高一物理暑假專題向量的綜合應(yīng)用人教版知識精講.doc

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1、高一物理暑假專題向量的綜合應(yīng)用人教版【本講教育信息】一.教學(xué)內(nèi)容：力學(xué)中的斜面模型（一）斜面上的動力學(xué)問題的解題策略受力分析，建立坐標(biāo)系進(jìn)行正交分解，利用三大定律列方程求解。易錯點：在計算正壓力時遺漏除重力以外的其他力產(chǎn)生的作用而導(dǎo)致摩擦力大小計算錯誤。例1：如圖1所示，三角形木塊放在傾角為的斜面上，若木塊與斜面間的摩擦Fθ系數(shù)tan，則無論作用在木塊上豎直向下的外力F多大，木塊都不會滑動，這種現(xiàn)象叫做“自鎖”。千斤頂?shù)脑砼c之類似。請證明之。圖1證明：當(dāng)F作用在物體上時，沿斜面向下的力為(Fmg)sin，假設(shè)物體滑動，則沿斜面向上的摩擦力為：(

2、Fmg)cos由tan，可得：(Fmg)cos(Fmg)sin從上式可以看出，無論力F多大，能提供給物體的“滑動摩擦力”總是大于下滑力，所以物體不會滑動。（二）斜面上的多體問題命題方向常以靜力學(xué)滑塊和電磁場中的電荷、導(dǎo)體棒為對象。對靜力學(xué)滑塊常用整體法與隔離法處理；而對于電磁場中的電荷、導(dǎo)體棒則從受力分析、分析運(yùn)動狀態(tài)來確定用什么定律解決。所以打好力學(xué)基礎(chǔ)是關(guān)鍵。例2：如圖2所示，質(zhì)量為M的劈塊，其左右劈面的傾角分別為130、245，質(zhì)量分別為m13kg和m22.0kg的兩物塊，同時分別從左右劈面的頂端自靜止開始下滑，劈塊始終與水平面保持

3、相對靜止，各相互接觸面之間的動摩擦因數(shù)均為0.20，求兩物塊下滑過程中（m1和m2均未達(dá)到底端）劈塊受到地面的摩擦力（g10m/s2）。m1m2θ1Mθ2圖2解析：選M、m1和m2構(gòu)成的整體為研究對象，把在相同時間內(nèi)，M保持靜止、m1和m2分別以不同的加速度下滑三個過程視為一個整體過程來研究。根據(jù)各種性質(zhì)的力產(chǎn)生的條件，在水平方向，整體除受到地面的靜摩擦力外，不可能再受到其他力；如果受到靜摩擦力，那么此力便是整體在水平方向受到的合外力。根據(jù)系統(tǒng)牛頓第二定律，取水平向左的方向為正方向，則有：F合xMam1a1xm2a2x其中a、a1x和a2x分別為

4、M、m1和m2在水平方向的加速度的大小，而：a0a1xg(sin30cos30)cos30a2xg(sin45cos45)cos45F合xm1g(sin30cos30)cos30m2g(sin45cos45)cos453.1N負(fù)號表示整體在水平方向受到的合外力的方向與選定的正方向相反，所以劈塊受到地面的摩擦力的大小為3.1N，方向水平向右。例3：如圖3所示，質(zhì)量M10kg的木楔ABC靜止于粗糙的水平面上，動摩擦因數(shù)0.02。在木楔的傾角為30的斜面上，有一質(zhì)量m1.0kg的木塊從靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程s1.4m時，其

5、速度v1.4m/s，在這過程中楔沒有動，2求地面對楔的摩擦力的大小和方向（重力加速度取10m/s）。AmBθMC圖3解析：若采用隔離法，分析木楔M時，受的力特別多，求解繁瑣，該題中，雖然m與M的加速度不同，但仍可用整體法，只是牛頓第二定律應(yīng)寫成：F外m1a1m2a2由v22v022as，得木塊m沿斜面向下運(yùn)動的加速度為：av1.42m/s22s21.40.7m/s2將物塊m和木楔M看作一個整體，它們在豎直方向受到重力和地面的支持力；在水平方向如果受力只能是摩擦力，暫設(shè)其存在，大小為Ff，木楔的加速度為零，只有物塊加速度a，如圖4所示，沿水平方

6、向和豎直方向分解物塊加速度a。對整體在水平方向上運(yùn)用牛頓第二定律，得Ffmaxmacos，解得Ff0.6N，因為Ff應(yīng)與ax同向，所以木楔受到的摩擦力水平向左。圖4點評：若一個系統(tǒng)內(nèi)各個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，利用牛頓第二定律應(yīng)用整體法解題方便很多。本題也可以用隔離法求解，請同學(xué)們試一試。例4：如圖5所示，在水平地面上有一輛運(yùn)動的平板小車，車上固定一個盛水的杯子，杯子的直徑為R。當(dāng)小車做勻加速運(yùn)動時，水面呈如圖所示狀態(tài)，左右液面的高度差為h，則小車的加速度方向指向何處？加速度的大小為多少？Rh圖5解析：我們由

7、圖可以看出物體的運(yùn)動情況，根據(jù)杯中水的形狀，可以構(gòu)建這樣的一個模型：一個物塊放在光滑的斜面上（傾角為），重力和斜面的支持力的合力提供物塊沿水平方向的加速度，其加速度agtan。我們?nèi)”兴嫔系囊坏嗡疄檠芯繉ο?，它相對靜止在“斜面”上，可以得出其加速度為agtan，而tanh，得：Rgh，方向水平向右。R點評：在本題中可以突出物體的受力特征，建立等效模型，用簡捷的等效物理模型代替那些真實的、復(fù)雜的物理情景，從而使復(fù)雜問題的求解過程得到直觀、優(yōu)化。（三）斜面上的平拋問題解題時在應(yīng)用平拋運(yùn)動特點的同時更要善于利用斜面的優(yōu)勢，如傾角等。例5：如圖6

8、所示從傾角為的足夠長的斜面上的A點，先后將同一小球以不同的初速度水平向右拋出，第一次初速度為v1，球落到斜面