高中物理 第四章 牛顿运动定律习题课二导学案 新人教版必修1最新整理.docx

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高中物理第四章牛顿运动定律习题课二导学案新人教版必修1最新整理

高中物理第四章牛顿运动定律习题课二导学案新人教版必修1

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第四章牛顿运动定律习题课二

【学习目标】

应用牛顿运动定律解决突变类类、连接体类、临界类、整体法与隔离法类问题。

【重点、难点】

整体法与隔离法

预习案

【自主学习】

1、如何理解物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系?

举例说明哪些模型力可突变？

哪些不可突变？

2、连接体问题如何处理？

什么是整体法和隔离体法？

试举例说明。

3、临界问题有何标志？

【学始于疑】

探究案

【合作探究一】

【例1】如图所示，一个物体由A点静止出发分别到达C1、C2、C3。

物体在三条轨道上的摩擦不计，则（）

A．物体到达C1点时的速度最大B．在C3上运动的加速度最小

C．物体到达C1的时间最短D．物体分别在三条轨道上的运动时间相同

【例2】如图所示，几个倾角不同的光滑斜面有相同的底边．一小物体分别从各斜面顶端下滑到底端A，关于所用时间，下面说法正确的是（）

A．倾角越大时间越短B．倾角越小时间越短

C．倾角为45°时所用时间最短D．无法确定．

归纳总结

【合作探究二】

【例1】如图（a）所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根轻质细绳上,L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直,物体处于平衡状态,现将L2线剪断,求剪断瞬间物体的加速度；若将细绳L1换成轻质弹簧,如图（b）所示，求剪断L2瞬间物体的加速度。

归纳总结：

【合作探究三】

【例1】．如图所示，并排放在光滑水平面上的两物体的质量分别为m1和m2，且m1=2m2．在用水平推力F向右推m1时,两物体间的相互压力的大小为N1．在用大小也为F的水平推力向左推m2时，两物体间相互作用的压力大小为N2，则（）

A．N1=N2B．2N1=N2C．N1=2N2D．N1=N2

【例2】．如图所示，质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的二分之一，即a=g/2．则在小球下滑的过程中，木箱对地面的压力为_______．

【例3】、一人在井下站在吊台上,用如图4所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来.图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。

吊台的质量m=15kg，人的质量为M=55kg，起动时吊台向上的加速度是a=0.2m/s2，求这时人对吊台的压力。

（g=9。

8m/s2）

【合作探究四】

【例1】如图所示，斜面是光滑的,一个质量是0。

2kg的小球用细绳吊在倾角为53o的斜面顶端．斜面静止时,球紧靠在斜面上，绳与斜面平行;当斜面以8m/s2的加速度向右做匀加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力．

【例2】一质量为M,倾角为θ的楔形木块，放在水平桌面上，与桌面间的动摩擦因数为μ,一物块质量为m,置于楔形木块的斜面上,物块与斜面的接触是光滑的．为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力F推楔形木块，如图所示，求此水平力大小的表达式．

归纳总结：

【课堂小结/本节知识网络】

【思考】应用牛顿运动定律解题时,在受力分析与运动分析时有哪些注意事项？

【当堂检测】

1、如图所示，O、A、B、C、D五点在同一圆周上．OA、OB、OC、OD是四条光滑的弦，一小物体分别由O开始沿各弦下滑到A、B、C、D所用时间分别为tA、tB、tC、tD则（）

A．tA>tB>tC〉tDB．tA〈tB〈tC

C．tA＝tB＝tC＝tDD．无法确定．

2、如右图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。

现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2，重力加速度大小为g，则有（）

A．,B．，

C．,D．,

3、如图所示，m和M保持相对静止，一起沿倾角为θ的光滑斜面下滑，则M和m间的摩擦力大小是多少?

4、如图所示，矩形盒内用两根细线固定一个质量为m=1。

0kg的均匀小球,a线与水平方向成53°角，b线水平.两根细线所能承受的最大拉力都是Fm=15N。

当该系统沿竖直方向匀加速上升时,为保证细线不被拉断，加速度可取的最大值是___m/s2；当该系统沿水平方向向右匀加速运动时，为保证细线不被拉断，加速度可取的最大值是____m/s2.（取g=10m/s2）

5、在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示.设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取。

当运动员与吊椅一起正以加速度上升时,试求

（1）运动员竖直向下拉绳的力；

（2）运动员对吊椅的压力。

【课后巩固】

1．将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,则物体

（A）刚抛出时的速度最大（B）在最高点的加速度为零

（C）上升时间大于下落时间（D）上升时的加速度等于下落时的加速度

2．一质量为M的探空气球在匀速下降。

若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g。

现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中减少的质量为（）

A.B.C。

D.0

3．如图所示，质量为M的框架放在水平地面上一轻质弹簧上端固定在框架上，下端拴一个质量为m的小球，当小球上下振动时,框架始终没有跳起，框架对地面的压力为零的瞬间，小球的加速度的大小为（）

A．gB．（M-m）g/mC．0D．（M+m）g/m

4．汶川大地震后,为解决灾区群众的生活问题，党和国家派出大量直升飞机空投救灾物资．有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子，如图所示，设投放物资的初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态，在箱子下落过程中，下列说法正确的是（）

A．箱内物体对箱子底部始终没有压力

B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大

C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大

D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来"

5.图为蹦极运动的示意图。

弹性绳的一端固定在点,另一端和运动员相连。

运动员从点自由下落，至点弹性绳自然伸直，经过合力为零的点到达最低点,然后弹起。

整个过程中忽略空气阻力。

分析这一过程，下列表述正确的是（）

①经过点时,运动员的速率最大

②经过点时，运动员的速率最大

③从点到点，运动员的加速度增大

④从点到点，运动员的加速度不变

A．①③B．②③C．①④D．②④

【答案】

自主学习:

1、突变类问题（力的瞬时性）

1．物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力,而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用的物体上,物体立即产生加速度；若合外力的大小或方向改变，加速度的大小或方向也立即（同时）改变;若合外力变为零，加速度也立即变为零（物体运动的加速度可以突变）.

2．中学物理中的“绳”和“线”，是理想化模型，具有如下几个特性：

①轻:

即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零,同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。

②软:

即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能变曲），绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。

③不可伸长:

即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变,即绳子中的张力可以突变.

3．中学物理中的“弹簧"和“橡皮绳"，也是理想化模型，具有如下几个特性：

①轻：

即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。

②弹簧既能承受拉力,也能承受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力。

③由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。

4．做变加速度运动的物体，加速度时刻在变化（大小变化或方向变化或大小、方向都变化度叫瞬时加速度，由牛顿第二定律知，加速度是由合外力决定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应,当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间变化时，加速度也随时间改变，且瞬时力决定瞬时加速度，可见,确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力。

2、连接体问题

（1）处理方法

处理连接体问题的方法有整体法和隔离体法.

整体法：

是将一组连接体作为一个整体看待，牛顿第二定律中F合=ma，F合是整体受的外力，只分析整体所受的外力即可（因为连接体的相互作用力是内力，可不分析），简化了受力分析。

在研究连接体时,连接体各部分的运动状态可以相同，也可以不同。

隔离法：

是在求解连接体的相互作用力时采用,将某个部分从连接体中分离出来，其它部分对它的作用力就成了外力。

在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点）分析受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）；如果需要知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程．隔离法和整体法是互相依存、互相补充的．两种方法互相配合交替应用,常能更有效地解决有关连接体的问题．

（2）注意事项:

用隔离法解连接体问题时，容易产生如下错误：

（l）例如F推M及m一起前进（如图），隔离m分析其受力时，认为F通过物体M作用到m上,这是错误的．

（2）用水平力F通过质量为m的弹簧秤拉物体M在光滑水平面上加速运动时（如图所示．不考虑弹簧秤的重力），往往会认为弹簧秤对物块M的拉力也一定等于F．实际上此时弹簧秤拉物体M的力F/＝F—ma，显然F/＜F．只有在弹簧秤质量可不计时，才可认为F/＝F．

（3）分类

加速度相同的连接体

核心方程：

F合=m1a+m2a+m3a+……=（m1+m2+m3+……）a

加速度不相同的连接体（只要求一个物体加速度为零的情况）

核心方程：

F合=m1a1+m2a2+m3a3+……

解题建议：

先明确加速度为零的物体,再用整体法求外力

3、在应用牛顿定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态．特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时,往往会有临界现象．此时要采用极限分析法，看物体在不同加速度时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件．

合作探究一

例1、BC

例2、C

合作探究二

例1、解析：

①L1为轻质细绳时，L2被剪断的瞬间,L1上张力的大小发生了突变，此瞬间FT1=mgcosθ，它与重力沿绳方向的分力抵消，重力垂直于绳方向的分力产生加速度:

a=gsinθ；

②L1为