高中物理 第四章 牛顿运动定律章末复习课(新
人教版)必修1
【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＝ma ⑩大小相等 ?方向相反 ?同一条直线上 ?静止 ?匀速直线运动 ?Fx合＝0 ?Fy合＝0 ?超重 ?失重 ?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：∑Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0(即x方向合力为零)；∑Fy ＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝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】
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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：Fcos α＝mgsin 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、用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示，今对小球a持续施加一个向左偏下30的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上30的同样大小的恒力，最后达到平衡、下列表示平衡状态的图可能是(
)解析：方法一：整体法以a、b两小球及它们间的连线为研究对象，因施加的恒力合力为零，重力竖直向下，故平衡时连接a与悬点的细线必须竖直，且其拉力等于两球重力之和，所以A正
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确、方法二：隔离法以b为研究对象，小球b受Gb、F和FT三个力的作用，如图乙所示，F和FT的合力F1＝Gb且竖直向上、以a为研究对象，小球a受图甲所示的Ga、F′、FT′和与悬点相连的悬线拉力F3(方向未知)四个力的作用，根据牛顿第三定律知FT′与FT大小相等，根据力的合成知F′和FT′的合力F2与F1大小相等，方向竖直向下，因此根据平衡条件知F2和Ga的合力竖直向下，F3必定竖直向上，同样得正确选项为
A、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
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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2】
如图所示，质量为m的光滑小球，用轻绳连接后，挂在三角劈的顶端，绳与斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜边与水平面夹角为θ＝30，求：(1)劈以加速度a1＝水平向左加速运动时，绳的拉力多大？(2)劈的加速度至少多大时小球对劈无压力？加速度方向如何？(3)当劈以加速度a3＝2g向左运动时，绳的拉力多大？解析：(1)如图所示，水平方向：FT1cos θ－FN1sin θ＝ma1①竖直方向：FT1sin θ＋FN1cos θ＝mg②由①②得：FT1＝mg、③(2)如图所示，由牛顿第二定律得：FT2cos θ＝
ma2④FT2sin θ＝mg⑤由④⑤得：a2＝g，方向水平向左、⑥(3)参照上图，但FT3与水平夹角θ≠30，有：FT3＝＝＝mg、答案：(1)mg (2)g，方向水平向左(3)mg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/s2)、(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
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上滑下，则m与M发生相对滑动，此时对m：μmg＝ma1，对M：F－μmg＝Ma2，且a2>a1，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＝Ma3设经时间t，m、M脱离，则a3t2－a1t2＝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、磁场的知识综合考查、高考命题的热点主要出现在平衡条件的应用，牛顿第二定律的应用等方面，分值在20分到30分之间、真题例析 (xx课标全国Ⅰ卷)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离、当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下而不会与前车相碰、通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为1 s、当汽车在晴天干燥沥青路面上以108 km/h的速度匀速行驶时，安全距离为120 m、设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的、若要求安全距离仍为120 m，求汽车在雨天安全行驶的最大速度、解析：设路面干燥时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ0，刹车时汽车的加速度大小为a0，安全距离为x，反应时间为t0，由牛顿第二定律和运动学公式得：μ0mg＝ma0①x＝v0t0＋②式中，m和v0分别为汽车的质量和刹车前的速度、设在雨天行驶时，汽车与地面间的动摩擦因数为μ，依题意有：μ＝μ0③设在雨天行驶时汽车刹车的加速
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度大小为a，安全行驶的最大速度为v，由牛顿第二定律和运动学公式得：μmg＝ma④x＝vt0＋⑤联立①②③④⑤式并代入题给数据得：v＝20 m/s(72 km/h)、答案：20 m/s(72 km/h)针对训练(多选)(xx课标全国Ⅰ卷)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的vt图线如图(b)所示、若重力加速度及图中的v0、v
1、t1均为已知量，则可求出( )
A、斜面的倾角 B、物块的质量
C、物块与斜面间的动摩擦因数
D、物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为a1＝，下降过程中的加速度为a2＝、物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsin θ＋f＝ma1，mgsin θ－f＝ma2，由以上各式可求得sin θ＝，滑动摩擦力f＝，而f＝μFN＝μmgcos θ，由以上分析可知，选项
A、C正确、由vt图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D正确、答案：ACD
1、(多选)(xx江苏卷)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力(
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)
A、t＝2 s时最大 B、t＝2 s时最小 C、t＝ 8、5 s时最大 D、t＝
8、5 s时最小解析：人受重力mg和支持力FN的作用，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma、由牛顿第三定律得人对地板的压力F′N＝FN＝mg＋ma、当t＝2 s时a有最大值，F′N最大；当t＝
8、5 s时，a有最小值，F′N最小，选项 A、D正确、答案：AD
2、(xx重庆卷)若货物随升降机运动的vt图象如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是(
)C
D解析：根据vt图象可知电梯的运动情况：加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升，根据牛顿第二定律F－mg＝ma可判断支持力F的变化情况：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故选项B正确、答案：B
3、(xx课标全国Ⅱ卷)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数、已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图
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中标出了五个连续点之间的距离、图(a)图(b)(1)物块下滑时的加速度a＝________m/s2，打C点时物块的速度v＝________m/s；(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________(填正确答案标号)、
A、物块的质量 B、斜面的高度
C、斜面的倾角解析：(1)物块沿斜面下滑做匀加速运动、根据纸带可得连续两段距离之差为0、13 cm，由a＝得a＝ m/s2＝
3、25 m/s2，其中C点速度v＝＝ m/s ≈
1、79 m/s、(2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合外力为：F合＝mgsin θ－μmgcos θ，即a＝gsin θ－μgcos θ得μ＝，所以还需测量的物理量是斜面的倾角θ、答案：(1)
3、25 1、79 (2)C
4、(xx上海卷)如图，水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面，斜面上放一质量为m的光滑球、静止时，箱子顶部与球接触但无压力、箱子由静止开始向右做匀加速运动，然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止，经过的总路程为s，运动过程中的最大速度为v、(1)求箱子加速阶段的加速度大小a′、(2)若a>gtan θ，求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力、解析：(1)由匀变速直线运动公式有：v2＝2a′s
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1、v2＝2as2，且s＝s1＋s2，解得：a′＝、(2)假设球不受箱子作用，应满足：Nsin θ＝ma，Ncos θ＝mg，解得：a＝gtan θ、减速时加速度向左，此加速度由斜面支持力N与左壁支持力F左共同决定，当a>gtan θ，F左＝0，球受力如图所示，在水平方向上根据牛顿第二定律有Nsin θ＝ma，在竖直方向有Ncos θ－F上＝mg，解得：F上＝m(acot θ－g)、答案：(1) (2)0 m(acot θ－g)
5、(xx山东卷)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s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、取重力加速度的大小g＝10 m/s
2、求：图甲图乙(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：根据匀速直线运动和匀变速直线运动的规律、牛顿第二定律解题、(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s＝25 m，由运动学公式得：v＝2as①t＝②联立①②式，代入数据得：a＝8 m/s2③t＝
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2、5 s④(2)设志愿者反应时间为t′，反应时间的增加量为Δt，由运动学公式得：L＝v0t′＋s⑤Δt＝t′－t0⑥联立⑤⑥式，代入数据得：Δt＝0、3 s、⑦(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：F＝F2＋(mg)2⑨联立③⑧⑨式，代入数据得：＝、答案：(1)8 m/s2
2、5 s (2)0、3 s (3)
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高中物理 第四章 牛顿运动定律章末复习课(新人教版)必修1
