高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題三 第3講 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用課件

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1、第 3 講牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用考點 1動力學(xué)的兩類基本問題1第一類問題：已知物體的受力情況，求物體的運(yùn)動情況，如物體運(yùn)動的速度、時間、位移等2第二類問題：已知物體的運(yùn)動情況，求物體的受力情況，如所受某個力的大小和方向3動力學(xué)兩類基本問題的分析流程圖 3314應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解題的一般步驟(1)明確研究對象：根據(jù)問題的需要和解題的方便，確定某一物體或幾個物體組成的系統(tǒng)研究對象(2)分析物體的受力情況和運(yùn)動情況，畫好受力示意圖，明確物體的運(yùn)動性質(zhì)和運(yùn)動過程(3)利用牛頓第二定律(在受力情況已知時)或結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式(在運(yùn)動情況已知時)進(jìn)行求解(4)必要時對結(jié)果進(jìn)行討論【跟蹤訓(xùn)練】1一物體初速度 v05

2、 m/s，沿著傾角 37的斜面勻加速向下運(yùn)動，若物體和斜面間的動摩擦因數(shù)為 0.25，則物體 3 s 末的)C速度為(斜面足夠長，取 g10 m/s2)(A12 m/sB15 m/sC17 m/sD20 m/s2用一水平恒力將質(zhì)量為 250 kg 的木箱由靜止開始沿水平地面推行 50 m，歷時 10 s，若物體受到的阻力是物重的 0.1倍，則外加的推力多大？(取 g10 m/s2)設(shè)水平恒力為 F，根據(jù)牛頓第二定律，有Ffma又 f0.1mg由以上式子解得 F500 N.解：根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式 s12at2解得 a2st2250102m/s21 m/s2考點 2超重和失重1超重和失重的定義(1)超

3、重：物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象大于(2)失重：物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象小于(3) 完全失重：物體對支持物的壓力( 或?qū)依K的拉力) 為_的現(xiàn)象零2發(fā)生超重或失重現(xiàn)象的條件上加速減速(1)發(fā)生超重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度如物體向上做_運(yùn)動或向下做_運(yùn)動(2)發(fā)生失重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度如物體做向上_運(yùn)動或向下_運(yùn)動(3)拓展：物體運(yùn)動時，只要加速度具有向上的分量，物體就處于超重狀態(tài)；同理只要加速度具有向下的分量，物體就處于失重狀態(tài)減速加速下3超重和失重的本質(zhì)超重和失重在本質(zhì)上并不是物體受到的重力(實重)發(fā)生了變化，而是物體

4、在豎直方向有加速度時，物體對支持物的壓力或?qū)依K的拉力(視重)發(fā)生了變化，即看起來好象物體的重力變了，但實際上物體的重力并沒有發(fā)生變化【跟蹤訓(xùn)練】3下列關(guān)于超重和失重的說法中，正確的是()DA物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了B物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零C物體處于超重或者失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時增加或減小了D物體處于超重或者失重狀態(tài)時，其質(zhì)量和受到的重力都沒有發(fā)生變化解析：不管是超重還是失重，發(fā)生變化的是視重，而物體的實際重力并沒有變化；衡量物體慣性大小的因素為物體的質(zhì)量，超重和失重時物體的質(zhì)量均無變化，所以慣性也未變化4(2011 年廣東五校聯(lián)考)一個人站在醫(yī)用體重計的測

5、盤上，在下蹲的全過程中，指針示數(shù)變化應(yīng)是()DA先減小，后還原C始終不變B先增大，后還原D先減小，后增大，再還原解析：下蹲的過程，是由靜止開始，然后蹲下到底的時候還是速度為零那么要滿足這一過程，只有向下先加速后減速，就類似電梯的運(yùn)動過程那么加速階段，GNma，指針讀數(shù)支持力重力，后增大；最后當(dāng)蹲下靜止時，N 又等于 G. 所以先減小后增大最后還原到最初值5(雙選，2011 年珠海質(zhì)檢)一個質(zhì)量為 50 kg 的人，站在電梯中的臺秤上，當(dāng)電梯以 2 m/s2 的加速度上升時，下列說法正確的是(取 g10 m/s2)()A.人對臺秤的壓力為 500 NB.人受到的重力為 500 NC.臺秤的示數(shù)是

6、 600 ND.臺秤對人的支持力為 500 N解析：人受到的重力不會變化，重力依然為 500 N，故 B正確人對地板的壓力地板對人的支持力 N，人和電梯保持相對靜止，所以人向上的加速度也為 2 m/s2，人處于超重，對人進(jìn)行受力分析，受到重力和地板的支持力 N，Nmgma，支持力 Nmgma(5010502) N600 N，C 正確，故正確答案為 B、C.答案：BC熱點 1用牛頓運(yùn)動定律解決連接體問題方法簡介：1正交分解法：當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時，根據(jù)物體所受力的具體情況和運(yùn)動情況建立合適的直角坐標(biāo)系，利用正交分解法來解2整體法與隔離法利用牛頓第二定律處理連接體問題時，常用的方法是整體法和隔

7、離法(1)整體法：當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度都相同時，我們可以把系統(tǒng)中所有物體看成一個整體，可先分析整體的受力情況和運(yùn)動情況，然后根據(jù)牛頓第二定律，求出整體所受外力的某一未知力或加速度(2)隔離法：為解題方便，當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力時，常將某個研究對象從系統(tǒng)中“隔離”出來，進(jìn)行受力分析，應(yīng)用相應(yīng)的定律來分析求解處理連接體問題時，整體法和隔離法在解題中往往是交替使用，一般的思路是先用整體法求加速度，再用隔離法求物體間的作用力【例 1】(雙選)如圖 332 所示，水平地面上兩個完全相同的物體 A 和 B 緊靠在一起，在水平推力 F 的作用下運(yùn)動，F(xiàn)AB代表 A、B 間的作用力，則()圖 332A若

8、地面完全光滑，則 FABFB若地面完全光滑，則 FABF2C若地面的動摩擦因數(shù)為，則 FABFD若地面的動摩擦因數(shù)為，則 FABF2F2mgg審題突破：物體 A、B 在力 F 的作用下一起向右加速運(yùn)動，具有相同的加速度，故先用整體法求解運(yùn)動的加速度，再用隔離法求解它們之間的作用力所以 a2mF2m隔離 B，則有 FABmgma解析：設(shè)物體的質(zhì)量為 m，且與地面間有摩擦A、B 加速度相同，以整體為研究對象，由牛頓第二定律得F2mg2ma答案：BD備考策略：連接體問題是牛頓第二定律應(yīng)用中的重點，連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度時，可以把它們視為一整體，利用整體法求出加速度，再結(jié)合隔離法求解它們之間的

9、作用力易出現(xiàn)錯誤的地方是對物體進(jìn)行受力分析【觸類旁通】1(雙選，2010 年東莞一中模擬)如圖 333 所示，A、B 兩物體質(zhì)量分別為 mA、mB ，緊靠著放在光滑水平面上，現(xiàn)用水平力 F 推 A，用 FN 表示 A 對 B 的壓力，以下判斷正確的是(A若 mAmB ，則 FNFB若 mAmB ，則 FN mB ，則 FN mB ，則 FN F圖 333)解析：本題無需計算，由于整體與 B 的加速度相同，故整體受的合外力 F 一定大于 B 受的合外力，故選擇 B、C.BC熱點 2超重和失重【例 2】(雙選，廣東六校 2011 屆高三聯(lián)考)如圖 334所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈

10、簧下端懸掛一個小鐵球，在電梯運(yùn)行時，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜)止時的伸長量大了，這一現(xiàn)象表明(A電梯一定是在下降B電梯可能是在上升C電梯的加速度方向一定是向下D乘客一定處在超重狀態(tài)圖 334思路點撥：彈簧的伸長量變大，說明彈簧的彈力變大，從而判斷出小鐵球的合外力向上和加速度向上解析：電梯靜止時，彈簧的拉力和小鐵球所受重力相等現(xiàn)在，彈簧的伸長量變大，則彈簧的拉力變大，小鐵球的合力方向向上，加速度方向向上，小鐵球處于超重狀態(tài)但電梯可以是加速向上運(yùn)動或減速向下運(yùn)動答案：BD備考策略：超重和失重現(xiàn)象是生產(chǎn)和生活中常見的現(xiàn)象，近年高考比較注重對本部分的考查解決此類問題的實質(zhì)是牛頓第二定律的應(yīng)用注意，

11、我們判斷物體處于超重或失重狀態(tài)是看加速度方向如何，而不是看速度方向【觸類旁通】2(2011 年石家莊模擬)幾位同學(xué)為了探究電梯起動和制動時的加速度大小，他們將體重計放在電梯中一位同學(xué)站在體重計上，然后乘坐電梯從 1 層直接到 10 層，之后又從 10 層直接回到 1 層并用照相機(jī)進(jìn)行了相關(guān)記錄，如圖 335 所示)他們根據(jù)記錄，進(jìn)行了以下推斷分析，其中正確的是(圖 335A.根據(jù)圖(b)和圖(c)可估測出電梯向上起動時的加速度B.根據(jù)圖(a)和圖(b)可估測出電梯向上制動時的加速度C.根據(jù)圖(a)和圖(e)可估測出電梯向下制動時的加速度D.根據(jù)圖(d)和圖(e)可估測出電梯向下起動時的加速度答

12、案：C熱點 3用牛頓運(yùn)動定律解決摩擦力的突變問題方法簡介：在物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，往往達(dá)到某一個特定狀態(tài)時，有關(guān)的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，相應(yīng)的物理量的值為臨界值當(dāng)物體受力或運(yùn)動發(fā)生變化時，摩擦力常發(fā)生突變摩擦力的突變，又會導(dǎo)致物體的受力情況和運(yùn)動性質(zhì)的突變，其突變點(時刻或位置)往往具有很深的隱蔽性，稍不留心就容易出錯解決摩擦力發(fā)生突變時的臨界問題的關(guān)鍵在于分析突變情況，找出摩擦力突變的點【例 3】(雙選)如圖 336 所示，物體 A 和 B 疊放在光滑的水平面上，A、B 的質(zhì)量分別為 mA2 kg、mB6 kg，為了保持 A 與 B 相對靜止在水平面上做加速運(yùn)動，作

13、用在 B 上的水平拉力 F 不能超過 4 N如果將此水平拉力作用在物體 A 上，則可能出現(xiàn)的運(yùn)動情況是()圖 336A. A、B 仍相對靜止一起加速運(yùn)動B. A、B 將發(fā)生相對運(yùn)動C. A 做勻速運(yùn)動，B 做加速運(yùn)動D. A、B 一起做勻速運(yùn)動審題突破：靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運(yùn)動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值.解析：設(shè) A 和 B 之間最大靜摩擦力為 fmax，當(dāng)水平拉力 F作用在 B 上時，則F(mAmB)a，fmaxmAa所以 fmax1 N當(dāng)水平拉力作用在 A 上時，A、B 不發(fā)生相對運(yùn)

14、動，一起運(yùn)動的最大加速度和拉力的最大值分別為所以當(dāng) FmaxF4 N 時，A、B 將發(fā)生相對運(yùn)動，A、B 都做加速運(yùn)動，當(dāng) FFmax 時，A、B 仍相對靜止都做加速運(yùn)動，故選項 A、B 正確答案：AB同類延伸：解決摩擦力發(fā)生突變時的臨界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(dá)到極值的條件靜摩擦力為零的狀態(tài)，是方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力到達(dá)最大值，是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)【觸類旁通】3如圖 337 所示，木塊 A、B 靜止疊放在光滑水平面上，A 的質(zhì)量為 m，B 的質(zhì)量為 2m . 現(xiàn)施加水平力 F 拉 B，A、B 剛好不發(fā)生相對滑動，一起沿水平面運(yùn)動若改為

15、水平力 F拉 A，使 A、B 也保持相對靜止，一起沿水平面運(yùn)動，則 F不得超過()圖 337A2FB.F2C3FD.F3解析：水平力 F 拉 B 時，A、B 剛好不發(fā)生相對滑動，這實際上是將要滑動，但尚未滑動的一種臨界狀態(tài)，從而可知此時 A、B 間的摩擦力即為最大靜摩擦力先用整體法考慮，對 A、B 整體：F(m2m)a再將 A 隔離可得 A、B 間最大靜摩擦力為 fmma解以上兩方程組得 fmF3若將 F作用在 A 上，隔離 B 可得：B 能與 A 一起運(yùn)動，而 A、B 不發(fā)生相對滑動的最大加速度 afm2m再用整體法考慮，對 A、B 整體：F(m2m)a答案：B4如圖 338 所示，物體 A

16、、B 的質(zhì)量分別為 mA1 kg、mB2 kg，A、B 間靜摩擦力的最大值是 5 N，水平面光滑用水平力 F 拉 B，當(dāng)拉力大小分別是 F10 N 和 F20 N 時，A、B 的加速度各多大？解：先確定臨界值，即剛好使 A、B 發(fā)生相對滑動的 F 值當(dāng) A、B 間的靜摩擦力達(dá)到 5 N 時,既可以認(rèn)為它們?nèi)匀槐３窒鄬o止，有共同的加速度,又可以認(rèn)為它們間已經(jīng)發(fā)生了相對滑動，A 在滑動摩擦力作用下加速運(yùn)動.這時以 A 為研究對象得到a5 m/s2；再以A、B 系統(tǒng)為研究對象得到F(mAmB)a15 N.圖 3383.3 m/s2.(1)當(dāng) F10 N15 N 時，A、B 間一定發(fā)生了相對滑動，用

17、質(zhì)點組牛頓第二定律列方程得FmAaAmBaB而 aA5 m/s2可以得到 aB7.5 m/s2.【例 4】(2010 年濟(jì)寧一模)如圖 339 所示，質(zhì)量為 M8 kg 的小車 B 放在光滑的水平面上，在小車右端加一個水平向右的恒力 F8 N當(dāng)小車向右運(yùn)動的速度達(dá)到 v0 1.5 m/s時，在小車右端輕輕地放上一個大小不計、質(zhì)量 m2 kg 的小物塊 A，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.2，小車足夠長，g10 m/s2.求從 A 放上小車經(jīng)過 t1.5 s 后位移的大小圖 339審題突破：當(dāng) A、B 速度達(dá)到相同后，判斷它們是否發(fā)生相對運(yùn)動是摩擦力發(fā)生突變(由滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力)的臨界狀態(tài)，由此判斷 A 此后的運(yùn)動狀態(tài)正是求解此題的突破口設(shè) A、B 速度相同時所經(jīng)過的時間為 t1，則v0aBt1aAt1解得 t11 s1(mAmB)g2 N 時，如果A、B 相對靜止，鐵塊與木板有相同的加速度 a，則F1(mAmB)g(mAmB)aFfmAa解得 F2f2此時 f 2mAg4 N，也即 F6 N當(dāng) F 6 N 時，A、B 相對滑動，此時鐵塊受到的摩擦力為 f2 mA g4 N.因此，fF 圖象如圖 15 所示圖 15