2012优化方案高三物理一轮复习课件--第3章第三节《牛顿运动定律的综合应用》.ppt

第三节 牛顿运动定律的综合应用 课堂互动讲练 经典题型探究 第三节 牛顿运动定律的综合应用 基础知识梳理 知能优化演练 一、超重和失重 1超重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力 )_物体所受重力的情况称为超重现象 (2)产生条件：物体具有_的加速度 2失重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力 )_物体所受重力的情况称为失重现象 (2)产生条件：物体具有_的加速度 基础知识梳理 大于 向上 小于 向下 3完全失重 物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) _的情况称为完全失重现象 4视重 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹 簧测力计或台秤的示数称为视重视重大小等于秤 所受的拉力或压力 为零 特别提示：(1)物体超重或失重时，所受重力并没有 变化 (2)物体是处于超重状态还是失重状态，与物体的速 度没有关系 二、整体法与隔离法 1整体法 当系统中各物体的_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_，当整体受到的外力已知时 ，可用_求出整体的加速度 2隔离法 从研究的方便出发，当求解系统内物体间 _时，常把物体从系统中“_”出来， 进行分析，依据牛顿第二定律列方程 加速度 质量之和 牛顿第二定律 相互作用力隔离 3外力和内力 如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体 的作用力，这些力是该系统受到的_，而系统 内各物体间的相互作用力为_应用牛顿第二 定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来 作为研究对象，则_将转换为隔离体的_ 外力 内力 内力外力 一、对超重和失重的理解 1当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重 力并没有变化所谓“超”和“失”，是指视重，“超” 和“失”的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向 的加速度 2物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物 体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向 是向上还是向下 课堂互动讲练 3完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动，只 要物体具有竖直向下的等于g的加速度就处于完全 失重状态例如：不计空气阻力的各种抛体运动， 环绕地球做匀速圆周运动的卫星等，都处于完全失 重状态 在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都不 存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖 直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱 不产生压强，在液体中的物体不受浮力等等 特别提醒：(1)由物体处于失重或超重状态，可判断 加速度的方向为向下或向上，但并不能确定物体的 速度方向 (2)当物体出现超重或失重时，物体的加速度不一定 沿竖直方向，但加速度一定有竖直方向的分量 (3)如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加 速，此时可考虑整体质心加速度的方向，来判断系 统是处于失重还是超重 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1. (2011年广东深圳模拟)如图331所示，轻质弹 簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一 个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量 比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明( ) 图331 A电梯一定是在下降 B电梯可能是在上升 C电梯的加速度方向一定是向上 D乘客一定处在失重状态 解析：选BD.电梯静止时，弹簧的拉力和重力相等 现在，弹簧的伸长量变小，则弹簧的拉力减小， 小铁球的合力方向向下，加速度向下，小铁球处于 失重状态但是电梯的运动方向可能向上也可能向 下，故选B、D. 二、整体法与隔离法选取的原则 系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动 的问题，系统内物体的加速度可以相同，也可以不 相同，对该类问题处理方法如下： 1隔离法的选取 (1)适用情况：若系统内各物体的加速度不相同，且 需要求物体之间的作用力 (2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转 化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分 别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分 析的基础，应重点掌握 2整体法的选取 (1)适用情况：若系统内各物体具有相同的加速度， 且不需要求物体之间的作用力 (2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成 一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定 律求出加速度(或其他未知量) 3整体法、隔离法交替运用原则：若系统内各物 体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时 ，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选 取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力 即“先整体求加速度，后隔离求内力” 特别提醒：运用整体法分析问题时，系统内各物体 的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物 体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体， 应采用隔离法求解 即时应用(即时突破，小试牛刀) 2. (2011年黑龙江适应性测试)如图332所示，一 个箱子中放有一物体，已知静止时物体对下底面的 压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚好接 触现将箱子以初速度v0竖直向上抛出，已知箱子 所受空气阻力与箱子运动的速率成正比，且箱子运 动过程中始终保持图示姿态则下列说法正确的是( ) 图332 A上升过程中，物体对箱子的下底面有压力，且 压力越来越小 B上升过程中，物体对箱子的上底面有压力，且 压力越来越大 C下降过程中，物体对箱子的下底面有压力，且 压力可能越来越大 D下降过程中，物体对箱子的上底面有压力，且 压力可能越来越小 mgFNma，则FNmamg，而a减小，则FN减 小，所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压 力越来越小；同理，当箱子和物体下降时，物体对 箱子下底面有压力且压力越来越大故本题选C. (2009年高考广东卷)某人在地面上用弹簧测 力计称得其体重为490 N他将弹簧测力计移至电 梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧测力计的示数 如图333所示，电梯运行的vt图可能是(取电 梯向上运动的方向为正)( ) 超、失重现象的分析 例例1 1 图333 经典题型探究 图334 【答案】 AD 变式训练1 在升降电梯内的地面上放一体重计， 电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数 为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学 发现体重计示数如图335所示在这段时间内 下列说法中正确的是( ) 图335 A晓敏同学所受的重力变小了 B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持 力 C电梯一定在竖直向下运动 D电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下 解析：选D.体重计示数变小了，说明该同学处于失 重状态，但所受重力并不变小，A错；压力与支持 力是一对相互作用力，大小相等，B错；电梯的加 速度一定向下，但不一定向下运动，C错；由牛顿 第二定律可知D对 (2011年连云港模拟)如图336所示，质量 为M的木板可沿倾角为的光滑斜面下滑，木板上站 着一个质量为m的人，问： 连接体的求解方法 例例2 2 图336 (1)为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加 速度？ (2)为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度 是多少？ 【解析】 (1)为了使木板与斜面保持相对静止，必 须满足木板在斜面上的合力为零，所以人施于木板 的摩擦力F应沿斜面向上，故人应加速向下跑现 分别对人和木板应用牛顿第二定律： 对木板受力分析如图337所示： 图337 沿斜面方向有：MgsinF0 对人受力分析如图338所示： 图338 【答案】 见解析 【规律总结】 加速度相同的连接体问题，即可以 用隔离法也可以用整体法解决；加速度不同的连接 体问题只能用隔离法来研究 变式训练2在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc ，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的 两个物体，m1m2，如图339所示，若三角形木 块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木 块( ) 图339 A有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右 B有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左 C有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定， 因m1、m2、1、2的数值均未给出 D以上结论都不对 解析：选D.采用整体法因为三个物体均处于静止 状态，所以a0，因此三角形木块在水平方向上不 受力故选D. (满分样板 16分)如图3310所示，质量m 1 kg的物块放在倾角为的斜面上，斜面体质量M 2 kg，斜面与物块间的动摩擦因数0.2，地面 光滑，37.现对斜面体施加一水平推力F，要使 物块相对斜面静止，力F应为多大？(设物块与斜面 的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2) 动力学中的临界问题分析 例例3 3 图3310 【思路点拨】 用极限法把F推向两个极端来分析 ：当F较小(趋近于0)时，由于tan，因此，物块 将沿斜面加速下滑；若F较大(足够大)时，物块将相 对斜面向上滑因此F不能太小，也不能太大，F的 取值有一个范围 解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！ (1)设物块处于相对斜面下滑的临界状态(物块恰好 不下滑)时推力为F1.此时物块受力如图3311甲 所示取加速度a1方向为x轴正方向，对m有： 图3311 x方向：FN1sinFN1cosma1(2分) y方向：FN1cosFN1sinmg0(2分) 解两式得：a14.7