高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)專題突破 巧解動(dòng)力學(xué)問題的方法課件

熱點(diǎn)專題系列熱點(diǎn)專題系列(五五)巧解動(dòng)力學(xué)問題的方法巧解動(dòng)力學(xué)問題的方法 熱點(diǎn)概述動(dòng)力學(xué)問題是指涉及力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的問題，在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位，是歷年高考的熱點(diǎn)內(nèi)容牛頓運(yùn)動(dòng)定律是解決動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵，常用整體法與隔離法、圖象法、假設(shè)法、分解加速度法等等一、整體法與隔離法在物理問題中，當(dāng)所研究的問題涉及由兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體構(gòu)成的物體組或連接體(系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度不一定相同)時(shí)：(1)若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體間的相互作用力時(shí)，一般先用整體法由牛頓第二定律求出系統(tǒng)的加速度(注意Fma中質(zhì)量m與研究對(duì)象對(duì)應(yīng))，再根據(jù)題目要求，將其中的某個(gè)物體(受力數(shù)少的物體)進(jìn)行隔離分析并求解它們之間的相互作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力” (2)若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不相同，又不需要求系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，可利用牛頓第二定律對(duì)系統(tǒng)整體列式(F合m1a1m2a2)，減少未知的內(nèi)力，簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)運(yùn)算 (3)若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的加速度不相同，又需要知道物體間的相互作用力時(shí)，往往把物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列出方程 隔離法和整體法是互相依存、互相補(bǔ)充的，兩種方法配合交替使用，常能更有效地解決問題【例證1】(多選)如圖所示，在光滑的水平地面上，有兩個(gè)質(zhì)量均為m的物體，中間用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，在外力F1、F2作用下運(yùn)動(dòng)(F1F2)，則下列說法中正確的是()【答案【答案】AC 二、圖象法分析動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，利用圖象，尤其是vt圖象，把物理過程的動(dòng)態(tài)特征展現(xiàn)得更清楚，使解題簡(jiǎn)單明了【例證2】2013課標(biāo)全國(guó)卷一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng)，在t0時(shí)刻將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木板運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖所示已知物塊與木板的質(zhì)量相等，物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，且物塊始終在木板上取重力加速度的大小g10 m/s2，求：(1)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)從t0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊相對(duì)于木板的位移的大小【解析】(1)從t0時(shí)開始，木板與物塊之間的摩擦力使物塊加速，使木板減速，此過程一直持續(xù)到物塊和木板具有共同速度為止設(shè)物塊和木板的質(zhì)量為m，物塊和木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為1、2，由牛頓第二定律得1mgma1(122)mgma2聯(lián)立式得10.2020.30 (2)在t1時(shí)刻后，地面對(duì)木板的摩擦力阻礙木板運(yùn)動(dòng)，物塊與木板之間的摩擦力改變方向設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f，物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2，則由牛頓第二定律得fma122mgfma2假設(shè)f1mg，與假設(shè)矛盾故f1mg物塊相對(duì)于木板的位移的大小為ss2s1 聯(lián)立式得s1.125 m【答案】(1)0.200.30(2)1.125 m三、假設(shè)法假設(shè)法，就是以已有的經(jīng)驗(yàn)和已知的事實(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)所求知的結(jié)果、結(jié)論或現(xiàn)象的原因作推測(cè)性或假定性的說明，然后根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行分析、推理和驗(yàn)證假設(shè)法主要有兩種情況：1.假設(shè)某條件存在或不存在，進(jìn)而判斷由此帶來的現(xiàn)象是否與題設(shè)條件相符.2.假設(shè)處于題設(shè)中的臨界狀態(tài)，以題為依據(jù)，尋求問題的切入點(diǎn)，進(jìn)而解決該問題【例證3】如圖，一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩跨過滑輪后，兩端分別懸掛質(zhì)量為m1和m2的物體A和B.若滑輪有一定大小，質(zhì)量為m且分布均勻，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與繩之間無相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦設(shè)細(xì)繩對(duì)A和B的拉力大小分別為T1和T2，已知下列四個(gè)關(guān)于T1的表達(dá)式中有一個(gè)是正確的，請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，通過一定的分析判斷正確的表達(dá)式是()【答案【答案】C 四、分解加速法通常我們建立坐標(biāo)系是以加速度的方向作為坐標(biāo)軸的正方向，有時(shí)為減少力的分解，也可巧妙地建立坐標(biāo)系，而將加速度進(jìn)行分解，應(yīng)用牛頓第二定律的分量式求解【例證4】(多選)一物體放置在傾角為的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖所示，在物體始終相對(duì)于斜面靜止的條件下，下列說法正確的是()A當(dāng)一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小B當(dāng)一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越大C當(dāng)a一定時(shí)，越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小D當(dāng)a一定時(shí)，越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越小【解析】物體受重力、支持力、摩擦力的作用由于支持力、摩擦力相互垂直，因此沿斜面和垂直于斜面方向建立直角坐標(biāo)系，把加速度a在沿斜面方向和垂直于斜面方向分解，如圖所示則由牛頓第二定律得沿斜面方向：Ffmgsinmasin垂直于斜面方向：FNmgcosmacos當(dāng)一定時(shí)，由知，a越大，F(xiàn)f越大，B正確；由知，a越大，F(xiàn)N越大，A錯(cuò)誤；當(dāng)a一定時(shí)，由知，越大，F(xiàn)f越大，D錯(cuò)誤；由知，越大，F(xiàn)N越小，C正確【答案】BC五、臨界法若題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時(shí)，一般都有臨界狀態(tài)出現(xiàn)分析時(shí)，可用極端問題分析法，即把問題(物理過程)推到極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件在某些物理情境中，由于條件的變化，會(huì)出現(xiàn)兩種不同狀態(tài)的銜接，在這兩種狀態(tài)的分界處，某個(gè)(或某些)物理量取特定的值，例如具有最大值或最小值【例證5】總質(zhì)量為M的兩物塊A、B靜止疊放在水平面上，用輕繩通過滑輪將A、B連接，A與B及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，對(duì)滑輪軸施加一個(gè)水平力F，如圖所示 (1)若A、B能以相同的加速度向右運(yùn)動(dòng)，求A、B兩物塊的質(zhì)量之比最小為多少？ (2)若mA4 kg、mB2 kg，0.4，要使A能在水平面上運(yùn)動(dòng)，求水平力F應(yīng)滿足什么條件？若F28 N，求A、B的加速度各為多大？取g10 m/s2.【答案【答案】(1)1 1(2)F32 N，a10，a23 m/s2 六、建模法應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)，往往要建立一些理想模型例如：將物體看成質(zhì)點(diǎn)，光滑接觸面摩擦力為0，細(xì)線、細(xì)桿及一般的物體為剛性模型，輕彈簧、橡皮繩為彈性模型，等等【例證6】如圖所示，斜面與水平面間的夾角30，物體A和B的質(zhì)量分別為mA10 kg、mB5 kg，兩者之間用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩相連 (1)如果A和B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為A0.6、B0.2，則兩物體的加速度各為多大？繩的張力為多少？ (2)如果把A和B的位置互換，A、B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)仍為A0.6、B0.2，則兩物體的加速度及繩的張力各是多少？ (3)如果斜面光滑，則兩物體的加速度及繩的張力各是多少？【解析】(1)設(shè)繩的張力為FT，物體A和B沿斜面下滑的加速度分別為aA和aB，根據(jù)牛頓第二定律可知對(duì)A有mAgsinFTAmAgcosmAaA對(duì)B有mBgsinFTBmBgcosmBaB設(shè)FT0，即假設(shè)繩子沒有張力，聯(lián)立求解得gcos(AB)aBaA因AB，故aBaA，說明物體B比物體A運(yùn)動(dòng)得快，繩松弛，所以FT0的假設(shè)成立因aAg(sinAcos)0.196 m/s2與實(shí)際不符，故A靜止；aBg(sinBcos)3.27 m/s2.(2)如果A與B位置互換，則在(1)問的假設(shè)條件下，gcos(AB)aBaA0，即B物體應(yīng)運(yùn)動(dòng)得比A物體快，所以A、B之間有拉力且二者共速，設(shè)加速度為a.用整體法，對(duì)A、B組成的整體有mAgsinmBgsinAmAgcosBmBgcos(mAmB)a代入數(shù)據(jù)解得a0.96 m/s2用隔離法，對(duì)B有mBg sinBmBgcosFTmBa代入數(shù)據(jù)解得FT11.5 N(3)如果斜面光滑，摩擦不計(jì)，則A和B沿斜面的加速度均為agsin5 m/s2，繩的張力為0.【答案】(1)見解析(2)0.96 m/s211.5 N(3)5m/s2012013江蘇省常州市高三上學(xué)期期末考試某運(yùn)動(dòng)員做跳傘訓(xùn)練，他從懸停在空中的直升機(jī)上由靜止跳下，跳離飛機(jī)一段時(shí)間后打開降落傘做減速下落他打開降落傘后的速度圖線如圖(甲)所示降落傘用8根對(duì)稱的繩懸掛運(yùn)動(dòng)員，每根繩與中軸線的夾角均為37，如圖(乙)所示已知人的質(zhì)量為50 kg，降落傘質(zhì)量也為50 kg，不計(jì)人所受的阻力，打開傘后傘所受阻力F阻與速度v成正比，即F阻kv(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求： (1)打開降落傘前人下落的距離為多大？ (2)求阻力系數(shù)k和打開傘瞬間的加速度a的大小和方向？ (3)懸繩能夠承受的拉力至少為多少？【答案】(1)20 m(2)200 Ns/m30 m/s2豎直向上 (3)312.5 N 2圖1中，質(zhì)量為m的物塊疊放在質(zhì)量為2m的足夠長(zhǎng)的木板上方右側(cè)，木板放在光滑的水平地面上，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F，在03 s內(nèi)F的變化如圖2所示，圖中F以mg為單位，重力加速度g10 m/s2.整個(gè)系統(tǒng)開始時(shí)靜止(1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物塊的速度；(2)在同一坐標(biāo)系中畫出03 s內(nèi)木板和物塊的vt圖象，據(jù)此求03 s內(nèi)物塊相對(duì)于木板滑過的距離【解析】(1)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a和a，在t時(shí)刻木板和物塊的速度分別為vt和vt，木板和物塊之間摩擦力的大小為f，根據(jù)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和摩擦力公式得對(duì)物塊：fmafmg，當(dāng)vtvt時(shí)vt2vt1a(t2t1)對(duì)木板：Ff2mavt2vt1a(t2t1)得v14 m/s，v1.54.5 m/s，v24 m/s，v34 m/sv24 m/s，v34 m/s(2)物塊與木板運(yùn)動(dòng)的vt圖象，如圖所示在03 s內(nèi)物塊相對(duì)于木板的距離s等于木板和物塊vt圖線下的面積之差，即圖中帶陰影的四邊形面積，該四邊形由兩個(gè)三角形組成，上面的三角形面積為0.25 m，下面的三角形面積為2 m，因此s2.25 m.【答案】(1)v14 m/sv1.54.5 m/sv24 m/sv34 m/sv24 m/s，v34 m/s(2)2.25 m