2019年度高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第2讲 应用牛顿第二定律处理“四类”问题课件.ppt

第三章牛顿运动定律,第2讲应用牛顿第二定律处理“四类”问题,过好双基关,一、瞬时问题1.牛顿第二定律的表达式为：F合ma，加速度由物体所受决定，加速度的方向与物体所受的方向一致.当物体所受合外力发生突变时，加速度也随着发生突变，而物体运动的不能发生突变.2.轻绳、轻杆和轻弹簧(橡皮条)的区别：(1)轻绳和轻杆：剪断轻绳或轻杆断开后，原有的弹力将.(2)轻弹簧和橡皮条：当轻弹簧和橡皮条与其它物体连接时，轻弹簧或橡皮条的弹力.,不能发生突变,合外力,合外力,速度,突变为0,自测1如图1，A、B、C三个小球质量均为m，A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，整个系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态.现将A上面的细线剪断，使A的上端失去拉力，则在剪断细线的瞬间，A、B、C三个小球的加速度分别是A.1.5g，1.5g，0B.g，2g，0C.g，g，gD.g，g，0,图1,解析剪断细线前，由平衡条件可知，A上端的细线的拉力为3mg，A、B之间细绳的拉力为2mg，轻弹簧的拉力为mg.在剪断细线的瞬间，轻弹簧中拉力不变，小球C所受合外力为零，所以C的加速度为零；A、B小球被细绳拴在一起，整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力，由牛顿第二定律，3mg2ma，解得a1.5g，选项A正确.,二、超重和失重1.超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象.(2)产生条件：物体具有的加速度.2.失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象.(2)产生条件：物体具有的加速度.,向下,大于,向上,小于,3.完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)的现象称为完全失重现象.(2)产生条件：物体的加速度a，方向竖直向下.4.实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态.(2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.,不等于,等于0,g,无关,自测2关于超重和失重的下列说法中，正确的是A.超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C.物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化,答案,三、动力学图象1.类型(1)已知图象分析运动和情况；(2)已知运动和受力情况分析图象的形状.2.用到的相关知识通常要先对物体受力分析求合力，再根据求加速度，然后结合运动学公式分析.,牛顿第二定律,受力,自测3(2016海南单科5)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度时间图线如图2所示.已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在05s，510s，1015s内F的大小分别为F1、F2和F3，则图2A.F1F3C.F1F3D.F1F3,答案,研透命题点,1.对超重和失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变.(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失.(3)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态.(4)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态.,基础考点自主悟透,2.判断超重和失重的方法,例1(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图3所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力A.t2s时最大B.t2s时最小C.t8.5s时最大D.t8.5s时最小,图3,解析人乘电梯向上运动，规定向上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则有Fmgma，即Fmgma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于支持力的大小，将对应时刻的加速度(包含正负号)代入上式，可得选项A、D正确，B、C错误.,变式1广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t0时由静止开始上升，at图象如图4所示.则下列相关说法正确的是A.t4.5s时，电梯处于失重状态B.555s时间内，绳索拉力最小C.t59.5s时，电梯处于超重状态D.t60s时，电梯速度恰好为零,图4,解析利用at图象可判断：t4.5s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则A错误；05s时间内，电梯处于超重状态，拉力重力，555s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力重力，5560s时间内，电梯处于失重状态，拉力M，有x1x2B.若msin，有x1x2D.若sin，有x1x2,图13,解析在水平面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM)g(mM)a1隔离物块A，根据牛顿第二定律，有FTmgma1联立解得FT在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM)gsin(mM)a2隔离物块A，根据牛顿第二定律，有FTmgsinma2联立解得FT比较可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，故A、B正确，C、D错误.,变式6(多选)如图14所示，倾角为的斜面放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑.支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是A.斜面光滑B.斜面粗糙C.达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D.达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右,图14,解析隔离小球，可知小球的加速度方向为沿斜面向下，大小为gsin，对支架系统进行分析，只有斜面光滑，支架系统的加速度才是gsin，所以A正确，B错误.将支架系统和斜面看成一个整体，因为整体具有沿斜面向下的加速度，故地面对斜面体的摩擦力水平向左，C正确，D错误.故选A、C.,课时作业,1.在儿童蹦极游戏中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳，质量为m的小明如图1所示静止悬挂时，两橡皮绳的拉力大小均恰为mg.若此时小明左侧橡皮绳断裂，则小明A.加速度为零，速度为零B.加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C.加速度ag，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D.加速度ag，方向竖直向下,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案,解析,图1,解析根据题意，腰间左右两侧的橡皮绳的弹力等于重力.小明左侧橡皮绳断裂，则小明此时所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，大小等于mg，所以小明的加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下，选项B正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,2.两个质量分别为m1、m2的物体A和B紧靠在一起放在光滑水平桌面上，如图2所示，如果它们分别受到水平推力2F和F，则A、B之间弹力的大小为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图2,答案,解析,3.电梯在t0时由静止开始上升，运动的at图象如图3所示(选取向上为正)，电梯内乘客的质量m050kg，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是A.第9s内乘客处于失重状态B.18s内乘客处于平衡状态C.第2s内乘客对电梯的压力大小为550ND.第9s内电梯速度的增加量为1m/s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案,图3,4.(多选)如图4甲所示，质量为m2kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平地面间的动摩擦因数0.5，在水平拉力F作用下物块由静止开始沿水平地面向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则A.物块经过4s回到出发点B.物块运动到第3s时改变水平拉力的方向C.3.5s时刻水平力F的大小为4ND.4.5s时刻水平力F的大小为16N,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图4,5.如图5所示，质量为m的小球用一水平轻弹簧系住，并用倾角为60的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态，在木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度为A.0B.大小为g，方向竖直向下C.大小为g，方向垂直木板向下D.大小为2g，方向垂直木板向下,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图5,解析撤离木板AB瞬间，木板对小球的支持力消失，而小球所受重力和弹力不变，且二力的合力与原支持力等大反向.,6.(多选)(2017河北保定一模)如图6所示，一质量M3kg、倾角为45的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m1kg的光滑楔形物体.用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动.重力加速度为g10m/s2，下列判断正确的是A.系统做匀速直线运动B.F40NC.斜面体对楔形物体的作用力大小为5ND.增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有F(Mm)a，对楔形物体受力分析如图乙所示，由牛顿第二定律有mgtan45ma，可得F40N，a10m/s2，A错，B对.,外力F增大，则斜面体加速度增加，楔形物体不能获得那么大的加速度，将会相对斜面体沿斜面上滑，D对.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,7.如图7所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上，m2在空中).已知力F与水平方向的夹角为.则m1的加速度大小为,答案,解析,图7,8.(2014北京理综18)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出.对此现象分析正确的是A.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案,解析,解析手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项A错误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项B错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项C错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，所以选项D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,9.(2018湖南怀化质检)如图8所示，A、B、C三球质量均为m，轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连，A、B间固定一个轻杆，B、C间由一轻质细线连接.倾角为的光滑斜面固定在地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始系统处于静止状态，细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是A.A球受力情况未变，加速度为零B.C球的加速度沿斜面向下，大小为gC.A、B之间杆的拉力大小为2mgsinD.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上，大小均为gsin,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,图8,解析细线被烧断的瞬间，以A、B整体为研究对象，弹簧弹力不变，细线拉力突变为0，合力不为0，加速度不为0，故A错误；对球C，由牛顿第二定律得：mgsinma，解得：agsin，方向沿斜面向下，故B错误；以A、B、C组成的系统为研究对象，烧断细线前，A、B、C静止，处于平衡状态，合力为零，弹簧的弹力F3mgsin，烧断细线的瞬间，由于弹簧弹力不能突变，弹簧弹力不变，以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：3mgsin2mgsin2ma，则A、B的加速度agsin，故D正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10.(多选)如图9所示，在竖直平面内，A和B是两个相同的轻弹簧，C是橡皮筋，它们三者间的夹角均为120，已知A、B对小球的作用力均为F，此时小球平衡，C处于拉直状态，已知当地重力加速度为g.则剪断橡皮筋的瞬间，小球的加速度可能为,图9,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析由于橡皮筋C只能提供向下的拉力，所以轻弹簧A和B对小球的作用力一定是拉力.可能有两种情况：(1)橡皮筋可能被拉伸，设拉力为FT，由平衡条件可知，2Fcos60mgFT，解得橡皮筋拉力FTFmg.剪断橡皮筋的瞬间，小球所受合外力等于橡皮筋拉力FTFmg，方向竖直向上，由牛顿第二定律，F合ma，解得小球的加速度ag，选项B正确；(2)橡皮筋可能没有发生形变，拉力为零，则剪断橡皮筋的瞬间，小球的加速度为零，选项C正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,11.如图10甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面上，有一质量为m的物体，受到沿斜面方向的力F作用，力F按图乙所示规律变化(图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正).则物体运动的速度v随时间t变化的规律是(物体初速度为零，重力加速度取10m/s2),图10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,12.(2018四川德阳模拟)如图11甲所示，长木板B固定在光滑水平面上，