《高考物理一輪總復習 專題3 牛頓運動定律 第3講 牛頓運動定律的應用課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪總復習 專題3 牛頓運動定律 第3講 牛頓運動定律的應用課件（77頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第3講牛頓運動定律的應用講牛頓運動定律的應用【考綱解讀】【考綱解讀】1.掌握超重、失重的概念，會分析超重、失掌握超重、失重的概念，會分析超重、失重的相關問題；重的相關問題；2.學會分析臨界與極值問題；學會分析臨界與極值問題；3.會進行力學多會進行力學多過程問題的分析過程問題的分析 一、超重和失重 1超重：物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)_物體所受重力的情況產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度 2失重：物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)_物體所受重力的情況產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度 3完全失重：物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)_的情況 4視重：當物體掛在彈簧測
2、力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為視重視重大小等于秤所受的拉力或壓力考點O講堂梳理自查大于大于向上向上小于小于向下向下為零為零 二、解連接體問題的常用方法 1整體法：當系統(tǒng)中各物體的_相同時，可把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個整體，其質(zhì)量等于各物體的_，當所受外力已知時，可用_ _求出整體的加速度 2隔離法：當求解系統(tǒng)內(nèi)物體間_時，常把物體從系統(tǒng)中“隔離”出來分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程 3外力和內(nèi)力(1)外力：系統(tǒng)外的物體對研究對象的作用力(2)內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力加速度加速度質(zhì)量之和質(zhì)量之和牛頓牛頓 第二定律第二定律存在相互作用力存在相互作用力 1對運動圖象結(jié)合超重和失
3、重的考查(多選)(2017年四川資陽檢測)實驗小組利用DIS系統(tǒng)(數(shù)字化信息實驗系統(tǒng))，觀察超重和失重現(xiàn)象他們在學校電梯房內(nèi)做實驗，在電梯天花板上固定一個壓力傳感器，測量掛鉤向下，并在鉤上懸掛一個重為10 N的鉤碼，在電梯運動過程中，計算機顯示屏上出現(xiàn)如圖所示圖線，根據(jù)圖線分析可知下列說法正確的是()A從時刻t1到t2，鉤碼處于失重狀態(tài)，從時刻t3到t4，鉤碼處于超重狀態(tài) Bt1到t2時間內(nèi)，電梯一定在向下運動，t3到t4時間內(nèi)，電梯可能正在向上運動 Ct1到t4時間內(nèi)，電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下 Dt1到t4時間內(nèi)，電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上【答案】AC【
4、解析】圖橫軸是時間，縱軸是力，所以圖線顯示了力傳感器對鉤碼的拉力大小隨時間的變化情況，t1到t2時間內(nèi)，拉力減小，鉤碼處于失重狀態(tài)；t3到t4時間內(nèi)，拉力增加，鉤碼處于超重狀態(tài)，故A項正確；從時刻t1到t2，物體受到的壓力小于重力時，加速度向下，但可以向上做減速運動；從時刻t3到t4，物體受到的壓力大于重力，加速度向上，可以向上運動，也可以向下運動，故B項錯誤如果電梯開始停在高樓層，那么應該是壓力先等于重力，再小于重力，然后等于重力，大于重力，最后等于重力，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層，故C項正確如果電梯開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓
5、層，那么應該從圖象可以得到，壓力先等于重力，再大于重力，然后等于重力，小于重力，最后等于重力，故D項錯誤 2對連接體問題的考查(2017屆江西臨川檢測)如圖所示，傾斜固定直桿與水平方向成60角，直桿上套有一個圓環(huán)，圓環(huán)通過一根細線與一個小球相連接當圓環(huán)沿直桿下滑時，小球與圓環(huán)保持相對靜止，細線伸直，且與豎直方向成30角下列說法中正確的是()A細繩可能沒有張力 B圓環(huán)可能勻速下滑 C圓環(huán)與桿之間一定沒有摩擦 D圓環(huán)與桿之間一定存在摩擦【答案】D 1超重并不是重力增加，失重并不是重力減小，完全失重也不是重力完全消失在發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓?/p>
6、物的拉力)發(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)2只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運動還是向下運動無關 3盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態(tài)考點1超重和失重4超重、失重和完全失重比較比較超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重概念物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象產(chǎn)生條件物體有向上的加速度物體有向下的加速度物體的加速度等于g列原理式FmgmaFmg(ga)mgFmaFmg(ga)mgF0F0
7、運動狀態(tài)加速上升、減速下降減速上升、加速下降無阻力的拋體運動、無動力繞行的衛(wèi)星例1(2017屆浙江溫州五校模擬)如圖所示是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動，則()A火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變小B返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力C返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功D返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài) 思路剖析：(1)火箭開始噴氣瞬間反作用力直接對誰作用？(2)火箭噴氣返回艙做什么運動？【答案】A【解析】在火箭噴氣過程中返回艙做減速
8、直線運動，加速度方向向上，返回艙處于超重狀態(tài)，動能減小，返回艙所受合外力做負功，返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是緩沖火箭向下噴氣而獲得向上的反沖力火箭開始噴氣前勻速下降拉力等于重力減去返回艙受到的空氣阻力，火箭開始噴氣瞬間反沖力直接對返回艙作用因而傘繩對返回艙的拉力變小，所以選項A正確 練1(2017屆江西九江七校聯(lián)考)在探究超重和失重規(guī)律時，一位體重為G的同學站在一個壓力傳感器上完成一次下蹲動作傳感器和計算機相連，經(jīng)計算機處理后得到壓力F隨時間t變化的圖象，則下列圖象中可能正確的是()【答案】D【解析】人在壓力傳感器上下蹲時，先加速下降，然后減速下降，即加速度先向下后向上，人先失重后超重，
9、故選項D正確.超重和失重現(xiàn)象判斷的“三”技巧 1從受力的角度判斷：當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài) 2從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài) 3從速度變化的角度判斷：物體向上加速或向下減速時，超重；物體向下加速或向上減速時，失重 1選取原則 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不用求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體，分析整體受到的合外力，應用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)2整體法、隔離法的交替運用 若連接體內(nèi)
10、各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”考點2隔離法和整體法解連接體問題(1)直桿的質(zhì)量；(2)演員向下運動的最大加速度；(3)演員向下運動的平均速度 思路剖析：(1)傳感器顯示壓力是指哪個力？(2)演員向下做什么運動？【答案】(1)10 kg(2)2 m/s2(3)2 m/s解得勻減速向下運動的加速度大小為a12 m/s2由牛頓第三定律，傳感器顯示的最小壓力F2500 N等于大球?qū)χ睏U的最小支持力用隔離法求摩擦力，對桿桿，由平衡條件得演員對直桿向下的摩擦力f2F2
11、m0g400 N由牛頓第三定律，直桿對演員向上的摩擦力等于400 N.用隔離法求最大加速度，對演員，由牛頓第二定律mgf2ma2解得勻加速向下運動的加速度大小為a22 m/s2則演員向下運動的最大加速度為a2 m/s2.【答案】(1)2 m/s2(2)140 N，沿斜面向上(3)0.5 s【解析】(1)設人的質(zhì)量為m1，車的質(zhì)量為m2，繩的拉力為F，小車受到的摩擦阻力為Ff，人與車一起運動的加速度為a.對人與車整體由牛頓第二定律得 2F(m1m2)gsin 30Ff(m1m2)a 又Ff0.1(m1m2)g 解得a2 m/s2.(2)設人受到的摩擦阻力為Ff1，對人由牛頓第二定律得 Fm1gs
12、in 30Ff1m1a 解得Ff1140 N 沿斜面向上 涉及隔離法與整體法的具體問題類型 1涉及滑輪的問題：若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法 2水平面上的連接體問題(1)這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度解題時，一般采用先整體、后隔離的方法(2)建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度 3斜面體與上面物體組成的連接體的問題：當物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時，解題時一般采用隔離法分析 在應用牛頓運動定律解決動力學問題中，當物體運動的加速度不同時，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大
13、”“最小”“剛好”等詞語時，往往會有臨界現(xiàn)象，此時要采用假設法或極限分析法，看物體以不同的加速度運動時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，盡快找出臨界點，求出臨界條件考點3動力學中的臨界極值問題 1接觸與脫離的臨界條件：彈力N0.2相對滑動的臨界條件：靜摩擦力達到最大值 3繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是FT0.4加速度最大與速度最大的臨界條件：所受合外力最大時，具有最大加速度；合外力最小時，具有最小加速度當出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時，物體處于臨界狀態(tài)，所對應的加速度為零或最大 例3如圖所示，質(zhì)量為m
14、1 kg的物塊放在傾角為37的斜面體上，斜面質(zhì)量為M2 kg，斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為0.2，地面光滑，現(xiàn)對斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對斜面靜止，試確定推力F的取值范圍(g10 m/s2)思路剖析：此題有兩個臨界條件，當推力F較小時，物塊有相對斜面向下運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向上；當推力F較大時，物塊有相對斜面向上運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向下找準臨界狀態(tài)是求解此題的關鍵【答案】14.4 NF33.6 N 【解析】設物塊處于相對斜面向下滑動的臨界狀態(tài)時的推力為F1，此時物塊受力如圖所示，取加速度的方向為x軸正方向 對物塊分析，在水平方向有 Nsin Nc
15、os ma1 豎直方向有Ncos Nsin mg0 對整體有F1(Mm)a1代入數(shù)值得 a14.8 m/s2，F(xiàn)114.4 N 設物塊處于相對斜面向上滑動的臨界狀態(tài)時的推力為F2，對物塊分析，在水平方向有 Nsin Ncos ma2 豎直方向有 Ncos Nsin mg0 對整體有F2(Mm)a2 代入數(shù)值得a211.2 m/s2，F(xiàn)233.6 N 綜上所述可知推力F的取值范圍為14.4 NF33.6 N.At0時刻，A、B間的靜摩擦力最大，加速度最小 Bt0時刻，A、B的速度最大 C0時刻和2t0時刻，A、B間的靜摩擦力最大 D2t0時刻，A、B離出發(fā)點最遠，速度為0【答案】BCD【解析】t
16、0時刻，A，B受力F為0，A，B加速度為0，A，B間靜摩擦力為0，加速度最小，選項A錯誤；在0至t0過程中，A，B所受合外力逐漸減小，即加速度減小，但是加速度與速度方向相同，速度一直增加，t0時刻A，B速度最大，選項B正確；0時刻和2t0時刻A，B所受合外力F最大，故A，B在這兩個時刻加速度最大，為A提供加速度的A，B間靜摩擦力也最大，選項C正確；A，B先在F的作用下加速，t0后F反向，A、B繼而做減速運動，到2t0時刻，A，B速度減小到0，位移最大，選項D正確 解決此類問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件，要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況 1模型特點 涉
17、及兩個物體，并且物體間存在相對滑動 2兩種位移關系 滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；反向運動時，位移之和等于板長微課堂滑塊、滑板組合模型問題 3解題思路(1)審題建模：求解時應先仔細審題，清楚題目的含義、分析清楚每一個物體的受力情況和運動情況(2)求加速度：準確求出各物體在各運動過程的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)(3)明確關系：找出物體之間的位移(路程)關系或速度關系是解題的突破口求解中更應注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度是下一個過程的初速度例4一長木板在水平地面上運動，在t0時刻將一相對于地面靜止的物塊輕放到木板上，以后木
18、板運動的速度時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、木板與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)從t0時刻到物塊與木板均停止運動時，物塊相對于木板的位移的大小審題突破：物塊和木板達到共同速度前，兩者受力情況如何？運動情景又是怎樣的？物塊和木板達到共同速度后，兩者受力情況又如何？運動情景又是怎樣的？【答案】(1)0.200.30(2)1.125 m【解析】(1)從t0時開始，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
19、速度為止由圖可知，在t10.5 s時，物塊和木板的速度相同設t0到tt1時間間隔內(nèi)，物塊和木板的加速度大小分別為a1和a2，則(1)小滑塊與木板之間的滑動摩擦因數(shù)1以及木板與地面的滑動摩擦因數(shù)2；(2)若水平恒力F27.8 N，且始終作用在木板M上，當小滑塊m從木板上滑落時，經(jīng)歷的時間為多長？【答案】(1)0.40.1(2)2 s 1模型特征 一個物體以速度v0(v00)在另一個勻速運動的物體上運動的力學系統(tǒng)可看作“傳送帶”模型，如圖甲、乙、丙所示微課堂傳送帶模型問題分析甲乙丙甲乙丙 2建模指導(1)水平傳送帶問題：求解的關鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷判斷摩擦力時要注意比較物體的
20、運動速度與傳送帶的速度，也就是分析物體在運動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻(2)傾斜傳送帶問題：求解的關鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用.如果受到滑動摩擦力作用應進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況當物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變 例5一水平傳送帶以2.0 m/s的速度順時針傳動，水平部分長為2.0 m其右端與一傾角為37的光滑斜面平滑相連，斜面長為0.4 m，一個可視為質(zhì)點的物塊無初速度地放在傳送帶最左端，已知物塊與
21、傳送帶間動摩擦因數(shù)0.2,試問：(1)物塊能否到達斜面頂端？若能則說明理由，若不能則求出物塊沿斜面上升的最大距離(2)物塊從出發(fā)到4.5 s末通過的路程(sin 370.6，g取10 m/s2)審題突破：物塊在水平傳送帶上如何運動？物塊沿斜面上滑的最大位移與斜面的長度之間是什么關系？若沿斜面上滑的最大位移小于斜面長度，物塊能否沿斜面下滑回到傳送帶？練5(2017屆北京重點高中檢測)如圖所示，足夠長的傳送帶與水平面夾角為，以速度v0逆時針勻速轉(zhuǎn)動在傳送帶的上端輕輕放置一個質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)tan，則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時間變化關系的是()【答案】B 分析傳送
22、帶問題要注意抓住兩個關鍵時刻：一是初始時刻，根據(jù)物體速度v物和傳送帶速度v傳的關系確定摩擦力的方向，二是當v物v傳時(速度相等是解決問題的轉(zhuǎn)折點)，判斷物體能否與傳送帶保持相對靜止熱點題組一超重、失重1(2017屆貴州五校聯(lián)考)如圖所示，與輕繩相連的物體A和B跨過定滑輪，質(zhì)量mAmA gCTmB gDTmB g【答案】B【解析】物體A向上加速運動，物體B向下加速運動，因此A處于超重狀態(tài)，TmAg，B處于失重狀態(tài)，T1g)，使滑板沿水平地面運動，加速度的方向水平向右若水平地面足夠大，則小圓盤從開始運動到最后停止共走了多遠的距離？(以g表示重力加速度)8(2016年吉林名校聯(lián)考)如圖甲所示，質(zhì)量M
23、1 kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)10.1，在木板的左端放置一個質(zhì)量為m1 kg，大小可忽略的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)20.4，g取10 m/s2，試求：(1)若木板長L1 m，在鐵塊上加一個水平向右的恒力F8 N，經(jīng)過多長時間鐵塊運動到木板右端；(2)若在鐵塊上加一個大小從零開始均勻增加的水平向右的力F，通過分析和計算后，請在圖乙中畫出鐵塊受到木板的摩擦力f2隨拉力F大小變化的圖象(設木板足夠長)【答案】(1)t1 s(2)見解析甲甲 乙乙 以M為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有 f21(Mm)gMa 解得f21.當F6 N，M、m發(fā)生相對運動，f22mg4 N 畫出f2隨拉力F大小變化的圖象如圖所示
高考物理一輪總復習 專題3 牛頓運動定律 第3講 牛頓運動定律的應用課件
