人教版高中物理必修一第四章《运动和力的关系》章末优化总结PPT课件

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第四章 运动和力的关系
(1)物体在水平面上运动的加速度大小 a1； (2)物体运动到 B 处的速度大小 vB； (3)物体在斜面上运动的时间． [思路点拨] (1)根据受力分析，由牛顿第二定律求得从 A 到 B 的 加速度； (2)根据匀加速运动规律求得速度； (3)由牛顿第二定律求得上滑的加速度，根据匀变速运动规律求 得上滑最大位移，然后根据受力分析求得物体下滑的加速度， 由运动学公式可求得时间．
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第四章 运动和力的关系
联立①②式，代入数据得： a＝8 m/s2③ t＝2.5 s．④ (2)设志愿者反应时间为 t′，反应时间的增加量为Δ t，由运动学 公式得 L＝v0t′＋x⑤ Δ t＝t′－t0⑥ 联立⑤⑥式，代入数据得Δ t＝0.3 s．⑦
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第四章 运动和力的关系
(3)设志愿者所受合外力的大小为 F，汽车对志愿者作用力的大 小为 F0，志愿者质量为 m，由牛顿第二定律得 F＝ma⑧ 由平行四边形定则得 F02＝F2＋(mg)2⑨ 联立③⑧⑨式，代入数据得
的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大 弛的临界条件
张力，绳子松弛的临界条件是 FT＝0 当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加 速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大 加速度最大与 时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最 速度最大的临 小加速度．当出现加速度为零时，物体处于临 界条件 界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小 值
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第四章 运动和力的关系
F 较大时，摩擦力方向将沿斜面向下，受力如 图所示： 由平衡条件得： 沿斜面方向上：Fcos θ＝f＋mgsin θ 垂直斜面方向上：Fsin θ＋mgcos θ＝N 当摩擦力达到最大静摩擦力，即 f＝μN 时，推力 F 最大． 解得：Fmax＝mg（cossinθ－θ＋μμsicnoθs θ），
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第四章 运动和力的关系
[思路点拨] (1)向右拉斜面体时，小球不离斜面体临界条件是什 么？ (2)向左推斜面体时，小球不沿斜面滑动的临界条件是什么？ [解析] (1)小球不离开斜面体，两者加速度相同、临界条件为 斜面体对小球的支持力恰好为 0 对小球受力分析如图： 由牛顿第二定律得：tanm3g7°＝ma a＝tan g37°＝430 m/s2 对整体由牛顿第二定律得： F＝(M＋m)a＝120 N.
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第四章 运动和力的关系
3.求解临界极值问题的三种常用方法
极限法
把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象 (或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的
临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可
假设法 能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能
不出现临界条件时，往往用假设法解决问题
将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解 数学方法
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第四章 运动和力的关系
(2019·昭阳月考)如图所示，水平面与倾角 θ＝37°的斜 面在 B 处平滑相连，水平面上 A、B 两点间距离 s0＝8 m．质量 m＝1 kg 的物体(可视为质点)在 F＝6.5 N 的水平拉力作用下由 A 点从静止开始运动，到达 B 点时立即撤去 F，物体将沿粗糙 斜面继续上滑(物体经过 B 处时速率保持不变)．已知物体与水 平面及斜面间的动摩擦因数 μ 均为 0.25.(g 取 10 m/s2，sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8)求：
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第四章 运动和力的关系
解析：(1)物体不受摩擦力时受力如图所示：
由平衡条件得：Fcos θ＝mgsin θ，解得：F＝mgtan θ；
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第四章 运动和力的关系
(2)当推力减小时，摩擦力方向将沿斜面向上，物体受力如图所 示： 由平衡条件得： 沿斜面方向上：Fcos θ＋f＝mgsin θ 垂直于斜面方向上：Fsin θ＋mgcos θ＝N 当摩擦力达到最大静摩擦力，即 f＝μN 时，推力 F 最小． 解得：Fmin＝mg（cossinθ＋θ－μμsicnoθs θ），
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第四章 运动和力的关系
2．常见临界条件 接触与脱离 的临界条件
相对静止或相对 滑动的临界条件
两物体相接触或脱离的临界条件是 弹力 FN＝0 两物体相接触且处于相对静止时，常 存在着静摩擦力，则相对静止或相对 滑动的临界条件为静摩擦力达到最 大值或为零
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第四章 运动和力的关系
绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断 绳子断裂与松
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第四章 运动和力的关系
为使物体静止在斜面上，力 F 的取值范围是：
mg（sin θ－μcos cos θ＋μsin θ
θ）≤F≤mg（cossinθ－θ＋μμsicnoθs
θ） .
答案：(1)mgtan θ
mg（sin θ－μcos (2) cos θ＋μsin θ
θ）≤F≤mg（cossinθ－θ＋μμsicnoθs
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第四章 运动和力的关系栏目源自导引第四章 运动和力的关系
动力学中的临界和极值问题 1．临界状态与临界值 在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状 态时，有关的物理量将发生突变，此状态即为临界状态，相应 的物理量的值为临界值，临界状态一般比较隐蔽，它在一定条 件下才会出现．若题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词 语，常为临界问题．
θ）
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第四章 运动和力的关系
动力学中的多过程问题的求解 1．当题目给出的物理过程较复杂，由多个过程组成时，要明确 整个过程由几个子过程组成，将过程合理分段，找到相邻过程 的联系点并逐一分析每个过程．联系点：前一过程的末速度是 后一过程的初速度，另外还有位移关系等． 2．注意：由于不同过程中力发生了变化，所以加速度也会发生 变化，所以对每一过程都要分别进行受力分析，分别求加速度．
出临界条件
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第四章 运动和力的关系
如图所示，质量 m＝1 kg 的光滑小球用细线系在质量为 M＝8 kg、倾角为 α＝37°的斜面体上，细线与斜面平行，斜面 体与水平面间的摩擦不计，g 取 10 m/s2.试求：
(1)若用水平向右的力 F 拉斜面体，要使小球不离开斜面，拉力 F 不能超过多少？ (2)若用水平向左的力 F′推斜面体，要使小球不沿斜面滑动，推 力 F′不能超过多少？
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第四章 运动和力的关系
研究表明，一般人的刹车反应时间(即图甲中 “反应过程”所用时间)t0＝0.4 s，但饮酒会导致反应时间延 长．在某次试验中，志愿者少量饮酒后驾车以 v0＝72 km/h 的 速度在试验场的水平路面上匀速行驶，从发现情况到汽车停止， 行驶距离 L＝39 m．减速过程中汽车位移 x 与速度 v 的关系曲 线如图乙所示，此过程可视为匀变速直线运动．取重力加速度 g＝10 m/s2.求：
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第四章 运动和力的关系
μmgcos θ 可得：物体的速度为零后，沿斜面下滑，下滑加速度 a2＝gsin θ－μgcos θ＝4 m/s2，物体上滑的最大距离 s＝2vaB21＝ 4 m；物体上滑的时间 t1＝vaB1＝1 s；物体下滑的时间 t2，由位移 公式得 s＝12a2t22，解得：t2＝ 2 s；物体在斜面上运动的时间 t ＝t1＋t2＝( 2＋1) s. [答案] (1)4 m/s2 (2)8 m/s (3)( 2＋1) s
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第四章 运动和力的关系
(2)小球不沿斜面滑动，两者加速度相同，临界条件是细线对小 球的拉力恰好为 0， 对小球受力分析如图： 由牛顿第二定律得：mgtan 37°＝ma′ a′＝gtan 37°＝7.5 m/s2 对整体由牛顿第二定律得： F′＝(M＋m)a′＝67.5 N. [答案] (1)120 N (2)67.5 N
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第四章 运动和力的关系
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间； (2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少； (3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的 比值． 解析：(1)设减速过程中汽车加速度的大小为 a，所用时间为 t， 由题可得初速度 v0＝20 m/s，末速度 vt＝0，位移 x＝25 m，由 运动学公式得 v20＝2ax① t＝va0②
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第四章 运动和力的关系
求解此类问题时，一定要找准临界点，从临界点入手分析 物体的受力情况和运动情况，看哪些量达到了极值，然后对临 界状态应用牛顿第二定律结合整体法、隔离法求解即可．
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第四章 运动和力的关系
(2019·江西新余高一 期末)如图所示，在倾角为 θ 的粗糙斜 面上，有一个质量为 m 的物体被水平 力 F 推着静止于斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为 μ，且 μ＞tan θ，求： (1)力 F 多大时，物体不受摩擦力； (2)为使物体静止在斜面上，力 F 的取值范围．
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第四章 运动和力的关系
[解析] (1)物体在 AB 上运动受重力、支持力、摩擦力和拉力 作用，由牛顿第二定律可得：F－μmg＝ma，物体在 AB 上运动 的加速度 a＝mF－μg＝4 m/s2； (2)物体在 AB 做匀加速直线运动，物体从 A 运动到 B 处时的速 度大小为 vB，由速度位移的关系式得：vB2 ＝2as，解得：vB＝8 m/s； (3)物体沿斜面上滑过程中摩擦力沿斜面向下，物体受重力、支 持力、摩擦力作用，由牛顿第二定律可得：mgsin θ＋μmgcos θ ＝ma1，解得：a1＝(sin θ＋μcos θ)g＝8 m/s2；由 mgsin θ＞
F0 ＝ mg
541.
答案：(1)8 m/s2
2.5 s
(2)0.3 s
(3)
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