高中物理运动和力的关系章末整合提升学案1.docx

1、高中物理运动和力的关系章末整合提升学案1高中物理-运动和力的关系章末整合提升学案题型一动力学图像问题1常见的两类动力学图像问题(1)已知物体在某一过程中的速度、加速度随时间变化的图像,求物体的受力情况(2)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间变化的图像,求物体的运动情况2解决图像问题的关键(1)分清图像的类别：分清横、纵坐标轴所代表的物理量,掌握物理图像所反映的物理过程,会分析临界点(2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标轴的交点,图线的转折点,两图线的交点等表示的物理意义(3)能从图像中获取有用信息：把图像与物体运动情况相结合,再结合斜率、面积等所代表的物理

2、意义,确定从图像中得到的有用信息,这些信息往往是解决问题的突破口或关键点【典例1】一物块静止在粗糙的水平桌面上从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以a表示物块的加速度大小,F表示水平拉力的大小能正确描述F与a之间关系的图像是()解析物块的受力如图所示,当F不大于最大静摩擦力时,物块仍处于静止状态,故其加速度为0；当F大于最大静摩擦力后,由牛顿第二定律得FFNma,即FFNma,F与a成线性关系选项C正确答案C处理图像问题的思路(1)会看：看图时要能够看出函数图像所表达的物理意义,看出图像中点、线、面及截距、斜率等的物理意义,并由此切入解题(

3、2)会用：利用图像法解题不仅思路清晰,而且过程简单,方法巧妙利用图像法解题的关键在于建立物理问题与物理图像间的联系,再根据有关物理规律求解(3)会联系：同一物理过程在不同的物理图像中的表现形式不同,但不同的物理图像之间存在联系根据解题的需要,会将同一物理过程的变化规律用不同的图像表达出来转换图像的关键是根据物理规律,明确图像间的相互联系针对训练1(多选)如图甲所示,滑块以一定的初速度冲上一倾角37的足够长的固定斜面滑块上滑过程的vt图像如图乙,最大静摩擦力等于滑动摩擦力则下列说法正确的是(sin370.6,cos370.8,g取10 m/s2)()A木块上滑过程中的加速度大小是6 m/s2B木

4、块与斜面间的动摩擦因数0.5C木块经2 s返回出发点D木块回到出发点时的速度大小v2 m/s解析木块上滑过程中的加速度大小a1 m/s210 m/s2,故A错误；木块在冲上斜面的过程中,根据牛顿第二定律得mgsinmgcosma1,解得0.5,故B正确；木块下滑过程中,根据牛顿第二定律得mgsinmgcosma2,解得a22 m/s2,上滑的位移为x1a1t1012 m5 m,则下滑的位移x2x1a2t,解得t2 s,所以木块返回出发点所用的时间为(1) s,故C错误；根据速度时间公式可得木块回到出发点时的速度大小为va2t22 m/s,故D正确答案BD题型二传送带模型解题思路【典例2】如图所

5、示,传送带与地面之间的倾角37,从A到B长度为16 m,传送带以10 m/s的速率逆时针转动在传送带上端A无初速度地放一个质量为0.5 kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.求物体从A运动到B所需的时间(sin370.6,cos370.8)解析物体放在传送带上后,开始阶段,由于传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一个沿传送带向下的滑动摩擦力F,物体受力情况如图甲所示物体由静止加速,由牛顿第二定律有mgsinmgcosma1,得a110(0.60.50.8) m/s210 m/s2.物体加速至与传送带速度相等需要的时间t1 s1 s,t1时间内物体的位移xa1t5 m.由于6 N时

6、有aF4 (m/s2),当F6.5 N时,长木板的加速度大小为a2.5 m/s2,C正确；当拉力增大,两者发生滑动,滑块的加速度大小为2 m/s2,恒定不变,D错误答案AC质量检测(四)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)1下列关于惯性的说法正确的是()A材料不同的两个物体放在地面上,用一个相同的水平力分别推它们,则难以推动的物体惯性大B在完全失重的情况下,物体的惯性将消失C把手中的球由静止释放后,球能竖直加速下落,说明力是改变物体惯性的原因D抛出去的标枪、手榴弹等是靠惯性向远处运动的解析质量是物体惯性大小的唯一量度,由于两物体材料不同,摩擦力可能

7、不同,因此不能判断其质量关系,也就无法判断其惯性大小,选项A错误；惯性是物体的属性,其大小仅由物体的质量决定,跟其运动状态无关,力也不能改变物体的惯性,选项B、C错误,D正确答案D2(多选)把一个质量为2 kg的物体挂在弹簧测力计下,在电梯中看到弹簧测力计的示数是16 N,g取10 m/s2,可知电梯的运动情况可能是()A以4 m/s2的加速度加速上升B以2 m/s2的加速度减速上升C以2 m/s2的加速度加速下降D以4 m/s2的加速度减速下降解析电梯和物体具有相同的加速度；对物体分析,弹簧测力计的示数表示弹簧测力计对物体的拉力大小,以竖直向下为正方向,根据牛顿第二定律得a2 m/s2,知电

8、梯以2 m/s2的加速度减速上升,或以2 m/s2的加速度加速下降,故B、C正确,A、D错误答案BC3(多选)如图所示,用水平力F拉着一物体在水平地面上做匀速直线运动,从t0时刻起水平力F的大小随时间均匀减小,到t1时刻F减小为零物体所受的摩擦力Ff随时间t变化的图像可能是()解析物体开始做匀速直线运动,说明物体所受水平向右的拉力F与向左的滑动摩擦力等大反向当F减小时,物体做减速运动,若F减小为零之前物体始终运动,则摩擦力始终为滑动摩擦力,大小不变,A正确,若F减小为零之前物体己停止运动,则停止前摩擦力为滑动摩擦力,大小不变,停止后摩擦力为静摩擦力,大小随F的减小而减小,D正确答案AD4.如图

9、所示,位于足够长的光滑固定斜面上的小物块,在一水平向左推力F的作用下,沿斜面加速下滑,在F逐渐增大、方向保持不变的过程中,物块的加速度大小将()A逐渐减小B逐渐增大C先减小后反向增大D先增大后反向减小解析设斜面的倾角为,物块的质量为m,加速度大小为a.物块沿斜面向下加速滑动,受力分析如图所示根据牛顿第二定律得mgsinFcosma,解得agsincos,当F增大时,加速度a向下减小,物体向下做加速运动；当Fmgtan时加速度a0,物体的速度达到最大；当F继续增大,则有Fcosmgsinma,此时加速度向上增大,物体向下做减速运动,故C正确答案C5人在地面上静止站立时,受到的支持力等于人的重力做

10、原地纵跳时,在快速下蹲后立即蹬伸的过程中,人受到的地面支持力会发生变化(如图所示,G为重力,F为支持力)下列图线能正确反映从下蹲开始到离地过程中地面支持力变化的是()解析人在地面上静止站立时,受到的支持力大小等于人的重力大小,在快速下蹲时人先向下加速后向下减速到达最低点,故先具有向下的加速度后具有向上的加速度,则人先处于失重状态后处于超重状态,受到的支持力先减小后增大；在人蹬伸的过程中,从最低点到重力与地面的支持力相等的过程中,人具有向上的加速度,处于超重状态,人从受力平衡位置继续上升时支持力减小,至人完全离开地面时支持力减小到零,故选A.答案A6(多选)某物体的质量为1 kg,在水平拉力作用

11、下沿粗糙水平地面做直线运动,其速度时间图像如图所示,根据图像可知()A物体所受的拉力总是大于它所受的摩擦力B物体在第3 s内所受的拉力大于1 NC在03 s内,物体所受的拉力方向始终与摩擦力方向相反D物体在第2 s内所受的拉力为零解析由图可知,物体在第1 s内做匀加速直线运动,第2 s内做匀速直线运动,第3 s内F3fma1 Nf1 N,B正确；根据牛顿第二定律和平衡条件可知拉力方向始终与摩擦力方向相反,C正确A、D错误答案BC7(多选)如图所示,有A、B两物体,mA2mB,用细绳连接后放在光滑的固定斜面上,在它们下滑的过程中()A它们的加速度agsinB它们的加速度aa0时,A相对B有向上的

12、运动趋势,此时B对A的静摩擦力沿斜面向下；当aa0时,A相对B有向下的运动趋势,此时B对A的静摩擦力沿斜面向上,选项C、D错误答案A10如图所示,一倾角为30的斜面固定在水平地面上,木块m和M叠放在一起沿斜面向下运动,它们始终相对静止,m与M间的动摩擦因数为1,M与斜面间的动摩擦因数为2,则下列说法正确的是()A若m、M一起匀加速运动,可能有10,20B若m、M一起匀速运动,一定有10,20C若m、M一起匀加速运动,一定有10,20D若m、M一起匀速运动,可能有10,20解析M、N一起匀加速下滑,对m：根据牛顿第二定律知,m受到三个力,M对m的支持力,重力,M对m的摩擦力,所以一定有10,故A

13、错误M、N一起匀速下滑,合力都为零,对m：根据平衡条件知,M对m的支持力的大小等于m的重力的大小,M对m没有摩擦力,故可能10,也可能10；对整体：由平衡条件可知,斜面对M有摩擦力,方向沿斜面向上,故20.故B、C错误,D正确答案D二、填空题(本题共2小题,共15分)11(6分)某同学用下图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离(1)物块下滑时的加速度a_m/s2,打C点时物块的速度v_m/s.(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是

14、_(填正确答案标号)A物块的质量B斜面的高度C斜面的倾角解析(1)利用逐差法求得加速度a3.25 m/s2；利用匀变速直线运动规律知打C点时速度v1.79 m/s.(2)根据牛顿第二定律,可得mgsinmgcosma,即,选项C正确答案(1)3.251.79(2)C12(9分)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N5个,每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的

15、小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制st图像,经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的st图像如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表.n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出an图像从图像可以看出：当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比(5)利用

16、an图像求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字,重力加速度取g9.8 ms2)(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线,但该直线不过原点Can图线仍是直线,但该直线的斜率变大解析(3)实验中小车做匀加速直线运动,由于小车初速度为零,结合匀变速直线运动规律有sat2,结合题中st图像得加速度a0.39 m/s2.(4)根据(3)所求结果及表中的数据描点,并作出an图像如答案图所示(5)由(4)知,当物体质量一定,加速度与合外力成正比,得加速度a与n成正比,即an图像为过原点的直线an图线的斜率k0.19

17、6 m/s2,平衡摩擦力后,下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度,nm0g(MNm0)a,解得an,则k,可得M0.45 kg.(6)若未平衡摩擦力,则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度,即nm0gM(Nn)m0g(MNm0)a,解得ang,可见图线截距不为零,其图线仍是直线,图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大,B、C项正确答案(3)0.39(0.370.41均可)(4)数据点及an图像如下图所示(5)0.45(0.430.47均可)(6)BC三、计算题(本题共4小题,共45分解答要写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位)13(10

18、分)如右图所示的传送带,其水平部分ab长度为2 m,倾斜部分bc长度为4 m,bc与水平方向的夹角为37,将一物块A(可视为质点)轻轻放在传送带的a端,物块A与传送带之间的动摩擦因数0.25.传送带沿图示方向以v2 m/s的速度匀速运动,若物块A始终未脱离传送带,试求物块A从a端传送到c端所用的时间(取g10 m/s2,sin370.6,cos370.8)解析物块A在ab之间运动,f1FN1,根据牛顿第二定律得FN1mg0,f1ma1,解得a1g2.5 m/s2,设物块A速度达到2 m/s所需时间为t1,运动位移为s1.根据运动学规律可得t10.8 s,s1a1t0.8 m由s12 m,可知A

19、在还没有运动到b点时,已与传送带速度相同此后A做匀速运动,设运动时间为t2,labs1vt2,得t20.6 sA在bc间运动时,物块A所受的摩擦力方向沿传送带向上mgsinf2ma2,又f2mgcos得a2g(sincos)4 m/s2lbcvt3a2t,得t31 s,t32 s(舍去)则物块A从a端传送到c端所用时间tt1t2t32.4 s.答案2.4 s14(11分)在寒冷的冬天,路面很容易结冰,在冰雪路面上汽车一定要低速行驶在冰雪覆盖的路面上,车辆遇紧急情况刹车时,车轮会抱死而“打滑”如图所示,假设某汽车以10 m/s的速度行驶至一个斜坡的顶端A时,突然发现坡底前方有一位行人,该人正以相

20、对地面2 m/s的速度做同向匀速运动,司机立即刹车,但因冰雪路面太滑,汽车仍沿斜坡滑行已知斜坡高xAB3 m,长xAC5 m,司机刹车时行人距坡底C点的距离xCE6 m,从厂家的技术手册中查得该车轮胎与冰雪路面的动摩擦因数约为0.5.g取10 m/s2.(1)求汽车沿斜坡滑下的加速度大小；(2)求汽车沿斜坡滑下到坡底C点的速度；(3)试分析此种情况下,行人是否有危险解析(1)设斜坡倾角为,汽车在斜坡上行驶时,由牛顿第二定律得mgsinmgcosma1由几何关系得sin,cos联立以上各式解得汽车在斜坡上滑下时的加速度a12 m/s2(2)由匀变速直线运动规律可得vv2a1xAC解得汽车到达坡底C时的速度vC2 m/s(3)汽车到达坡底经历时间t1(5) s汽车在水平路面运动阶段,由mgma2得汽车的加速度大小a2g5 m/s2汽车的速度减至vv人2 m/s时发生的位移x111.6 m经历的时间t2(1) s行人发生的位移x2v人(t1t2