高三物理质点的直线运动、相互作用与牛顿运动定律人教实验版知识精讲.docVIP

高三物理质点的直线运动、相互作用与牛顿运动定律人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 质点的直线运动、相互作用与牛顿运动定律 二. 知识点： 主题 知识点 要求 说明 质点的直线运动 参考系、质点 位移、速度和加速度 匀变速直线运动及其公式、图像 I II II 相互作用与牛顿运动定律 滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数 形变、弹性、胡克定律 矢量和标量 力的合成和分解 牛顿运动定律、牛顿定律的应用 超重和失重 I I I II II I 包括共点力的平衡 ［教学过程］ （一）匀变速直线运动 例1. 如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据。（取重力加速度） 0.0 0.2 0.4 … 1.2 1.4 … 0.0 1.0 2.0 … 1.1 0.7 … 求：（1）斜面的倾角； （2）物体与水平面之间的动摩擦因数； （3）时的瞬时速度v。 解析：（1）物体在光滑斜面上运动时，做匀加速直线运动，由前三列数据可求物体在斜面上运动时的加速度，则，在斜面上运动时重力的分力提供加速度，即：，解得：。 （2）物体在水平面上做匀减速直线运动，由后两列数据可求得物体在水平面上运动时的加速度， 负号表示水平面上的加速度与物体运动速度方向相反。 由得： （3）设物体在斜面上运动时间为t，则物体到达斜面末端的速度，然后物体又做匀减速直线运动，又经过s速度变为，则， 代入数据解得 则时物体在水平面上，其速度 答案：（1）30° （2） （3）2.3m/s 点评：对于多过程的运动问题要在分析过程的基础上，准确把握物理状态。将物理规律应用到过程中，通过状态建立不同过程间的联系。 （二）追及、相遇问题 例2. 甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速度跑完全程；乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的。为了确定乙起跑的时间，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前处作了标记，并以的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令。乙在接力区的前端听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，完成交接棒。已知接力区的长度为L＝20m。 求：（1）此次练习中乙在接棒前的加速度a。 （2）在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。 解析：（1）在甲发出口令后，甲、乙达到共同速度所用时间为 ① 设在这段时间内，甲、乙的位移分别为和，则 ② ③ ④ 联立以上各式得： （2）在这段时间内，乙在接力区的位移为 完成交接棒时，乙离接力区末端的距离为 答案：（1） （2）6.5m 点评：边分析题意，边画草图，在图景中寻找出距离关系，在过程中应用运动规律。 （三）图象的应用 例3. 一质量为的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度。 解析：由图可知，在到的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为，电梯及小孩的加速度为，由牛顿第二定律，得 ① 在这段时间内电梯上升的高度 ② 在到的时间内，体重计的示数等于mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为时刻电梯的速度，即 ③ 在这段时间内电梯上升的高度 ④ 在到s的时间内，体重计的示数小于mg，故电梯应做向上的减速运动，设这段时间内体重计作用于小孩的力为，电梯及小孩的加速度为，由牛顿第二定律，得 ⑤ 在这段时间内电梯上升的高度 ⑥ 电梯上升的总高度 ⑦ 由以上各式，和题文及题图中的数据，解得 答案：9m 点评：利用图象给出的信息，与物理过程对应起来，逐一分析物理过程，运用相应的物理规律。 （四）牛顿定律的应用 例4. 质量为10kg的物体在F＝200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角37°，如图所示，力F作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后，速度减为零。求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移s。（已知） 分析提示： （1）本题有哪些物理过程； （2）在各过程中物体的受力情况怎样。 解析：设力F作用时物体沿斜面上升加速度为，撤去力F后其加速度变为，则 ① 有力F作用时，物体受力为：重力mg、推力F、支持力、摩擦力 在沿斜面方向上，由牛顿第二定律可得： ② ③ 撤去力F后，物体受重力mg、支持力、摩擦力在沿斜面方向上，由牛顿第二定律得： ④