2020高中物理 第四章 牛顿运动定律章末复习课学案 新人教版必修1

第四章章末复习课

【知识体系】

[答案填写] ①理想斜面②匀速直线运动状态③静止状态④质量⑤控制变量法⑥成正比⑦成反比⑧合外力⑨F合＝ma⑩大小相等⑪方向相反⑫同一条直线上⑬静止⑭匀速直线运动⑮F x合＝0 ⑯F y合＝0 ⑰超重⑱失重⑲完全失重

主题1 共点力作用下的平衡问题的常用方法

1．矢量三角形法(合成法)．

物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力首尾相接构成封闭三角形，可以通过解三角形来求解相应力的大小和方向．常用的有直角三角形、动态三角形和相似三角形．

2．正交分解法．

在正交分解法中，平衡条件F合＝0可写成：∑F x＝F1x＋F2x＋…＋F nx＝0(即x方向合力为零)；∑F y＝F1y＋F2y ＋…＋F ny＝0(即y方向合力为零)．

3．整体法和隔离法：在选取研究对象时，为了弄清楚系统(连接体)内某个物体的受力情况，可采用隔离法；若只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的受力时，可采用整体法．

【典例1】如图所示，将倾角为α的粗糙斜面体置于水平地面上，斜面体上有一木块，对木块施加一斜向上的拉力F，整个系统处于静止状态，下列说法正确的是( )

A．木块和斜面体间可能无摩擦

B．木块和斜面体间一定有摩擦

C．斜面体和水平地面间可能无摩擦

D．撤掉拉力F后，斜面体和水平地面间一定有摩擦

解析：以木块为研究对象受力分析，

根据平衡条件，若：F cos α＝mg sin α，则木块与斜面体间无摩擦力，故A正确，B错误．以斜面和木块整体为研究对象，根据平衡条件：斜面体和水平地面间的摩擦力等于F水平方向的分力，方向向右，故C错误．撤掉拉力F后，若物块仍然保持静止，以斜面和木块整体为研究对象，根据平衡条件则斜面不受地面的摩擦力，D 错误，故选A.

答案：A

针对训练

1.

如图所示，竖直墙壁上固定有一个光滑的半圆形支架(AB为直径)，支架上套着一个小球，轻绳的一端悬于P 点，另一端与小球相连．已知半圆形支架的半径为R，轻绳长度为L，且R

A．F1和F2均增大

B．F1保持不变，F2先增大后减小

C．F1先减小后增大，F2保持不变

D．F1先增大后减小，F2先减小后增大

解析：设小球所在位置为Q，对小球受力分析如图所示，小球受重力G、绳对小球的拉力F1及支架对小球的

支持力F2，三力平衡，三个力构成的矢量三角形与△OPQ相似，可有G

OP ＝

F1

FQ

＝

F2

OQ

，重力为恒力，P点下移的过程，

OP间距离减小，比例式比值增大，PQ间距离为绳长，OQ间距离为圆形支架的半径，均保持不变，所以F1和F2均

增大，故A正确，B、C、D错误．

答案：A

主题2 动力学中的临界极值问题

1．概念．

(1)临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态．

(2)极值问题：在满足一定的条件下，某物理量出现极大值或极小值的情况．

2．关键词语．

在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．

3．常见类型．

动力学中的常见临界问题主要有三类：一是弹力发生突变时接触物体间的脱离与不脱离的问题；二是绳子的绷紧与松弛的问题；三是摩擦力发生突变的滑动与不滑动问题．

4．解题关键．

解决此类问题的关键是对物体运动情况的正确描述，对临界状态的判断与分析，找出处于临界状态时存在的独特的物理关系，即临界条件．

常见的三类临界问题的临界条件：

(1)相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零．

(2)绳子松弛的临界条件是：绳的拉力为零．

(3)存在静摩擦的系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达到最大值．

[典例❷] 如图所示，质量为m的物体被两根细绳OA、OB挂在小车上，两根细绳与车顶水平面夹角分别为53°和37°.

已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度大小为g，求：

(1)若小车静止不动，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大？

(2)若小车以大小为g的加速度向右匀加速运动时，绳OA拉力T1和绳OB拉力T2分别为多大？

(3)若OA绳中恰好没有拉力，则小车向右运动的加速度为多大？

解析：(1)小车静止不动，物体受力平衡

T 1＝mg cos 37°＝0.8mg ，T 2＝mg sin 37°＝0.6mg

(2)若小车以大小为g 的加速度向右匀加速运动时，建立水平和竖直方向的直角坐标系： 竖直方向：T 2sin 37°＋T 1cos 37°＝mg ① 水平方向：T 2cos 37°－T 1sin 37°＝mg ② 联立①②得T 1＝0.2mg ，T 2＝1.4mg

(3)若OA 绳中恰好没有拉力，物体受到重力和绳子OB 的拉力，

mg tan 53°＝ma ，

解得：a ＝4

3

g

答案：(1)0.8mg 0.6mg (2)T 1＝0.2mg ，T 2＝1.4mg (3)a ＝43g

针对训练

2.如图所示，有一块木板静止在光滑而且足够长的水平面上，木板的质量为M ＝4 kg 、长为L ＝1.4 m ，木板右端放着一个小滑块，小滑块质量m ＝1 kg ，其尺寸远小于L ，小滑块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4(g 取10 m/s 2

)．

(1)现用恒力F 作用在木板M 上，为使m 能从M 上面滑落下来，问：F 大小的范围是多少？

(2)其他条件不变，若恒力F ＝22.8 N ，且始终作用在M 上，最终使得m 能从M 上滑落下来，问：m 在M 上面滑动的时间是多少？

解析：(1)要使m 能从M 上滑下，则m 与M 发生相对滑动，此时对m ：μmg ＝ma 1， 对M ：F －μmg ＝Ma 2，且a 2>a 1，解得F >20 N. (2)当F ＝22.8 N 时，由(1)知m 和M 相对滑动， 对M ：F －μmg ＝Ma 3 设经时间t ，m 、M 脱离，则 12a 3t 2－12a 1t 2

＝L ，解得t ＝2 s. 答案：(1)F >20 N (2)2 s

统揽考情

本章知识是必修1的核心，是前三章的综合，也是力学中的重点和难点．在高考中的地位比较高，在高考命题中，既有选择题，也有计算题，有时也出实验题．既有本章的单独考查，也有和以后的机械能、电场、磁场的