2018-2019高中物理 第5章 研究力和运动的关系章末总结学案 沪科版必修1

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1、第5章研究力和运动的关系章末总结一、动力学的两类基本问题1．掌握解决动力学两类基本问题的思路方法其中受力分析和运动过程分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是连接力和运动的桥梁．2．求合力的方法(1)平行四边形定则：若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用平行四边形定则求F合，然后求加速度．(2)正交分解法：物体受到三个或三个以上的不在同一条直线上的力作用时，常用正交分解法．一般把力沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解．例1　如图1所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成θ＝37°角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持

2、木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数μ＝0.5，天花板长为L＝4m，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，试求：图1(1)刷子沿天花板向上的加速度；(2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间．解析　(1)以刷子为研究对象，设滑动摩擦力为f，天花板对刷子的弹力为N，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得(F－mg)sin37°－μ(F－mg)cos37°＝ma代入数据，得a＝2m/s2.(2)由运动学公式，得L＝at2，代入数据解得t＝

3、2s.答案　(1)2m/s2　(2)2s二、图像在动力学中的应用1．常见的图像形式在动力学与运动学问题中，常见、常用的图像是位移图像(s－t图像)、速度图像(v－t图像)和力的图像(F－t图像)等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹．2．对F－t图像要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律分别求出各段的加速度，分析每一时间段的运动性质．3．对a－t图像，要注意加速度的正、负，分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程．4．对F－a图像，首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿

4、第二定律推导出a－F间的函数关系式，由函数关系式明确图像的斜率、截距的意义，从而求出未知量．例2　如图2甲所示，固定光滑细杆与地面成一定夹角为α，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图乙所示，取重力加速度g＝10m/s2.求：图2(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的夹角α.解析　由题图得：0～2s内，a＝＝m/s2＝0.5m/s2根据牛顿第二定律可得：前2s有F1－mgsinα＝ma2s后有F2＝mgsinα，联立两式代入数据可解得：m＝1kg，α＝30°.答案　(1)1kg　(2

5、)30°针对训练　放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图3甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示．取重力加速度g＝10m/s2.由这两个图像可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　　)　　　　甲　　　　　　　　　　乙图3A．0.5kg,0.4　　　　　　B．1.5kg，C．0.5kg,0.2D．1kg,0.2答案　A解析　由F－t图像和v－t图像可得，物块在2s到4s内所受外力F1＝3N，物块做匀加速运动，a＝＝m/s2＝2m/s2，F1－f＝ma，物块在4s到6s所受外力F2

6、＝2N，物块做匀速直线运动，则F2＝f，f＝μmg联立以上各式并代入数据解得m＝0.5kg，μ＝0.4，故A选项正确．三、传送带问题传送带传送货物时，一般情况下，由摩擦力提供动力，而摩擦力的性质、大小、方向和运动状态密切相关．分析传送带问题时，要结合相对运动情况，分析物体受到传送带的摩擦力方向，进而分析物体的运动规律是解题的关键．注意　因传送带由电动机带动，一般物体对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态．例3　如图4所示，水平传送带正在以v＝4m/s的速度匀速顺时针转动，质量为m＝1kg的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，

7、将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g取10m/s2)．图4(1)如果传送带长度L＝4.5m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端；(2)如果传送带长度L＝20m，求经过多长时间物块将到达传送带的右端．解析　物块放到传送带上后，在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动．由μmg＝ma得a＝μg，若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动．物块匀加速运动的时间t1＝＝＝4s物块匀加速运动的位移s1＝at＝μgt＝8m(1)因为4.5m<8m，所以物块一直加速，由L＝at2得t＝3s(2)因为20m>8m，所以物

8、块速度达到传送带的速度后，摩擦力变为0，此后物块与传送带一起做匀速运动，物块匀速运动的时间t2＝＝s＝3s故物块到达传送带右端的时间t′＝t1＋t2＝