜面和小球以a2的加速度向右勻加速運動時，由于a2>a0，可知這時小球已脫離斜面，所以其受力情況如圖丙所示，故F2sinα＝mg(豎直方向)F2cosα＝ma2(水平方向)。兩式平方相加，可得F2＝＝200N。由牛頓第三定律知：當(dāng)以加速度a1運動時，小球?qū)K的拉力為100N，對斜面的壓力為50N；當(dāng)以加速度a2運動時，小球?qū)K的拉力為200N，對斜面的壓力為0。答案：(1)100N50N(2)200N0第23頁/共53頁【變式訓(xùn)練】鮮蛋儲運箱中放有光滑的塑料蛋托架，架上有排列整齊的卵圓形凹槽，如圖所示，圖中O為圓心，A、B兩點為水平槽口，α角為半徑OA與水平線AB的夾角，已知汽車輪胎與柏油路面的動摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)運蛋的汽車急剎車時，為避免蛋從槽中滾出，圖中α角的正切值應(yīng)小于多少？第24頁/共53頁【解析】設(shè)蛋剛好不滾出的夾角為θ，對蛋受力分析，如圖所示，根據(jù)平行四邊形定則，由牛頓第二定律得F合==ma，所以a=，對汽車有μm0g=m0a，故a=μg。因此=μg，解得tanθ=。那么，蛋不從槽中滾出，要求α<θ，則tanα<。答案：第25頁/共53頁四、動力學(xué)中的傳送帶問題1.摩擦力是否影響傳送帶的運動:是因為帶動傳送帶的電動機在起作用(摩擦力不影響傳送帶的運動狀態(tài))。2.分析該類問題的關(guān)鍵:分析物體與傳送帶間的滑動摩擦力方向,進而分析物體的運動規(guī)律,這是分析傳送帶問題的關(guān)鍵。第26頁/共53頁3.常見的傳送帶模型:有兩種,一個是水平方向的傳送帶;另一個是與水平方向成一定角度的傳送帶。(1)物體在水平傳送帶上的運動有兩種可能:①若物體到達傳送帶的另一端時速度還沒有達到傳送帶的速度,則該物體一直做勻變速直線運動;②若物體到達傳送帶的另一端之前速度已經(jīng)和傳送帶相同,則物體先做勻變速直線運動后做勻速直線運動。(2)對斜傳送帶要分析最大靜摩擦力和重力沿斜面方向的分力的關(guān)系,如果最大靜摩擦力小于重力沿斜面的分力,則物體做勻變速運動;如果最大靜摩擦力大于重力沿斜面的分力,則物體做勻速運動。第27頁/共53頁【典例4】如圖所示,傳送帶與水平面夾角為37°,傳送帶以10m/s的速率運動,傳送帶輪沿順時針方向轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)在在傳送帶上端A處無初速地放上一個質(zhì)量為m=0.5kg的小物塊,它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5,若傳送帶A到B的長度為16m,g取10m/s2,則物塊從A運動到B的時間為多少?第28頁/共53頁【標(biāo)準(zhǔn)解答】由于μ＝0.5＜tanθ＝0.75，物塊一定沿傳送帶對地下移，且不會與傳送帶相對靜止。設(shè)從物塊剛放上到達到傳送帶速度10m/s時，物塊位移為s1，加速度為a1，時間為t1，因物塊速率小于傳送帶速率，根據(jù)牛頓第二定律，a1==10m/s2，方向沿斜面向下。t1==1s,s1==5m＜傳送帶長度。設(shè)從物塊速度為10m/s到B端所用時間為t2，加速度為a2，位移為s2，物塊速度大于傳送帶速度，物塊受滑動摩擦力沿斜面向上，有第29頁/共53頁a2==2m/s2s2=，即(16-5)m=10t2+,t2=1s(t2=-11s舍去)所用總時間t=t1+t2=2s。答案：2s第30頁/共53頁【變式訓(xùn)練】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站，用于對旅客的行李進行安全檢查。如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖，繃緊的傳送帶AB始終保持恒定的速率v＝1m/s運行。一質(zhì)量為ｍ＝4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設(shè)行李與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，A、B間的距離L＝2ｍ，ｇ取10m/s2。第31頁/共53頁(1)求行李剛開始運動時所受的滑動摩擦力大小與加速度大小；(2)求行李做勻加速直線運動的時間；(3)如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處。求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率?！窘馕觥?1)由物體“無初速地放在A處”得到物體將相對傳送帶運動，滑動摩擦力方向向右，其大小為F＝μmg＝4N，由牛頓第二定律，得a＝＝1m/s2。第32頁/共53頁(2)設(shè)行李做勻加速運動的時間為t，行李加速運動的末速度為v＝1m/s。則v=at，即t＝＝1s。此時物體運動的位移s0==0.5m<L，故物體還沒有到達B點，其勻加速直線運動的時間為1s。第33頁/共53頁(3)當(dāng)行李從A處到B處一直勻加速，則傳送時間最短(可用速度時間圖像來表示進行理解，關(guān)鍵是保證圖像包圍的面積一樣即位移一樣，看是先加速后勻速還是一直加速到達B處時哪種情況所用時間短)據(jù)L=v0t+代入v0=0,a=1m/s2,L=2m,解得t＝2s，傳送帶對應(yīng)的最小運行速率為v′=at=2m/s答案：(1)4N1m/s2(2)1s(3)2s2m/s第34頁/共53頁1.(2012·浙江高考)如圖所示，與水平面夾角為30°的固定斜面上有一質(zhì)量m=1.0kg的物體，細繩的一端與物體相連，另一端經(jīng)摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧秤相連。物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(shù)為4.9N。關(guān)于物體受力的判斷(取g=9.8m/s2),下列說法正確的是()第35頁/共53頁A.斜面對物體的摩擦力大小為零B.斜面對物體的摩擦力大小為4.9N，方向沿斜面向上C.斜面對物體的支持力大小為4.9N，方向豎直向上D.斜面對物體的支持力大小為4.9N，方向垂直斜面向上【解析】選A。物體受到重力、支持力和繩子的拉力作用，重力沿斜面向下的分力為mgsinθ=4.9N，沿斜面方向的合力為零，所以物體沒有運動的趨勢，摩擦力大小為零，選項A正確、B錯誤；斜面對物體的支持力大小等于mgcosθ=，方向垂直斜面向上，選項C、D錯誤。第36頁/共53頁2.(2011·上海高考)受水平外力F作用的物體,在粗糙水平面上做直線運動,其v-t圖線如圖所示,則(

)A.在0～t1秒內(nèi),外力F大小不斷增大B.在t1時刻,外力F為零C.在t1～t2秒內(nèi),外力F大小可能不斷減小D.在t1～t2秒內(nèi),外力F大小可能先減小后增大第37頁/共53頁【解析】選C、D。0～t1秒內(nèi),物體加速運動,F-Ff=ma,從圖像斜率看,這段時間內(nèi)的加速度減小,所以,0～t1秒內(nèi),F不斷減小,A錯誤;從圖像斜率看在t1時刻,加速度為零,F=Ff,B錯誤;在t1～t2秒內(nèi)減速運動,若開始時F的方向與a相反,則Ff-F=ma,從圖像斜率看加速度逐漸增大,因此F不斷減小,C正確;當(dāng)F減小到零,反向之后,Ff+F=ma,當(dāng)F增大時,加速度a逐漸增大,D正確。第38頁/共53頁3.(2011·新課標(biāo)全國卷)如圖,在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板,其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊。假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等?，F(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù)),木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2,下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是(

)

第39頁/共53頁【解析】選A。開始運動時F較小，兩物體之間為靜摩擦力，不會相對滑動，由牛頓第二定律有，kt=(m1＋m2)a，解得a=

，在a-t圖像中是一條直線，設(shè)m1與m2之間的動摩擦因數(shù)為μ，m1的最大加速度a1=。使木塊與木板保持相對靜止的最大外力F0=，當(dāng)外力F>F0時，兩物體開始相對滑動，此時兩物體之間為滑動摩擦力，對m1應(yīng)用牛頓第二定律有，μm2g=m1a1，解得a1=為定值，在a-t圖像中是一條平行于t軸的直線，對m2應(yīng)用牛頓第二定律有，kt-μm2g=m2a2，解得a2=，由于，則相對滑動后在a-t圖像中a2的斜率更大，故B、C、D錯，A正確。第40頁/共53頁4.(2010·海南高考)如圖所示,木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧,彈簧上方有一物塊:木箱靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上。若在某一段時間內(nèi),物塊對箱頂剛好無壓力,則在此段時間內(nèi),木箱的運動狀態(tài)可能為(

)第41頁/共53頁A.加速下降 B.加速上升C.減速上升 D.減速下降【解析】選B、D。木箱靜止時物塊對箱頂有壓力,則物塊受到箱頂向下的壓力,當(dāng)物塊對箱頂剛好無壓力時,物塊所受合外力的方向向上,表明系統(tǒng)有向上的加速度,是超重,可能是加速上升,也可能是減速下降,B、D正確。第42頁/共53頁5.(2010·全國卷Ⅰ)如圖所示,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連,整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2。重力加速度大小為g,則有(

)A.a1=0,a2=g B.a1=g,a2=gC.a1=0,a2= D.a1=g,a2=第43頁/共53頁【解析】選C。在抽出木板的瞬間,彈簧對木塊1的支持力和對木塊2的壓力并未改變。木塊1受重力和支持力,mg=F,a1=0,木塊2受重力和壓力,根據(jù)牛頓第二定律a2=,故C正確。第44頁/共53頁6.(2010·山東高考)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t。第45頁/共53頁第46頁/共53頁(1)木板的加速度可以用d、t表示為a=