物理粤教版必修1学案：第四章力与运动word版含答案

学案9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合成法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的方向和垂直于加速度的方向进行分解例1如图1所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平地面成37角，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板，工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10N，刷子的质量为M05KG，刷子可视为质点，刷子与天花板间的动摩擦因数05，天花板长为L4M，G取10M/S2，SIN3706，COS3708，试求图11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，受力分析如图设滑动摩擦力为F，天花板对刷子的弹力为FN，由牛顿第二定律得FMGSIN37FMGCOS37MA代入数据，得A2M/S22由运动学公式得LAT212代入数据得T2S答案12M/S222S二、图象在动力学中的应用1常见的图象形式在动力学和运动学问题中，常见、常用的图象有位移图象ST图象、速度图象VT图象和力的图象FT图象等，这些图象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图象问题的分析方法1对FT图象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2对AT图象，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3对FA图象，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象的斜率、截距的物理意义，从而求出未知量例2如图2甲所示，固定光滑细杆与水平地面成角，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G10M/S2求图21小环的质量M；2细杆与地面间的夹角解析由题图得02S内，AM/S205M/S2VT12根据牛顿第二定律可得前2S有F1MGSINMA2S后有F2MGSIN，代入数据可解得M1KG，30答案11KG230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G10M/S2由这两个图象可以求得物块的质量M和物块与地面之间的动摩擦因数分别为甲乙图3A05KG,04B15KG，215C05KG,02D1KG,02答案A解析由FT图象和VT图象可得，物块在2S到4S内所受外力F13N，物块做匀加速运动，AM/S22M/S2，F1FMA42物块在4S到6S所受外力F22N，物块做匀速直线运动，则F2F，FMG联立以上各式并代入数据解得M05KG，04，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、方向与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，分析货物受到传送带的摩擦力方向，进而分析货物的运动规律是解题的关键注意因传送带由电动机带动，一般货物对传送带的摩擦力不影响传送带的运动状态例3某飞机场利用如图4所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角30，传送带两端A、B的距离L10M，传送带以V5M/S的恒定速度匀速向上运动在传送带底端A轻放上一质量为M5KG的货物，货物与传送带间的动摩擦因数求货物从A端运送到B端所需的时间G取10M/S232图4解析以货物为研究对象，由牛顿第二定律得MGCOS30MGSIN30MA解得A25M/S2货物匀加速运动时间T12SVA货物匀加速运动位移S1AT5M1221然后货物做匀速运动，运动位移S2LS15M匀速运动时间T21SS2V货物从A到B所需的时间TT1T23S答案3S1动力学的两类基本问题如图5所示，在倾角37的足够长的固定的斜面底端有一质量M10KG的物体物体与斜面间的动摩擦因数025，现用轻细绳拉物体由静止沿斜面向上运动拉力F10N，方向平行斜面向上经时间T40S绳子突然断了，求图51绳断时物体的速度大小；2从绳子断开始到物体再返回到斜面底端的运动时间已知SIN3706，COS3708，取G10M/S2答案180M/S242S解析1物体向上运动过程中，受拉力F、斜面支持力FN、重力MG和摩擦力F，如图所示，设物体向上运动的加速度为A1，根据牛顿第二定律有FMGSINFMA1又FFN，FNMGCOS解得A120M/S2T40S时物体的速度大小V1A1T80M/S2绳断时物体距斜面底端的位移为S1A1T216M，绳断后物体沿斜面向12上做匀减速直线运动，设运动的加速度大小为A2，受力如图所示，则根据牛顿第二定律有MGSINFMA2解得A280M/S2物体匀减速运动的时间T110SV1A2物体匀减速运动的位移为S2V1T140M12此后物体沿斜面匀加速下滑，设物体下滑的加速度为A3，受力如图所示根据牛顿第二定律可得MGSINFMA3，得A340M/S2设物体由最高点下滑到斜面底端的时间为T2，根据运动学公式可得S1S2A3T，T212210S32S，所以物体返回斜面底端的时间为TT1T242S2图象在动力学中的应用如图6甲所示为一风力实验示意图开始时，质量为M1KG的小球穿在固定的足够长的水平细杆上，并静止于O点现用沿杆向右的恒定风力F作用于小球上，经时间T104S后撤去风力小球沿细杆运动的VT图象如图乙所示G取10M/S2，试求图61小球沿细杆滑行的距离；2小球与细杆之间的动摩擦因数；3风力F的大小答案112M2025375N解析1由题图乙可得1M/SV故小球沿细杆滑行的距离ST12MV2减速阶段的加速度大小A225M/S2由牛顿第二定律得MGMA2即动摩擦因数0253加速阶段的加速度大小A15M/S2由牛顿第二定律得FMGMA1解得F75N3传送带问题如图7所示，水平传送带以2M/S的速度运动，传送带长AB20M，今在其左端将一工件轻轻放在上面，工件被带动传送到右端，已知工件与传送带间的动摩擦因数01，G10M/S2，试求图71工件开始时的加速度A；2工件加速到2M/S时，工件运动的位移；3工件由传送带左端运动到右端的时间答案11M/S2，方向水平向右22M311S解析1工件被放在传送带上时初速度为零，相对于传送带向左运动，受滑动摩擦力向右，大小为FMG，工件加速度AG0110M/S21M/S2，方向