第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系單元總結(jié)-2020-2021學(xué)年上學(xué)期高一物理(新教材人教版必修第一冊(cè))

1、第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系單元總結(jié)知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)一動(dòng)力學(xué)中的臨界和極值問(wèn)題1 .臨界狀態(tài)與臨界值在物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的過(guò)程中，往往達(dá)到某一個(gè)特定狀態(tài)時(shí)，有關(guān)的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即 為臨界狀態(tài)，相應(yīng)的物理量的值為臨界值，臨界狀態(tài)一般比較隱蔽，它在一定條件下才會(huì)出現(xiàn).若題目中 出現(xiàn)“最大“'最小”“剛好”等詞語(yǔ)，常為臨界問(wèn)題.2 .常見臨界條件接觸與脫離的臨界條件兩物體相接觸或脫離的臨界條件是彈力Fn=O相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常存在著靜摩擦力， 則相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件為靜摩擦力達(dá)到最 大值或?yàn)榱憷K子斷裂與松弛的臨界條件繩子所能承受的張力是有限

2、的，繩子斷與不斷的臨界 條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松 弛的臨界條件是尸T=0加速度最大與速度最大的臨界條件當(dāng)物體在受到變化的外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度和 速度都會(huì)不斷變化，當(dāng)所受合外力最大時(shí)，具有最大 加速度；合外力最小時(shí)，具有最小加速度.當(dāng)出現(xiàn)加 速度為零時(shí)，物體處于臨界狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)的速度便會(huì) 出現(xiàn)最大值或最小值3 .求解臨界極值問(wèn)題的三種常用方法極限法把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái)，以達(dá) 到正確解決問(wèn)題的目的假設(shè)法臨界問(wèn)題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時(shí)，或變化過(guò)程中可 能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí)，往往用假設(shè)法解決問(wèn)題數(shù)學(xué)

3、方法將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件印國(guó)如圖所示，質(zhì)量w = lkg的光滑小球用細(xì)線系在質(zhì)量為M=8kg、傾角為a=37。的斜面體上，細(xì)線 與斜而平行，斜而體與水平而間的摩擦不計(jì)，g取lOmW.試求：1若用水平向右的力F拉斜而體，要使小球不離開斜而，拉力尸不能超過(guò)多少？技巧總錯(cuò)(2)若用水平向左的力廠推斜而體，要使小球不沿斜面滑動(dòng)，推力尸'不能超過(guò)多少？求解此類問(wèn)題時(shí)，一定要找準(zhǔn)臨界點(diǎn)，從臨界點(diǎn)入手分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，看哪些量 達(dá)到了極值，然后對(duì)臨界狀態(tài)應(yīng)用牛頓第二定律結(jié)合整體法、隔離法求解即可.知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)J1 .常見的兩類動(dòng)力學(xué)圖像問(wèn)題已知物體

4、在某一過(guò)程中的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖像，求物體的受力情況.(2)已知物體在某一過(guò)程中所受的合力(或某個(gè)力)隨時(shí)間變化的圖像，求物體的運(yùn)動(dòng)情況.2 .解決圖像問(wèn)題的關(guān)鍵(1)分清圖像的類別：分清橫、縱坐標(biāo)軸所代表的物理量，掌握物理圖像所反映的物理過(guò)程，會(huì)分析臨界點(diǎn).(2)注意圖像中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義：圖線與橫、縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，兩圖線的交 點(diǎn)等表示的物理意義.(3)能從圖像中獲取有用信息：把圖像與物體運(yùn)動(dòng)情況相結(jié)合，再結(jié)合斜率、而積等所代表的物理意義，確 定從圖像中得到的有用信息，這些信息往往是解決問(wèn)題的突破口或關(guān)鍵點(diǎn).(多選)如圖甲所示，滑塊以一定的初速度沖上一傾角6

5、=37。的足夠長(zhǎng)的固定斜面.滑塊上滑過(guò)程的?一，圖像如圖乙，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.則下列說(shuō)法正確的是611137。=0.6, cos370=0.8, g取10 m屋)()A.木塊上滑過(guò)程中的加速度大小是6mHB.木塊與斜而間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5C.木塊經(jīng)2 s返回出發(fā)點(diǎn)D.木塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小p=245 m/s技巧總管處理圖像問(wèn)題的思路會(huì)看：看圖時(shí)要能夠看出函數(shù)圖像所表達(dá)的物理意義，看出圖像中點(diǎn)、線、而及截距、斜率等的物理意 義，并由此切入解題.(2)會(huì)用：利用圖像法解題不僅思路清晰，而且過(guò)程簡(jiǎn)單，方法巧妙.利用圖像法解題的關(guān)鍵在于建立物理 問(wèn)題與物理圖像間的聯(lián)系，再根據(jù)有關(guān)物理規(guī)

6、律求解.(3)會(huì)聯(lián)系：同一物理過(guò)程在不同的物理圖像中的表現(xiàn)形式不同，但不同的物理圖像之間存在聯(lián)系.根據(jù)解 題的需要，會(huì)將同一物理過(guò)程的變化規(guī)律用不同的圖像表達(dá)出來(lái).轉(zhuǎn)換圖像的關(guān)鍵是根據(jù)物理規(guī)律，明確 圖像間的相互聯(lián)系.知識(shí)要點(diǎn)三：動(dòng)力學(xué)中的連接體問(wèn)題1 .連接體兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體組成的具有相同加速度的整體叫做連接體.如幾個(gè)物體會(huì)放在一起，或并排擠放在一起，或用繩子、細(xì)桿連在一起,此類問(wèn)題涉及的研究對(duì)象至少為兩個(gè)，因而使問(wèn)題變得較為復(fù)雜，能力要求也較高.2 .連接體問(wèn)題的處理方法整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析 的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方

7、法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng) 整體的加速度研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問(wèn)題受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作 用一般隔離受力較少的物體獸例今淅如圖所示，質(zhì)量為河的木箱放在光滑水平地而上,受到一水平恒力F的作用，木箱的頂部用細(xì)繩懸掛一質(zhì)量為次的小球，若想使細(xì)繩與豎直方向夾角為夕則恒力尸應(yīng)為多大?/技巧總偌當(dāng)物體各部分加速度相同且不涉及求內(nèi)力的情況,用整體法比較簡(jiǎn)單；若涉及物體間相互作用力時(shí)必須用隔離法.整體法與隔離法在較為復(fù)雜的問(wèn)題中常常需要有機(jī)地結(jié)合起來(lái)運(yùn)用，這將會(huì)更快捷有效.知識(shí)點(diǎn)四動(dòng)力學(xué)中的多過(guò)程問(wèn)題的求解1 .當(dāng)題目給出的物理過(guò)程較復(fù)雜，由多個(gè)過(guò)程組成時(shí)

8、，要明確整個(gè)過(guò)程由幾個(gè)子過(guò)程組成，將過(guò)程合理分段，找到相鄰過(guò)程的聯(lián)系點(diǎn)并逐一分析每個(gè)過(guò)程.聯(lián)系點(diǎn)：前一過(guò)程的末速度是后一過(guò)程的初速 度，另外還有位移關(guān)系等.2 .注意：由于不同過(guò)程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)每一過(guò)程都要分別進(jìn)行受力分 析，分別求加速度.（2019.2020學(xué)年昭陽(yáng)月考）如圖所示，水平面與傾角8=37。的斜而在8處平滑相連，水平面上工8兩點(diǎn)間距離so=8m.質(zhì)量加=lkg的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）在F=6.5N的水平拉力作用下由X點(diǎn)從靜止開始 運(yùn)動(dòng)，到達(dá)8點(diǎn)時(shí)立即撤去F，物體將沿粗糙斜而繼續(xù)上滑（物體經(jīng)過(guò)3處時(shí)速率保持不變）.己知物體與水 平而及斜而間的動(dòng)摩擦因數(shù)均

9、為0.25Q取lOniW, sin37o=0.6, cos 37。=0.8）求：物體在水平而上運(yùn)動(dòng)的加速度大小6：（2）物體運(yùn)動(dòng)到B處的速度大小股：技巧總轉(zhuǎn)（3）物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.對(duì)每一個(gè)子過(guò)程做好受力分析、運(yùn)動(dòng)分析并抓住速度這一過(guò)程與過(guò)程之間的橋梁.知識(shí)點(diǎn)五傳送帶模型如圖所示，傳送帶與地面之間的傾角6=37。，從4到8長(zhǎng)度為16m,傳送帶以10 m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在傳送帶上端K無(wú)初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為05求物體從乂運(yùn)動(dòng)到3所需的時(shí)間.（sin37o=0.6, cos37°=0.8）我們可以從比較物體速度與傳送帶速度（傳送帶速

10、度恒定）展開思維，思維導(dǎo)圖如圖所示:發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在了滑，方向與物體相對(duì)"傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向相反F動(dòng)=0無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（趨勢(shì)）r不存在fD物=&帶尸動(dòng)F動(dòng)maxF動(dòng) 產(chǎn) f maxA.若傳送帶不動(dòng)，則va=3m，s有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 存在/管，方向與F動(dòng)方向相反發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在F滑，方向與 F動(dòng)方向相反【練習(xí)】（多選）如圖所示，水平傳送帶乂、3兩端相距s=3.5m,工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1.工件 滑上A端瞬時(shí)速度va=4 nvs,到達(dá)B端的瞬時(shí)速度設(shè)為切，則（）B.若傳送帶以速度y=4m，s逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，v5=3 iWsC.若傳送帶以速度，=2 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，vb=

11、3D.若傳送帶以速度，=4 m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，v5=3 m/s知識(shí)點(diǎn)六滑塊一木板模型模型特點(diǎn)涉及兩個(gè)物體，并且物體間存在相對(duì)滑動(dòng).2.處理方法處理此類問(wèn)題，受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析是關(guān)鍵，必須弄清滑塊和木板的加速度、速度、位移關(guān)系，畫 好位移關(guān)系圖.加速度關(guān)系如果滑塊和木板之間沒有發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以用“整體法”求出它們一起運(yùn)動(dòng)的加速度：如果滑塊和木板之間 發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊和木板的加速度.應(yīng)注意找出滑塊和木板之間是否發(fā)生相對(duì) 運(yùn)動(dòng)的隱含條件.(2)速度關(guān)系滑塊和木板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分析速度關(guān)系，從而確定滑塊受到的摩擦力方向.應(yīng)注意當(dāng)滑塊和木板 的速度相同時(shí)，摩

12、擦力會(huì)發(fā)生突變.(3)位移關(guān)系滑塊和木板疊放在一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)分析滑塊和木板的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，認(rèn)清對(duì)地位移和相對(duì)位移之間的關(guān) 系.這些關(guān)系就是解題過(guò)程中列方程所必需的關(guān)系.如圖所示，質(zhì)量河=1kg、長(zhǎng)/=4m的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)4】=0.1,在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量機(jī)=1 kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)收=04 某時(shí)刻起在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力尸=8 N,取g= 10 mi.試求：h / H“心川川川中川切勿山川用川川川)“山"(1)恒力產(chǎn)作用時(shí)木板和鐵塊的加速度大?。?2)當(dāng)鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，把鐵塊拿走，木板還能繼續(xù)滑行的距

13、離.通過(guò)本題，讓同學(xué)們掌握對(duì)于多過(guò)程板塊模型的分析方法.關(guān)鍵要理清木板和鐵塊各自在不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，抓住它們的位移關(guān)系進(jìn)行求解，知道加速度是聯(lián)系 力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁.知識(shí)要點(diǎn)七：實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)原理和方法1 .探究方法一控制變量法 控制小車的質(zhì)量M不變，討論加速度。與力F的關(guān)系.控制硅碼和小盤的質(zhì)量不變，即力尸不變，改變小車的質(zhì)量跖討論加速度a與M的關(guān)系.2 .要測(cè)量的物理量 小車與其上祛碼的總質(zhì)量M用天平測(cè)出.(2)小車受的拉力廠一用天平測(cè)出小盤和盤內(nèi)硅碼的總質(zhì)量加，由尸算出.(3)小車的加速度a一通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)算出.3

14、 .測(cè)量加速度的方案(1)應(yīng)用紙帶測(cè)加速度在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度.前面所述的實(shí)驗(yàn)方案 就是利用這種方法求取加速度的.它是根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移之差A(yù)x=a2 求出加速度.(2)應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求加速度如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么，測(cè)量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間，然后由。=聲算出.（3）應(yīng)用加速度與位移成正比9y由于。=亍，如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為XI、X2,則位移之比就是加速度之比,即：7=?- ai X2二、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)

15、寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、硅碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、 導(dǎo)線、天平（帶有一套祛碼）、刻度尺.三、實(shí)驗(yàn)步驟1 .用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量分別為Mo、處并把數(shù)值記錄下來(lái).2 .按圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好（小車上不系繩）.3 .平衡摩擦力，在木板無(wú)滑輪的一端下而墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛 重物的小車在斜而上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止（紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等）.4 .將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo) 上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力mog.5 .保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟4,多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次

16、小車從同一位置釋放， 并記錄好重物的重力wg、加密、以及計(jì)算出相應(yīng)紙帶的加速度6 .保持托盤中所放重物的質(zhì)量不變，在小車上加放硅碼，并測(cè)出小車與所放硅碼的總質(zhì)量接通電源，放 開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼.7 .繼續(xù)在小車上加放硅碼，重復(fù)步驟6,多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼.8 .計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)所得紙帶的加速度值及小車與硅碼的總質(zhì)量四、數(shù)據(jù)處理1 .計(jì)算法測(cè)得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通過(guò)計(jì)算看看是否滿足段=普、詈=器2 .圖象法(1)分析加速度和力的關(guān)系以加速度為縱坐標(biāo)，以外力尸為橫坐標(biāo)，作出關(guān)系圖象，如圖所示，由此得出結(jié)論.1(2)分析

17、加速度和質(zhì)量的關(guān)系,以加速度為縱坐標(biāo)，以小車及祛碼的總質(zhì)量M或?qū)闄M坐標(biāo)作出或小白關(guān)系圖象，如圖所示，據(jù) MM圖象可以得出結(jié)論.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比.五、誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤 差質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不 準(zhǔn)多次測(cè)量求平均值小車所受拉力測(cè)量不準(zhǔn)二準(zhǔn)確平衡摩擦力二使細(xì)繩和紙帶平行于木板作圖不準(zhǔn)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)舍去系統(tǒng)誤 差小盤及重物的總重力代替小車所受 的拉力使小盤和重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量六、注意事項(xiàng)1 .平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和重物的質(zhì)量還

18、是改變小車 及硅碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力.2 .實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和硅碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和重物的總質(zhì)量.只有如此，重物和小盤的總重力才可 視為與小車受到的拉力相等.3 .小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手.4 .作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè).離直 線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，舍去不予考慮.的關(guān)系”實(shí)驗(yàn).如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置某組同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度。與物體所受合力尸及質(zhì)量簡(jiǎn)圖，4為小車，3為電火花計(jì)時(shí)器，C為裝有細(xì)沙的小桶，。為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn) 為細(xì)繩對(duì)小車的拉力尸等于細(xì)沙和小桶的總重量，小車運(yùn)動(dòng)的加速度?？捎眉垘洗虺龅狞c(diǎn)求得.甲(1)如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計(jì)時(shí)器打