2019版高考物理总复习 第三章 牛顿运动定律 能力课1 牛顿运动定律的综合应用课件.pptVIP

能力课1牛顿运动定律的综合应用,冷考点超重、失重问题,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。,大于,向上,小于,向下,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.对超重和失重的“三点”深度理解(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)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体的加速度方向，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。,等于0,g,命题角度1超重、失重现象的判断【例1】(2017常熟模拟)伦敦奥运会开幕式的弹跳高跷表演中，一名质量为m的演员穿着这种高跷从距地面H高处由静止落下，与水平地面撞击后反弹上升到距地面高h处。假设弹跳高跷对演员的作用力类似于弹簧的弹力，演员和弹跳高跷始终在竖直方向运动，不考虑空气阻力的影响，则该演员(),图1,A.在向下运动的过程中始终处于失重状态B.在向上运动的过程中始终处于超重状态C.在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态D.在向上运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态解析演员在空中时，加速度为g，方向向下，处于失重状态；当演员落地加速时，加速度a向下，处于失重状态；落地后期减速，加速度a向上，处于超重状态；所以演员在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态，选项C正确；同理可知，演员在向上运动的过程中先处于超重状态后处于失重状态，选项D错误。答案C,命题角度2根据超重、失重现象判断物体的受力情况【例2】(2017吉林松原模拟)某人在地面上最多可举起50kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60kg的物体时，电梯加速度的大小和方向为(g10m/s2)(),答案D,判断超重和失重的方法,【变式训练1】在升降的电梯内的水平地面上放一体重计，电梯静止时，吴力同学站在体重计上，体重计的示数为60kg，电梯运动时，某一段时间吴力同学发现体重计的示数为72kg，在这段时间内下列说法正确的是(),答案C,热考点动力学中的图象问题,1.常见的动力学图象vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等。2.图象问题的类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况。(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线。要求分析物体的受力情况。(3)由已知条件确定某物理量的变化图象。,3.解题策略,命题角度1动力学中的vt图象【例3】(2017宁夏模拟)将一个质量为1kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，运动过程中所受阻力大小恒定，方向与运动方向相反。该过程的vt图象如图2所示，g取10m/s2。下列说法正确的是(),图2,答案C,命题角度2动力学中的at图象【例4】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3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3,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，则选项A错误；05s时间内，电梯处于超重状态，拉力大于重力，555s时间内，a0，电梯处于匀速上升过程，拉力等于重力，5560s时间内，电梯处于失重状态，拉力小于重力，综上所述，选项B、C错误；因at图线与t轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t60s时为零，选项D正确。答案D,命题角度3动力学中的Ft图象【例5】(多选)物体最初静止在倾角30的足够长斜面上，如图4甲所示受到平行斜面向下的力F的作用，力F随时间变化的图象如图乙所示，开始运动2s后物体以2m/s的速度匀速运动，下列说法正确的是(g取10m/s2)(),图4,答案AD,解决图象综合问题的关键图象反映了两个变量之间的函数关系，必要时需要根据物理规律进行推导，得到函数关系后结合图线的斜率、截距、面积、交点坐标、拐点的物理意义对图象及运动过程进行分析。,【变式训练2】(2017湖北武汉武昌区模拟)(多选)质量m2kg、初速度v08m/s的物体沿着粗糙水平面向右运动，物体与地面之间的动摩擦因数0.1，同时物体还要受一个如图5所示的随时间变化的水平拉力F的作用，水平向右为拉力的正方向，则以下结论正确的是(取g10m/s2)()A.01s内，物体的加速度大小为2m/s2B.12s内，物体的加速度大小为2m/s2C.01s内，物体的位移为7mD.02s内，物体的总位移为11m,图5,答案BD,1.连接体,多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆联系)在一起构成的物体系统称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)。,常考点动力学中的连接体问题,2.解决连接体问题的两种方法,命题角度1加速度相同的连接体问题【例6】(2017广东深圳罗湖模拟)如图6所示，在建筑工地，民工兄弟用两手对称水平施力将两长方体水泥制品夹紧并以加速度a竖直向上匀加速搬起，其中A的质量为m，B的质量为2m，水平作用力为F，A、B之间的动摩擦因数为，在此过程中，A、B间的摩擦力为(),图6,答案B,命题角度2加速度不同的连接体问题【例7】质量为2kg的木板B静止在水平面上，可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板，如图7甲所示。A和B经过1s达到同一速度，之后共同减速直至静止，A和B的vt图象如图乙所示，重力加速度g10m/s2，求：,(1)A与B上表面之间的动摩擦因数1；(2)B与水平面间的动摩擦因数2；(3)A的质量。,图7,对A由牛顿第二定律得1mgma1，解得10.2,对A、B整体由牛顿第二定律得2(Mm)g(Mm)a3，解得20.1,对B由牛顿第二定律得1mg2(Mm)gMa2代入数据解得m6kg答案(1)0.2(2)0.1(3)6kg,特别提醒当系统内各物体的加速度不同时，一般不直接用整体法，要采用隔离法解题。,【变式训练3】如图8所示，一块足够长的轻质长木板放在光滑水平地面上，质量分别为mA1kg和mB2kg的物块A、B放在长木板上，A、B与长木板间的动摩擦因数均为0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现用水平拉力F拉A，取重力加速度g10m/s2。改变F的大小，B的加速度大小可能为(),A.1m/s2B.2.5m/s2C.3m/s2D.4m/s2,图8,解析A、B放在轻质长木板上，长木板质量为0，所受合力始终为0，即A、B所受摩擦力大小相等。由于A、B受到长木板的最大静摩擦力的大小关系为fAmaxfBmax，所以B始终相对长木板静止，当拉力增加到一定程度时，A相对长木板滑动，B受到的最大合力等于A的最大静摩擦力，即fBfAmaxmAg，由fBmBaBmax，可知B的加速度最大为2m/s2，选项A正确。答案A,临界或极值条件的标志(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，即表明题述的过程存在着临界点。(2)若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往对应临界状态。(3)若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点。(4)若题目要求“最终加速度”、“稳定速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。,常考点动力学中的临界和极值问题的分析方法,命题角度1利用“相互作用力为零”的临界条件进行分析1.接触与脱离的临界条件两物体相接触或脱离的临界条件是接触但接触面间弹力FN0。2.绳子断裂与松弛的临界条件绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力。绳子松弛的临界条件是FT0。,【例8】如图9所示，质量m2kg的小球用细绳拴在倾角37的光滑斜面上，此时，细绳平行于斜面。取g10m/s2。下列说法正确的是(),A.当斜面以5m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为20NB.当斜面以5m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为30NC.当斜面以20m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为40ND.当斜面以20m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为60N,图9,解析小球刚好离开斜面时的临界条件是斜面对小球的弹力恰好为零。斜面对小球的弹力恰好为零时，设绳子的拉力为F，斜面的加速度为a0。以小球为研究对象，根据牛顿第二定律有Fcosma0，Fsinmg0代入数据解得a013.3m/s2。,(1)由于a15m/s2a0，可见小球离开了斜面，此时小球的受力情况如图乙所示。设绳子与水平方向的夹角为。以小球为研究对象，根据牛顿第二定律有F2cosma2，F2sinmg0,答案A,乙,命题角度2利用“两物体加速度相同”的临界条件分析相对静止或相对滑动的临界条件两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大静摩擦力。,【例9】(2017湖北黄冈中学模拟)如图10所示，水平地面上有一车厢，车厢内固定的平台通过相同的弹簧把相同的物块A、B压在竖直侧壁和水平的顶板上，已知A、B与接触面间的动摩擦因数均为，车厢静止时，两弹簧长度相同，A恰好不下滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。现使车厢沿水平方向加速运动，为保证A、B仍相对车厢静止，则(),A.速度可能向左，加速度可大于(1)gB.加速度一定向右，不能超过(1)gC.加速度一定向左，不能超过gD.加速度一定向左，不能超过(1)g,图10,答案B,临界问题的常用解法(1)极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的。(2)假设法：临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题。(3)数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件。,【变式训练4】(2017山东潍坊实验中学质检)如图11所示，质量为m的球置于斜面上，被一个竖直挡板挡住。现用一个力F拉斜面，使斜面在水平面上做加速度为a的匀加速直线运动，忽略一切摩擦，以下说法正确的是(),A.若加速度足够小，竖直挡板对球的弹力可能为零B.若加速度足够大，斜面对球的弹力可能为零C.斜面和挡板对球的弹力的合力等于maD.斜面对球的弹力不仅有，而且是一个定值,图11,解析小球受到重力mg、斜面的支持力FN2、竖直挡板的水平弹力FN1，设斜面的倾斜角为，则竖直方向有FN2cosmg，因为mg和不变，所以无论加速度如何变化，FN2不变且不可能为零，选项B错误，D正确；水平方向有FN1FN2sinma，因为FN2sin0，所以即使加速度足够小，竖直挡板的水平弹力也不可能为零，选项A错误；斜面和挡板对球的弹力的合力即为竖直方向的分力FN2cos与水平方向的合力ma的合成，因此大于ma，选项C错误。答案D,整体法、隔离法求解连接体问题,题源：人教版必修1P77科学漫步在探索测定轨道中人造天体的质量的方法过程中做了这样的一个实验：用已知质量为m1的宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组m2(后者的发动机已熄火)。接触后，开动宇宙飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速，如图12所示。推进器的平均推力为F，推进器开动时间为t。测出飞船和火箭组的速度变化是v，求火箭组的质量m2。,图12,答案见解析,拓展1如图13所示，两个质量分别为m13kg、m22kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接。两个大小分别为F130N、F220N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则(),A.弹簧测力计的示数是50NB.弹簧测