创新设计2011届高考物理一轮复习第3讲专题牛顿运动定律的综合应用.ppt

一、瞬时加速度问题 1a与F合的瞬时对应关系 物体在每一瞬时的加速度只决定于这一瞬时的 ，而与这一瞬时之前 或 之后的合外力 合力 没有关系 第3讲 专题 牛顿运动定律的综合应用 2轻绳、橡皮绳、轻弹簧、轻杆四种理想模型的比较 特性 模型 质质量内部弹弹力 受外力时时的形变变 量 力能否突变变 产产生拉力或压压 力 轻绳轻绳 不计计处处处处 相 等 微小不计计可以突变变 只有拉力没有 压压力 橡皮绳绳较较大一般不能突变变 只有拉力没有 压压力 轻弹轻弹 簧较较大一般不能突变变 既可有拉力也 可有压压力 轻轻杆微小不计计可以突变变 既有拉力也可 有支持力 当物体受力突然变化时，物体的加速度也会瞬间发生变化但是速度在该 瞬间是不变的，因为速度的变化需要过程的积累 1. 图331 如图331所示，A、B两木块间连一轻质弹簧，A、B质量相等，一起静 止地放在一块光滑木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块 的加速度分别是( ) AaA0，aB2g BaAg，aBg CaA0，aB0 DaAg，aB2g 解析：由题意得：当刚抽去木板时，弹簧还没有来得及恢复形变，所以弹 力的大小不变，仍等于物体A的重力大小，对于物体B，受到的力为竖直向下的 重力和弹簧竖直向下的弹力的作用，根据牛顿第二定律得到物体B的加速度大 小为2g.而对物体A，进行受力分析得：受到竖直向下的重力和弹簧竖直向上的 弹力 作用，两力不变，合力为零，根据牛顿第二定律得加速度为零，综上所述 ，本 题的正确选项为A. 答案：A 二、临界与极值问题 在应应用牛顿顿运动动定律解决动动力学问题问题 中，当物体运动动的加速度不同时时， 物 体有可能处处于不同的状态态，特别别是题题目中出现现“最大”、“最小”、“刚刚 好”等词语时词语时 ，往往会有 现现象，此时时要采用假设设法或极限分析法， 看物体在不同的加速度时时，会有哪些现现象发发生，尽快找出临临界点，求出 临临 界条件 临界 1“假设法”分析动力学问题 假设法是解物理问题的一种重要方法，用假设法解题，一般依题意从某一 假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确 答案，这样解题科学严谨、合乎逻辑，而且可以拓宽思路，最常见的是用 假设法判定力的方向 方法一：首先假定某力不存在，看物体发发生怎样样的运动动，然后再确定该该力 应应在什么方向物体才会产产生题题目给给定的运动动状态态 方法二：假定某力沿某一方向，用运动规动规 律进进行验验算，若算得正值值，说说明 此力与假定的方向相同，否则则相反 方法三：在力的作用线线上定出坐标轴标轴 的正方向，将此力用正号运算，若求 得的是正值值，说说明此力与坐标轴标轴 同向，否则则相反 2“极限法”分析动力学问题 在物体的运动状态变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物 理 量将发生突变，此状态叫临界状态相应的待求物理量的值叫临界 值利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，也 可 以说是利用临界条件求解这类问题的关键在于抓住满足临界值的条 件，准确地分析物理过程，进行求解 2. 图图332 如图图332所示，质质量都为为m的A、B两物体叠放在竖竖直弹弹簧上 并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动动距离h时时B与A分 离则则下列说说法中正确的是( ) 解析：在施加外力F前，对AB整体受力分析可得：2mgkx1，A、B两物 体分离时，B物体受力平衡，两者加速度恰好为零，选项A、B错误；对物体 A：mgkx2，由于x1x2h，所以弹簧的劲度系数为kmg/h，选项C正确 ；在 B与A分离之前，由于弹簧弹力逐渐减小，加速度逐渐减小，选项D错误 答案：C 三、整体法与隔离法选取的原则 系统问题问题 是指在外力作用下几个物体连连在一起运动动的问题问题 ，系统统内的物体 的 加速度可以相同，也可以不相同，对该类问题处对该类问题处 理方法如下： 1隔离法的选取 (1)适应应情况：若系统统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间间的作用力 (2)处处理方法：把物体从系统统中隔离出来，将内力转转化为为外力，分析物体的受 力 情况和运动动情况，并分别应别应 用牛顿顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析 的 基础础，应应重点掌握 2整体法的选取 (1)适应情况：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” 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 3.(2009河南省实验中学模拟)如图图333甲所示，在粗糙的水平面上，质质量分 别为别为 m和M(mM12)的物块块A、B用轻弹轻弹 簧相连连，两物块块与水平面间间的动动 摩 擦因数相同当用水平力F作用于B上且两物块块共同向右加速运动时动时 ，弹弹簧的 伸 长长量为为x1.当用同样样大小的力F竖竖直加速提升两物块时块时 (如图图乙所示)，弹弹簧的 伸长长 量为为x2，则则x1x2等于( ) A11 B12 C21 D23 答案：A 图333 【例1】 如图图334所示，弹弹簧S1的上端固定在天 花板上，下端连连一小球A，球A与球B之间间用线线相连连 球B与球C之间间用弹弹簧S2相连连A、B、C的质质量分别为别为 mA、mB、mC，弹弹簧与线线的质质量均不计计开始时时它们们 都处处在静止状态态现现将A、B间间的线线突然剪断，求线线 刚刚剪断时时A、B、C的加速度 图334 解析：剪断A、B间的细线前，对A、B、C三球整体分析，弹簧S1中的弹力 ： F1(mAmBmC)g 方向向上 对C分析，S2中的弹力：F2mCg 方向向上 剪断A、B间的细线时，弹簧中的弹力没变 对A分析：F1mAgmAaA 对B分析：F2mBgmBaB 对C分析：F2mCgmCaC F2F2， 解得A的加速度：a ，方向向上 解得B的加速度：aB ，方向向下 解得C的加速度：aC0. 分析瞬时加速度问题，主要抓住 1分析瞬时前后的受力情况及运动状态，列出相应的规律方程 2紧抓轻绳模型中的弹力可以突变、轻弹簧模型中的弹力不能突变这个力学特征 图图335 11 如图图335所示，质质量为为m的球与弹弹簧和水平细线细线 相连连，、的 另 一端分别别固定于P、Q.球静止时时，中拉力大小为为F1，中拉力大小为为 F2，当仅仅剪断、中的一根的瞬间时间时 ，球的加速度a应应是( ) A若断，则则ag，方向竖竖直向下 B若断，则则a ，方向水平向左 C若断，则则a ，方向沿的延长线长线 D若断，则则ag，方向竖竖直向上 解析：如果剪断细线，弹簧来不及变化，所以重力与弹力的合力水平向左 ， 大小为F1sin或F2；如果剪断弹簧，水平细线的拉力瞬时变化，物体只受 重力作用，加速度为g，方向竖直向下 答案：AB 【例2】 图336 小球B放在真空容器A内，小球B的直径恰好等于正方体容器的边长边长 ，A 、 B的质质量分别为别为 mA、mB，将A如图图336所示以初速度v0竖竖直向上抛 出 设设容器受到的空气阻力为为其重力的k倍(k1，为为常数)则则： (1)小球在上升过过程中受到的容器弹弹力F1大小、方向怎样样？ (2)下落过过程中小球受到容器的弹弹力F2大小、方向怎样样？ (3)容器回到抛出点的速度大小是多大？ 解析：(1)上升过程中，整体受重力、阻力，方向均竖直向下，设竖直向下 为正方向，由Fma得(mAmB)gk(mAmB)g (mAmB)a1 对小球B：mBgF1mBa1 由解得F1kmBg，a1g(1k) F1为正，可知F1方向竖直向下 (2)下落过程中，整体受向下的重力和向上的空气阻力，加速度为a2， 由Fma得 (mAmB)gk(mAmB)g (mAmB)a2 对小球B，mBgF2mBa2 由解得 F2kmBg，a2g(1k) a2为正，方向竖直向下，F2为负，方向竖直向上 (3)设上升的高度为h，则 0 2g(1k)h 下落时，v22g(1k)h 由解得v v0. 答案：(1)kmBg，方向竖竖直向下 (2)kmBg，方向竖竖直向上 (3) v0 图图337 21 如图图337所示，光滑水平面上放置质质量分别为别为 m、2m的A、B两个 物 体，A、B间间的最大静摩擦力为为mg，现现用水平拉力F拉B，使AB以同一 加速度运动动，则则拉力F的最大值为值为 ( ) Amg B2mg C3mg D4mg 解析：当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大，此时，对于A物体 所受的合外力为mg.由牛顿第二定律知aA g，对于A、B整体，加 速度aaAg，由牛顿第二定律得F3ma3mg. 答案：C 【例3】 图图338 如图图338所示，光滑水平面上放置质质量分别为别为 m和2m的四个木块块，其中 两个质质量为为m的木块间块间 用一不可伸长长的轻绳轻绳 相连连，木块间块间 的最大静摩擦力是 mg.现现用水平拉力F拉其中一个质质量为为2m的木块块，使四个木块块以同一加速 度运动动，则轻绳对则轻绳对 m的最大拉力为为( ) A. B. C. D3mg 解析：经过受力分析，A、B之间的静摩擦力给B、C、D组成的系统提供加速度 ，加速度达到最大值的临界条件为A、B间达到最大静摩擦力，即am ，而 绳子拉力FT给C、D组成的系统提供加速度，因而拉力的最大值FTm3mam ，故选B. 答案：B 若将水平拉力F作用在木块B上，使四个木块以相同的加速度运动，则轻绳对m的 最大拉力为多少？ 答案： mg 31 图图339 如图图339所示，一辆辆卡车车后面用轻绳轻绳 拖着质质量为为m的物体A，A与地面的 摩擦不计计 (1)当卡车车以a1 g的加速度运动时动时 ，绳绳的拉力为为 mg，则则A对对地面的压压 力 为为多大？ (2)当卡车车的加速度a2g时时