《2013屆高考物理考綱專項(xiàng)復(fù)習(xí) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2013屆高考物理考綱專項(xiàng)復(fù)習(xí) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件（18頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、考 點(diǎn) 1 動(dòng) 力 學(xué) 的 兩 類 問(wèn) 題學(xué)案2 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 一 、 應(yīng) 用 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 解 題 的 一 般 步 驟 1.認(rèn)真分析題意，明確已知條件和所求量。 2.選取研究對(duì)象作隔離體。所選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)。同一題目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對(duì)象。 3.分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。 4.當(dāng)研究對(duì)象所受的外力不在一條直線上時(shí)：如果物體只受兩個(gè)力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上去分別求合力；如果物體做直線運(yùn)動(dòng)，一般把各個(gè)力分解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直于運(yùn)動(dòng)方向上。 5.根據(jù)牛
2、頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程。物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代入公式，再按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算。 6.解方程、驗(yàn)結(jié)果，必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。 (1)利 用 牛 頓 第 二 定 律 解 決 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 的 關(guān) 鍵 是 利 用 加 速 度 的 橋 梁 作 用 ，尋 找 加 速 度 與 未 知 量 的 關(guān) 系 ， 利 用 運(yùn) 動(dòng) 學(xué) 規(guī) 律 、 牛 頓 第 二 定 律 和 力 的 運(yùn) 算法 則 列 式 求 解 。 (2)處 理 連 接 體 問(wèn) 題 時(shí) ， 整 體 法 與 隔 離 法 往 往 交 叉 使 用 ， 一 般 的 思 路 是先 用 整 體 法 求 加 速 度 ，
3、 再 用 隔 離 法 求 物 體 間 的 作 用 力 。 (3)不 論 求 解 哪 一 類 問(wèn) 題 ， 求 解 加 速 度 是 解 題 的 “ 橋 梁 ” 和 紐 帶 ， 是 順利 求 解 的 關(guān) 鍵 。 二 、 連 接 體 問(wèn) 題 的 求 解 利用牛頓第二定律處理連接體問(wèn)題時(shí)常用的方法是整體法和隔離法。 (1)整體法：當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的質(zhì)量之和，當(dāng)整體受到的外力已知時(shí)，可用牛頓第二定律求出整體的加速度，這種處理問(wèn)題的思維方法叫整體法。 (2)隔離法：從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用時(shí)，常把物體從系統(tǒng)中“隔
4、離”出來(lái)，進(jìn)行分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程，這種處理連接體問(wèn)題的思維方法叫隔離法。 【例1】 如圖所示，一個(gè)重為10 N的小球，在F=20 N的豎直向上的拉力作用下，從A點(diǎn)由靜止出發(fā)向上運(yùn) 動(dòng)，F(xiàn)作用1.2 s后撤去，已知桿與球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，試求從撤去力F開始計(jì)時(shí)，小球經(jīng)多長(zhǎng) 時(shí)間將經(jīng)過(guò)距A點(diǎn)為2.25 m的B點(diǎn)(取g=10 m/s2) 【 解 析 】在力F作用時(shí)受力如圖(1)有： (F-G)sin30-(F-G)cos30= m a1， 解得：a1=2.5 m/s2。 所以撤去力F時(shí)，小球的速度： v1=a1t1=3 m/s， 小球的位移： x1=v1/2t1=1.8 m。 撤去力F后
5、，小球上沖時(shí)受力如圖(2)有： Gsin30+Gcos30=m a 2， 解得：a2=7.5 m/s2。 因此小球上沖時(shí)間：t2=v1/a2=0.4 s， 上沖位移： x2=v1/2t2=0.6 m， 此時(shí)x1+x2=2.4 mAB，因此小球在上沖階段將能過(guò)B點(diǎn)，有AB-x1=v1t3-(1/2)a2t32, 解得：t3=0.2 s，t3=0.6 st2(舍去)。圖(2) 63已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況圖(1) 運(yùn) 用 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 定 律 解 決 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 的 關(guān) 鍵 是 對(duì) 物 體 進(jìn)行 受 力 情 況 分 析 和 運(yùn) 動(dòng) 情 況 分 析 ， 要 善 于 畫 出 物 體 的 受 力
6、圖 和 運(yùn) 動(dòng) 情 況 示 意 圖 。 不 論 是 哪 類 問(wèn) 題 ， 都 應(yīng) 明 白 力 與 運(yùn)動(dòng) 是 通 過(guò) 加 速 度 這 一 “ 橋 梁 ” 來(lái) 聯(lián) 系 起 來(lái) 的 。小球返回時(shí)受力如圖(3)有：Gsin30-Gcos30=m a3,解得：a3=2.5 m/s2。因此小球由頂端返回B點(diǎn)時(shí)有：x1+x2-AB=(1/2)a3t42，解得：t4= s=0.346 4 s。所以從撤去力F開始計(jì)時(shí)，小球上沖通過(guò)B點(diǎn)時(shí)用時(shí)為：t3=0.2 s，返回后通過(guò)B點(diǎn)時(shí)用時(shí)為：t2+t4=0.746 4 s。【 答 案 】 0.2 s或0.746 4 s圖(3)53 1如圖所示，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)橡皮滾輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)
7、，在滾輪的作用下，可將金屬桿沿斜面從最底端A送到汽車車廂中。已知斜面長(zhǎng) =2.4 m，車廂高 =1.2 m，金屬桿長(zhǎng) =0.8 m，質(zhì)量m =1103 kg，調(diào)節(jié)控制滾輪，使?jié)L輪對(duì)桿的壓力為FN=4.2104 N，滾輪與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，滾輪邊緣的線速度恒為v=4 m/s。(取g=10 m/s2，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，斜面光滑)求：(1)桿勻加速上升的加速度a；(2)從桿開始運(yùn)動(dòng)到其前端運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用的時(shí)間t。【 答 案 】 (1)16 m/s2 (2)0.57 sAC CDAB 已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況【例2】科研人員乘氣球進(jìn)行科學(xué)考察，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為99
8、0 kg。氣球 在空中停留一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時(shí)堵住。堵住時(shí)氣球下降速度為1 m/s，且 做勻加速運(yùn)動(dòng)，4 s內(nèi)下降了12 m。為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一定的壓艙物。此后 發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運(yùn)動(dòng)，下降速度在5分鐘內(nèi)減少了3 m/s。若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量均 可忽略，重力加速度g取9.89 m/s2，求拋掉的壓艙物的質(zhì)量。 【 解 析 】設(shè)堵住漏洞后，氣球的初速度為v0，所受的空氣浮力為f，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得 m g-f=m a 式中a是氣球下降的加速度，以此加速度在時(shí)間t內(nèi)下降了h，則 h=v 0t+(1/2)at2 當(dāng)向艙外拋掉
9、質(zhì)量為m 的壓艙物后，有 f-(m -m )g=(m -m )a 式中a是拋掉壓艙物后氣球的加速度，由題意，此時(shí)a方向向上 v=at 式中v是拋掉壓艙物后在t時(shí)間內(nèi)下降速度的減少量，由得m =m (a+a)/(g+a ) 將題設(shè)數(shù)據(jù)m =990 kg，v0=1 m/s，t=4 s，h=12 m，t=300 s，v=3 m/s，g=9.89 m/s2代入式得m =101 kg?！?答 案 】 101 kg 1.本 題 屬 于 已 知 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 情 況 ， 求 物 體的 受 力 情 況 ， 特 別 要 注 意 題 述 兩 種 運(yùn) 動(dòng) 情 況 ，加 速 度 的 方 向 。 2.已 知 運(yùn)
10、動(dòng) 情 況 求 受 力 情 況 的 一 般 思 路 如下 框 圖 所 示物體的運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度牛頓第二定律物體的受力情況物體的運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度牛頓第二定律物體的受力情況物體的運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)學(xué)公式加速度牛頓第二定律 2如圖所示，一輛汽車A拉著裝有集裝箱的拖車B，以速度v1=30 m/s進(jìn)入向下傾斜的直車道。車道每100m下降2 m。為使汽車速度在x=200 m的距離內(nèi)減到 v2=10 m/s，駕駛員必須剎車。假定剎車時(shí)地面的摩擦阻力是恒力，且該力的70%作用于拖車B，30%作用于汽車A。已知A的質(zhì)量 m 1=2000 kg，B的質(zhì)量 m 2=6000 kg。求汽車與拖車的連接處沿運(yùn)
11、動(dòng)方向的相互作用力。(重力加速度g取10 m/s2)【 答 案 】 880N 【 解 析 】方法一：以人為研究對(duì)象。他站在減速上升的電梯上，受到豎直向下的重力m g和豎直向上的支持力FN，還受到水平方向的靜摩擦力f，由于物體斜向下的加速度有一個(gè)水平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的方向水平向左，人受力如圖(a)所示，建立如圖(a)所示的坐標(biāo)系，并將加速度分解為水平方向加速度ax和豎直方向加速度ay，如圖(b)所示，則ax=acos，ay=asin。 由牛頓第二定律得f=m ax，m g-FN=m ay，解得f=m acos,FN=m (g-asin)。正交分解法在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的應(yīng)用【例3】如圖所
12、示，質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上，扶梯正以加速度a向上 減速運(yùn)動(dòng)，a與水平方向的夾角為。求人所受到的支持力和摩擦力。 【 答 案 】 m (g-asin)，方向豎直向上m acos，方向水平向左 方法二：以人為研究對(duì)象，受力分析如圖所示。因摩擦力f為待求，且必沿水平方向，設(shè)為水平向右。建立如圖所示的坐標(biāo)系，并規(guī)定向右為正方向。 根據(jù)牛頓第二定律得 x方向： m gsin-FNsin-fcos=m a y方向： m gcos+fsin-FNcos=0 由兩式可解得FN=m (g-asin)，f=-m acos f為負(fù)值，說(shuō)明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)方向相反，為水平向左。 利 用 正 交 分 解 法
13、處 理 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 ， 首 先 建 立 合 適的 坐 標(biāo) 系 ， 將 力 或 加 速 度 進(jìn) 行 分 解 ， 將 復(fù) 雜 的 矢 量 運(yùn)算 轉(zhuǎn) 化 為 兩 個(gè) 直 線 運(yùn) 動(dòng) 上 的 代 數(shù) 運(yùn) 算 ， 處 理 起 來(lái) 既 方便 又 直 接 。 3為了節(jié)省能源，某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯。無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過(guò)程，如圖所示。那么下列說(shuō)法中正確的是( )A.顧客始終受到三個(gè)力的作用B.顧客始終處于超重狀態(tài)C.顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D.顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向
14、下C 整體法、隔離法的應(yīng)用【例4】水平面上有一帶圓弧形凸起的長(zhǎng)方形木塊A，木塊A上的物體B用繞過(guò)凸起的輕繩與物體C相連，B與凸 起之間的繩是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物體B上，恰使物體A、B、C保持相對(duì)靜止，如圖所 示。已知物體A、B、C的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，不計(jì)所有的摩擦，則拉力F應(yīng)為多大？正 確 使 用 整 體 法 和 隔 離 法 ， 求 系 統(tǒng) 內(nèi) 力 必 須 利 用 隔 離 法 ?！?答 案 】 m g 【 解 析 】設(shè)繩中張力為T，A、B、C共同的加速度為a，與C相連部分的繩與豎直線夾角為，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，對(duì)A、B、C組成的整體有 F=3m a 對(duì)B有F-T=m a
15、對(duì)C有Tcos=m g Tsin=m a 聯(lián)立式得 T=2m a 聯(lián)立式得 T2=m 2(a2+g2) 聯(lián)立式得 a= g 利用式得F= m g。3 333 4在2008年北京殘奧會(huì)開幕式上，運(yùn)動(dòng)員手拉繩索向上攀登，最終點(diǎn)燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運(yùn)動(dòng)員堅(jiān)韌不拔的意志和自強(qiáng)不息的精神。為了探求上升過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員與繩索和吊椅間的作用，可將過(guò)程簡(jiǎn)化。一根不可伸縮的輕繩跨過(guò)輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運(yùn)動(dòng)員拉住，如圖所示。設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為65 kg，吊椅的質(zhì)量為15 kg，不計(jì)定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取g=10 m/s2。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員與吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升時(shí)，試求
16、：(1)運(yùn)動(dòng)員豎直向下拉繩的力；(2)運(yùn)動(dòng)員對(duì)吊椅的壓力。 【 答 案 】 (1)440 N，方向豎直向下(2)275 N，方向豎直向下 考 點(diǎn) 2 超 重 和 失 重 對(duì)超重和失重現(xiàn)象的進(jìn)一步理解 1.只有在平衡條件下，才能用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出物體的重力，因?yàn)榇藭r(shí)彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力(或支持力)的大小恰好等于它的重力，假若系統(tǒng)在豎直方向有加速度，那么彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)就不等于物體的重力了，當(dāng)系統(tǒng)有豎直向上的加速度時(shí)：FN=m g+m am g叫“超重”。當(dāng)系統(tǒng)有豎直向下的加速度時(shí)：FN=m g-m am g叫“失重”。當(dāng)加速度向下且a=g時(shí)，F(xiàn)N=0叫“完全失重”。 2.發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)
17、象不決定于物體的速度v的方向，只決定于物體的加速度的方向。 3.物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，地球作用于物體的重力始終存在，大小也無(wú)變化。 超 重 和 失 重 跟 物 體 的 速 度 方 向 無(wú) 關(guān) ， 只 由 物 體 的 加 速 度 方向 決 定 ； 加 速 度 向 上 就 處 于 超 重 狀 態(tài) ； 加 速 度 向 下 就 處 于 失 重狀 態(tài) 。 超 重 和 失 重 是 “ 視 重 ” 的 變 化 ， 物 體 本 身 的 重 力 并 沒(méi) 有 變 。 4.在“完全失重”(a=g，方向豎直向下)的狀態(tài)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失。比如單擺停擺，液體不再產(chǎn)生向下的壓力，浸在液體
18、中的物體不受浮力等。 5.根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況判斷超重、失重運(yùn)動(dòng)情況 超重、失重 視重a=0 不超重也不失重 F=m ga的方向豎直向上 超重 F=m (g+a)a的方向豎直向下 失重 F=m (g-a)a=g，a的方向豎直向下 完全失重 F=0 超重與失重【例5】升降機(jī)的質(zhì)量m 150 kg，在豎直上升過(guò)程中，其v-t圖象如圖(a) 所示，放在升降機(jī)底板上的貨物質(zhì)量m 250 kg。(g取9.8 m/s2) (1)求升降機(jī)在25 s時(shí)間內(nèi)的總位移和平均速度； (2)升降機(jī)底板在哪段時(shí)間內(nèi)受到的壓力最大？ 最大值為多少？ (3)在圖(b)所示的坐標(biāo)上畫出上升過(guò)程中， 升降機(jī)所受拉力F與時(shí)間t的關(guān)系圖象
19、。 【 解 析 】 (1)速度圖線下所圍的“面積”在數(shù)值上等于物體發(fā)生的位移，故總位移 x=(1/2)(10+25) 2 m=35 m， =x/t=1.4 m/s。v (1)發(fā) 生 超 重 或 失 重 時(shí) ， 物 體 的 重 力 并 不 改 變 ， 只 是 改 變了 對(duì) 懸 線 的 拉 力 或 對(duì) 水 平 面 的 壓 力 。 (2)發(fā) 生 超 重 時(shí) ， 加 速 度 方 向 豎 直 向 上 或 有 豎 直 向 上 的 加速 度 分 量 ， 但 速 度 方 向 不 一 定 豎 直 向 上 ； 發(fā) 生 失 重 時(shí) ， 加 速度 方 向 豎 直 向 下 或 具 有 豎 直 向 下 的 加 速 度 分
20、 量 ， 但 速 度 方 向并 不 一 定 豎 直 向 下 。 (2)05 s內(nèi)加速上升階段的壓力最大，根據(jù)速度圖象可以求得在加速階段的加速度 a=v/t=(2 m/s)/(5 s)=0.4 m/s2， 根據(jù)牛頓第二定律有FN-m 2gm 2a 代入數(shù)據(jù)后得FN520N。 (3)如圖所示。 【 答 案 】 (1)35 m 1.4 m/s (2)加速上升階段520 N (3)見解析 5游樂(lè)園中，游客乘坐能做加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超重或失重的感覺。下列描述正確的是( )A.當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)B.當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)C.當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài)D.當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài)B C
2013屆高考物理考綱專項(xiàng)復(fù)習(xí) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件
