高考物理一轮复习 （高频考点分析+命题角度扫描）热点专题课 巧解动力学问题的方法课件 新人教版

一、用假设法巧解动力学问题一、用假设法巧解动力学问题 假设法是一种解决物理问题的重要思维方法，在求假设法是一种解决物理问题的重要思维方法，在求解物体运动方向待定的问题时更是一种行之有效的方法。解物体运动方向待定的问题时更是一种行之有效的方法。用假设法解题一般先根据题意从某一假设入手，然后运用假设法解题一般先根据题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而得出答案。用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而得出答案。 典例典例1 如图如图31所示，一根轻弹簧上端所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一个质量为固定，下端挂一个质量为m0的小桶的小桶(底面水平底面水平)，桶中放有一质量为桶中放有一质量为m的物体，当桶静止时，弹的物体，当桶静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了簧的长度比其自然长度伸长了L，今向下拉桶，今向下拉桶使弹簧再伸长使弹簧再伸长L后静止，然后松手放开，设弹后静止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度内，则下列说法中正确的是簧总处在弹性限度内，则下列说法中正确的是 ()图图31ABC D答案答案A 二、用极限法巧解动力学问题二、用极限法巧解动力学问题 (1)临界与极值问题：在研究动力学问题时，当物体所处的临界与极值问题：在研究动力学问题时，当物体所处的环境或所受的外界条件发生变化时，物体的运动状态也会发生环境或所受的外界条件发生变化时，物体的运动状态也会发生变化，当达到某个值时其运动状态会发生某些突变，特别是题变化，当达到某个值时其运动状态会发生某些突变，特别是题中出现中出现“最大最大”“”“最小最小”“”“刚好刚好”“”“恰好出现恰好出现”“”“恰好不出现恰好不出现”等词语时，往往会出现临界问题和极值问题，求解时常用极限等词语时，往往会出现临界问题和极值问题，求解时常用极限法，即将物体的变化过程推到极限法，即将物体的变化过程推到极限将临界状态及临界条件将临界状态及临界条件显露出来，从而便于抓住满足临界值的条件，准确分析物理过显露出来，从而便于抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解。程进行求解。 (2)动力学中各种临界问题的临界条件：动力学中各种临界问题的临界条件： 接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是弹力条件是弹力FN0。 相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止或相对滑动的临界条件：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是：静摩擦力达到最大值。界条件是：静摩擦力达到最大值。 绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的限的，绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力。绳子松弛的临界条件是最大张力。绳子松弛的临界条件是FT0。 加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在加速度最大与速度最大的临界条件：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，当所受外力最大时，具有最大加速度；所不断变化，当所受外力最大时，具有最大加速度；所受外力最小时，具有最小加速度。当出现加速度有最受外力最小时，具有最小加速度。当出现加速度有最小值或最大值的临界条件时，物体处于临界状态，所小值或最大值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值。对应的速度便会出现最大值或最小值。 典例典例2如图如图32所示，在倾角为所示，在倾角为的光滑斜面上端固定的光滑斜面上端固定一劲度系数为一劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧下端连有一质量为的轻质弹簧，弹簧下端连有一质量为m的小球，的小球，小球被一垂直于斜面的挡板小球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变，若手持挡住，此时弹簧没有形变，若手持挡板挡板A以加速度以加速度a(agsin )沿斜面匀加速下滑，求：沿斜面匀加速下滑，求：图图32(1)从挡板开始运动到小球与挡板分离所经历的时间；从挡板开始运动到小球与挡板分离所经历的时间；(2)从挡板开始运动到小球速度最大时，小球的位移。从挡板开始运动到小球速度最大时，小球的位移。 利用图象分析动力学问题时，关键是要将题目中的物理利用图象分析动力学问题时，关键是要将题目中的物理情景与图象结合起来分析，利用物理规律或公式求解或作出情景与图象结合起来分析，利用物理规律或公式求解或作出正确判断。如必须弄清位移、速度、加速度等物理量和图象正确判断。如必须弄清位移、速度、加速度等物理量和图象中斜率、截距、交点、折点、面积等的对应关系。中斜率、截距、交点、折点、面积等的对应关系。 典例典例3将一个粉笔头轻放在以将一个粉笔头轻放在以2 m/s的恒定速度运动的的恒定速度运动的足够长的水平传送带上后，传送带上留下一条长度为足够长的水平传送带上后，传送带上留下一条长度为4 m的画的画线。若使该传送带仍以线。若使该传送带仍以2 m/s的初速度改做匀减速运动，加速的初速度改做匀减速运动，加速度大小恒为度大小恒为1.5 m/s2，且在传送带开始做匀减速运动的同时，且在传送带开始做匀减速运动的同时，将另一个粉笔头将另一个粉笔头(与传送带的动摩擦因数和第一个相同与传送带的动摩擦因数和第一个相同)轻放在轻放在传送带上，该粉笔头在传送带上能留下一条多长的画线？传送带上，该粉笔头在传送带上能留下一条多长的画线？ 解析解析第一次画线，传送带匀速，粉笔头由静止开始做匀第一次画线，传送带匀速，粉笔头由静止开始做匀加速运动，两者发生相对滑动，设粉笔头的加速度大小为加速运动，两者发生相对滑动，设粉笔头的加速度大小为a1，同，同时作出粉笔头和传送带的速度时作出粉笔头和传送带的速度时间图象，如图时间图象，如图33甲所示。甲所示。图图33答案答案1 m 四、用分解加速度法巧解动力学问题四、用分解加速度法巧解动力学问题 因牛顿第二定律因牛顿第二定律Fma指出力和加速度永远存在瞬指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此法体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此法能起到事半功倍的效果。能起到事半功倍的效果。 典例典例4在倾角为在倾角为60的光滑斜面上用细线的光滑斜面上用细线系住一个质量为系住一个质量为m1 kg可看成质点的小球，线可看成质点的小球，线与斜面平行，斜面体在外力作用下向右运动，与斜面平行，斜面体在外力作用下向右运动，g10 m/s2，求：，求：图图34图图35常规解法常规解法(分解力法分解力法)分解加速度法分解加速度法图图36 五、用牛顿第二定律系统表达式巧解动力学问题五、用牛顿第二定律系统表达式巧解动力学问题 牛顿第二定律研究的对象可以是单个物体牛顿第二定律研究的对象可以是单个物体(质点质点)，也可以，也可以是多个相互作用的物体组成的系统是多个相互作用的物体组成的系统(质点系质点系)。对于多个相互作。对于多个相互作用的物体组成的系统，高考时常有涉及，如果对系统中的物体用的物体组成的系统，高考时常有涉及，如果对系统中的物体逐一使用牛顿运动定律求解，过程往往较为复杂，而对系统整逐一使用牛顿运动定律求解，过程往往较为复杂，而对系统整体应用牛顿第二定律往往能使问题简化。体应用牛顿第二定律往往能使问题简化。 两种表达式两种表达式 (1)当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和。和。(2)当系统内各物体加速度不同时，也可以运用当系统内各物体加速度不同时，也可以运用“类整体法类整体法”列牛顿第二定律方程，形式为列牛顿第二定律方程，形式为 典例典例5如图如图37所示，水平地面上有一倾所示，水平地面上有一倾角为角为、质量为、质量为M的斜面体，斜面体上有一质量的斜面体，斜面体上有一质量为为m的物块以加速度的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，此过沿斜面匀加速下滑，此过程中斜面体没有动，求地面对斜面体的支持力程中斜面体没有动，求地面对斜面体的支持力FN与摩擦力与摩擦力Ff的大小。的大小。 解析解析以物块和斜面体组成的系统为研究对以物块和斜面体组成的系统为研究对象，将物块的加速度象，将物块的加速度a沿水平方向与竖直方向进行沿水平方向与竖直方向进行分解，对物块与斜面体整体在竖直方向上由牛顿分解，对物块与斜面体整体在竖直方向上由牛顿第二定律有第二定律有(Mm)gFNM0masin 。在水平方向上由。在水平方向上由牛顿第二定律有牛顿第二定律有FfM0macos ，解得：，解得：FN(Mm)gmasin ，Ffmacos 。 答案答案(Mm)gmasin macos 图图37图图38专题练习专题练习1质量相同的甲、乙两辆汽车都在方向不变的水平合外力质量相同的甲、乙两辆汽车都在方向不变的水平合外力 的作用下从静止出发沿水平方向做加速直线运动。在第的作用下从静止出发沿水平方向做加速直线运动。在第 一段时间间隔内，两辆汽车所受合外力的大小不变，汽一段时间间隔内，两辆汽车所受合外力的大小不变，汽 车乙所受的合外力大小是甲的两倍；在接下来的相同时间车乙所受的合外力大小是甲的两倍；在接下来的相同时间 间隔内，汽车甲所受的合外力大小增加为原来的两倍，汽间隔内，汽车甲所受的合外力大小增加为原来的两倍，汽 车乙所受的合外力大小减小为原来的一半。求甲、乙两车车乙所受的合外力大小减小为原来的一半。求甲、乙两车 各自在这两段时间间隔内走过的总位移之比。各自在这两段时间间隔内走过的总位移之比。2.一弹簧秤的秤盘质量为一弹簧秤的秤盘质量为m11.5 kg，盘内放一质量为，盘内放一质量为m2 10.5 kg的物体的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为，弹簧质量不计，其劲度系数为k 800 N/m，系统处于静止状态，如图，系统处于静止状态，如图39所示。现给所示。现给P 施加一个竖直向上的力施加一个竖直向上的力F，使，使P从静止开始向上做匀加速从静止开始向上做匀加速 直线运动，已知在最初直线运动，已知在最初0.2 s内内F是变化的，在是变化的，在0.2 s后是后是 恒定的，求恒定的，求F的最大值和最小值各是多少。的最大值和最小值各是多少。(g10 m/s2)图图39解析：因为在解析：因为在0.2 s内内F是变力，在是变力，在0.2 s以后以后F是恒力，所以在是恒力，所以在t0.2 s时，时，P离开秤盘。此时离开秤盘。此时P受到秤盘的支持力为零，由于秤盘受到秤盘的支持力为零，由于秤盘的质量的质量m11.5 kg，所以此时弹簧不能处于原长，所以此时弹簧不能处于原长答案：答案：168 N72 N3如图如图310所示，轻杆的两端分别固定两个质量均为所示，轻杆的两端分别固定两个质量均为m 的小球的小球A、B，轻杆可以绕距，轻杆可以绕距A端端1/3杆长处的固定转轴杆长处的固定转轴 O无摩擦地转动。若轻杆自水平位置由静止开始自由无摩擦地转动。若轻杆自水平位置由静止开始自由 绕绕O轴转到竖直状态时，求转轴轴转到竖直状态时，求转轴O对杆的作用力。对杆的作用力。图图310