1、阶段复习课第四章请你根据下面的体系图快速回顾本章内容请你根据下面的体系图快速回顾本章内容,在空白处填上恰当在空白处填上恰当的内容的内容,构建出清晰的知识网络。构建出清晰的知识网络。牛牛顿顿运运动动定定律律匀速直线运动状态匀速直线运动状态静止状态静止状态物体运动状态物体运动状态质量质量牛牛顿顿运运动动定定律律正比正比反比反比作用力作用力F=maF=ma大小相等大小相等方向相反方向相反作用在同一条作用在同一条直线直线F=-FF=-F牛牛顿顿运运动动定定律律F F合合0 0向上向上向下向下一、牛顿运动定律的综合应用一、牛顿运动定律的综合应用1.1.牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律牛顿运动定
2、律是力学乃至整个物理学的基本规律,应重点理应重点理解及掌握以下几个问题解及掌握以下几个问题(1)(1)灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体问题灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体问题;(2)(2)用正交分解法解决受力复杂的问题用正交分解法解决受力复杂的问题;(3)(3)综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决多阶段综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决多阶段(过过程程)的运动问题的运动问题;(4)(4)运用超重和失重的知识定性分析一些力学现象。另外运用超重和失重的知识定性分析一些力学现象。另外,还应还应具有将实际问题抽象成物理模型的能力。具有将实际问题抽象成物理模型的能力
3、。2.2.牛顿运动定律应用中的整体法和隔离法牛顿运动定律应用中的整体法和隔离法(1)(1)整体法整体法当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体具有相同的加速度时各物体具有相同的加速度时,可以把连可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑接体内所有物体组成的系统作为整体考虑,分析其受力和运动分析其受力和运动情况情况,运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法。运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法。(2)(2)隔离法隔离法当研究对象涉及由多个物体组成的系统时当研究对象涉及由多个物体组成的系统时,若要求出连接体内若要求出连接体内物体间的相互作用力物体间的相互作用力,则应把某个物体或某几个物体从
4、系统中则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来隔离出来,分析其受力情况及运动情况分析其受力情况及运动情况,再利用牛顿第二定律对再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法。隔离出来的物体列方程求解的方法。【典例典例1 1】如图所示如图所示,车厢在运动过程中所受阻力恒为车厢在运动过程中所受阻力恒为F Ff f,当车当车厢以某一加速度厢以某一加速度a a向右加速时向右加速时,在车厢的左壁上相对车厢静止着在车厢的左壁上相对车厢静止着一物块一物块m,m,物块与车厢壁之间的动摩擦因数为物块与车厢壁之间的动摩擦因数为,设车厢的质量设车厢的质量为为M,M,则车厢内发动机的牵引力至少为多少时则车厢内发
5、动机的牵引力至少为多少时,物块在车厢壁上物块在车厢壁上才不会滑下来才不会滑下来?【解析解析】以车厢和物块整体为研究对象以车厢和物块整体为研究对象,则由牛顿第二定律得则由牛顿第二定律得:F-FF-Ff f=(M+m)a=(M+m)a 以物块为研究对象以物块为研究对象,受力情况如图所示受力情况如图所示,F Ff fmgmgFFN N而而F FN Nmama，所以所以a a ，代入得，代入得F F答案：答案：gfgF(Mm)。fgF(Mm)【变式训练变式训练】如图所示如图所示,两个质量分别为两个质量分别为m m1 1=1kg=1kg、m m2 2=4kg=4kg的物的物体置于光滑的水平面上体置于光滑
6、的水平面上,中间用轻质弹簧测力计连接。两个大中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为小分别为F F1 1=30N=30N、F F2 2=20N=20N的水平拉力分别作用在的水平拉力分别作用在m m1 1、m m2 2上上,则达则达到稳定状态后到稳定状态后,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是25N25NB.B.弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是50N50NC.C.在突然撤去在突然撤去F F2 2的瞬间的瞬间,m,m2 2的加速度大小为的加速度大小为7m/s7m/s2 2D.D.在突然撤去在突然撤去F F1 1的瞬间的瞬间,m,m1 1的加速度大小为
7、的加速度大小为13m/s13m/s2 2【解析解析】选选C C。本题考查用整体法、隔离法分析物体受力以及。本题考查用整体法、隔离法分析物体受力以及牛顿第二定律的应用。以牛顿第二定律的应用。以m m1 1、m m2 2以及弹簧测力计为研究对象，以及弹簧测力计为研究对象，则整体向右的加速度则整体向右的加速度a a 2 m/s2 m/s2 2；再以；再以m m1 1为研究对为研究对象，设弹簧测力计的示数为象，设弹簧测力计的示数为F F，则，则F F1 1-F-Fm m1 1a a，得，得F F28 N28 N，A A、B B错误；突然撤去错误；突然撤去F F2 2的瞬间，弹簧测力计的弹力不变，此时的
8、瞬间，弹簧测力计的弹力不变，此时m m2 2的加速度的加速度a a 7 m/s7 m/s2 2，C C正确；突然撤去正确；突然撤去F F1 1的瞬间，弹簧的瞬间，弹簧测力计的弹力也不变，此时测力计的弹力也不变，此时m m1 1的加速度的加速度a a 28 m/s28 m/s2 2，D D错误。错误。1212FFmm2Fm1Fm二、传送带问题二、传送带问题物体在传送带上运动时物体在传送带上运动时,往往会涉及摩擦力的突变和相对运动往往会涉及摩擦力的突变和相对运动问题。问题。1.1.当物体与传送带相对静止时当物体与传送带相对静止时,物体与传送带间可能存在静摩物体与传送带间可能存在静摩擦力也可能不存在
9、摩擦力。擦力也可能不存在摩擦力。2.2.当物体与传送带相对滑动时当物体与传送带相对滑动时,物体与传送带间有滑动摩擦力物体与传送带间有滑动摩擦力,这时物体与传送带间会有相对滑动的位移。这时物体与传送带间会有相对滑动的位移。3.3.若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带,则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用,直到减速直到减速到和传送带有相同速度到和传送带有相同速度,相对传送带静止为止相对传送带静止为止,因此该摩擦力方因此该摩擦力方向一定与物体运动方向相反。向一定与物体运动方向相反。【典
10、例典例2 2】水平传送带水平传送带ABAB以以v=200cm/sv=200cm/s的速度匀速运动的速度匀速运动,如图所如图所示示,A,A、B B相距相距0.011km,0.011km,一物体一物体(可视为质点可视为质点)从从A A点由静止释放点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数物体与传送带间的动摩擦因数=0.2,=0.2,则物体从则物体从A A沿传送带运动沿传送带运动到到B B所需的时间为多少所需的时间为多少?(g=10m/s?(g=10m/s2 2)【解析解析】统一单位：统一单位：v v200 cm/s200 cm/s2 m/s2 m/s，s s0.011 km0.011 km11 m1
11、1 m。开始时，物体受到的摩擦力为开始时，物体受到的摩擦力为F Ff fmgmg，由牛顿第二定律得物，由牛顿第二定律得物体的加速度体的加速度a a22fFg0.2 10 m/s2 m/sm。设经时间设经时间t t物体速度达到物体速度达到2 m/s2 m/s，由，由v vatat得：得：此时间内的位移为此时间内的位移为此后物体做匀速运动，所用时间：此后物体做匀速运动，所用时间：故所求时间故所求时间t tt t1 1t t2 21 s1 s5 s5 s6 s6 s。答案：答案：6 s6 s1v2t s1 sa2。221111xat2 1 m 1 m11 m22。12xx11 1t s5 sv2。【
12、变式训练变式训练】传送带与水平面夹角为传送带与水平面夹角为3737,传送带以传送带以12m/s12m/s的速的速率沿顺时针方向转动率沿顺时针方向转动,如图所示。今在传送带上端如图所示。今在传送带上端A A处无初速度处无初速度地放上一个质量为地放上一个质量为m m的小物块的小物块,它与传送带间的动摩擦因数为它与传送带间的动摩擦因数为0.75,0.75,若传送带若传送带A A到到B B的长度为的长度为24m,g24m,g取取10m/s10m/s2 2,则小物块从则小物块从A A运动运动到到B B的时间为多少的时间为多少?【解析解析】小物块无初速度放在传送带上时小物块无初速度放在传送带上时,所受摩擦
13、力为滑动所受摩擦力为滑动摩擦力摩擦力,方向沿传送带向下方向沿传送带向下,对小物块用牛顿第二定律得对小物块用牛顿第二定律得:mgsin+mgcos=ma,mgsin+mgcos=ma,代入数据解得代入数据解得a=12m/sa=12m/s2 2。设小物块加速到设小物块加速到12m/s12m/s运动的距离为运动的距离为s s1 1,所用时间为所用时间为t t1 1由由v v2 2-0=2as-0=2as1 1得得s s1 1=6m=6m由由v=atv=at1 1得得t t1 1=1s=1s 当小物块的速度加速到当小物块的速度加速到12m/s12m/s时时,因因mgsin=mgcos,mgsin=mg
14、cos,小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦力突变为静摩擦力力突变为静摩擦力,而且此时刚好为最大静摩擦力而且此时刚好为最大静摩擦力,小物块此后小物块此后随传送带一起做匀速运动。随传送带一起做匀速运动。设设ABAB间的距离为间的距离为L,L,则则L-sL-s1 1=vt=vt2 2解得解得t t2 2=1.5s=1.5s从从A A到到B B的时间的时间t=tt=t1 1+t+t2 2解得解得t=2.5st=2.5s。答案答案:2.5s2.5s三、牛顿运动定律与图像结合的问题三、牛顿运动定律与图像结合的问题1.1.速度图像的斜率表示加速度速度图像的斜率表示加速度,由
15、速度图像可得出加速度由速度图像可得出加速度,根据根据牛顿第二定律可求出合外力。牛顿第二定律可求出合外力。2.F-t2.F-t图像与牛顿运动定律密切相关图像与牛顿运动定律密切相关,图像问题要善于从图像中图像问题要善于从图像中找出解题信息找出解题信息,把图像与物理图景相联系把图像与物理图景相联系,应用牛顿运动定律及应用牛顿运动定律及其相关知识解答。其相关知识解答。3.a-t3.a-t图像是加速度随时间变化的图像图像是加速度随时间变化的图像,加速度与牛顿运动定律加速度与牛顿运动定律密切相关。根据牛顿第二定律密切相关。根据牛顿第二定律,由力随时间变化关系可得出物由力随时间变化关系可得出物体加速度随时间
16、变化的图像。体加速度随时间变化的图像。【典例典例3 3】如图甲所示如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率绷紧的水平传送带始终以恒定速率v v1 1运运行。初速度大小为行。初速度大小为v v2 2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的上的A A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块小物块在传送带上运动的在传送带上运动的v-tv-t图像图像(以地面为参考系以地面为参考系)如图乙所示。已如图乙所示。已知知v v2 2vv1 1,则则()A.tA.t2 2时刻时刻,小物块离小物块离A A处的距离达到最大处的
17、距离达到最大B.tB.t2 2时刻时刻,小物块相对传送带滑动的距离达到最大小物块相对传送带滑动的距离达到最大C.0C.0t t2 2时间内时间内,小物块受到的摩擦力方向先向右后向左小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D.0D.0t t3 3时间内时间内,小物块始终受到大小不变的摩擦力作用小物块始终受到大小不变的摩擦力作用【解析解析】选选B B。由题图乙可知。由题图乙可知t t1 1时刻小物块向左运动最远时刻小物块向左运动最远,t,t1 1t t2 2这段时间小物块向右加速这段时间小物块向右加速,但相对传送带还是向左滑动但相对传送带还是向左滑动,因此因此t t2 2时刻小物块相对传送带滑动的距离达
18、到最大时刻小物块相对传送带滑动的距离达到最大,A,A错错B B对对;0;0t t2 2这段时间小物块受到的摩擦力方向始终向右这段时间小物块受到的摩擦力方向始终向右,t,t2 2t t3 3时间内小时间内小物块与传送带一起运动物块与传送带一起运动,摩擦力为零摩擦力为零,C,C、D D错。故选错。故选B B。【变式训练变式训练】质量为质量为2kg2kg的物体静止在足够大的水平面上的物体静止在足够大的水平面上,物体物体与地面间的动摩擦因数为与地面间的动摩擦因数为0.2,0.2,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从视为相等。从t=0t=0时刻开始时刻开始,物体受到方向不
19、变、大小呈周期性物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力变化的水平拉力F F的作用的作用,F,F随时间随时间t t的变化规律如图所示。重力的变化规律如图所示。重力加速度加速度g g取取10m/s10m/s2 2,则物体在则物体在t=0t=0到到t=12st=12s这段时间内的位移大小这段时间内的位移大小为为()A.18mA.18mB.54mB.54mC.72mC.72m D.198m D.198m【解析解析】选选B B。拉力只有大于最大静摩擦力时，物体才会由静。拉力只有大于最大静摩擦力时，物体才会由静止开始运动，物体与地面间的最大静摩擦力为止开始运动，物体与地面间的最大静摩擦力为F Ffm
20、axfmax=mg=0.2=mg=0.22 210 N=4 N10 N=4 N，0 03 s3 s时：时：F=FF=Ffmaxfmax，物体保持静止，物体保持静止，x x1 1=0=0；3 36 s6 s时：时：FFFFfmaxfmax，物体由静止开始做匀加速直线运动，物体由静止开始做匀加速直线运动a=a=v=at=6 m/sv=at=6 m/s22fmaxFF84 m/s2 m/sm222211xat2 3 m9 m22 6 69 s9 s时：时：F=FF=Ffmaxfmax，物体做匀速直线运动，物体做匀速直线运动x x3 3=vt=6=vt=63 m=18 m3 m=18 m9 912 s12 s时：时：FFFFfmaxfmax，物体以，物体以6 m/s6 m/s为初速度，以为初速度，以2 m/s2 m/s2 2为加速为加速度继续做匀加速直线运动度继续做匀加速直线运动所以所以0 012 s12 s内物体的位移为内物体的位移为x=xx=x1 1+x+x2 2+x+x3 3+x+x4 4=54 m=54 m，B B正确。正确。22411xvtat(6 32 3)m27 m22
