高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）3.3 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

第三节牛顿运动定律的综合应用 超重与失重 问题导引如图3 3 1所示 是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景 请思考 1 火箭加速上升阶段 宇航员处于超重还是失重状态 2 当火箭停止工作后上升阶段 宇航员处于超重还是失重状态 3 当飞船在绕地球做匀速圆周运动阶段 宇航员处于超重还是失重状态 答案 1 火箭加速上升阶段 具有向上的加速度 处于超重状态 2 火箭停止工作后上升阶段具有向下的加速度 处于失重状态 3 神舟飞船绕地球做匀速圆周运动时 万有引力为其提供了向心加速度 处于失重状态 知识梳理1 实重和视重 1 实重 物体实际所受的 它与物体的运动状态无关 2 视重 测力计所指示的数值 重力 2 超重 失重和完全失重比较 大于 小于 等于零 向上 向下 向下 减速下降 减速上升 自主检测在升降电梯内的地板上放一体重计 电梯静止时 晓敏同学站在体重计上 体重计示数为50kg 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3 3 2所示 在这段时间内下列说法中正确的是 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 方向一定竖直向下答案d 1 超重并不是重力增加了 失重并不是重力减小了 完全失重也不是重力完全消失了 在发生这些现象时 物体的重力依然存在 且不发生变化 只是物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 发生了变化 即 视重 发生变化 考点一超重与失重 2 只要物体有向上或向下的加速度 物体就处于超重或失重状态 与物体向上运动还是向下运动无关 3 尽管物体的加速度不是在竖直方向 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 物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的 其大小等于ma 典例1 在探究超重和失重规律时 某体重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作 传感器和计算机相连 经计算机处理后得到压力f随时间t变化的图象 则下列图象中可能正确的是 解析 该同学下蹲过程中 其加速度方向先向下后向上 故先失重后超重 故选项d正确 答案 d 规律总结超重和失重现象的判断 三 技巧1 从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力 或支持力 大于重力时 物体处于超重状态 小于重力时处于失重状态 等于零时处于完全失重状态 2 从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态 具有向下的加速度时处于失重状态 向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态 3 从速度变化角度判断 1 物体向上加速或向下减速时 超重 2 物体向下加速或向上减速时 失重 突破训练1 2014 海淀高三上学期期中 如图所示 将物体a放在容器b中 以某一速度把容器b竖直上抛 不计空气阻力 运动过程中容器b的底面始终保持水平 下列说法正确的是 a 在上升和下降过程中a对b的压力都一定为零b 上升过程中a对b的压力大于物体a受到的重力c 下降过程中a对b的压力大于物体a受到的重力d 在上升和下降过程中a对b的压力都等于物体a受到的重力解析把容器b竖直上抛 容器b和物体a均处于完全失重状态 在上升和下降过程中a对b的压力都一定为零 选项a正确 答案a 1 常见的两类动力学图象问题 1 已知物体在某一过程中所受的合力 或某个力 随时间的变化图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在某一过程中速度 加速度随时间的变化图线 要求分析物体的受力情况 考点二牛顿第二定律的图象问题 2 解决图象综合问题的关键 1 分清图象的类别 即分清横 纵坐标所代表的物理量 明确其物理意义 掌握物理图象所反映的物理过程 会分析临界点 2 注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义 图线与横 纵坐标的交点 图线的转折点 两图线的交点等 3 明确能从图象中获得哪些信息 把图象与具体的题意 情境结合起来 再结合斜率 特殊点 面积等的物理意义 确定从图象中反馈出来的有用信息 这些信息往往是解题的突破口或关键点 典例2 如图3 3 4甲所示 水平地面上轻弹簧左端固定 右端通过滑块压缩0 4m锁定 t 0时解除锁定释放滑块 计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图3 3 4乙所示 其中oab段为曲线 bc段为直线 倾斜直线od是t 0时的速度图线的切线 已知滑块质量m 2 0kg 取g 10m s2 求 1 滑块与地面间的动摩擦因数 2 弹簧的劲度系数 思路引导 速度图线的斜率表示物体的加速度 v t图象的bc段为直线 表示物体做匀减速直线运动 答案 1 0 5 2 175n m 规律总结数图结合解决物理问题物理公式与物理图象的结合是中学物理的重要题型 也是近年高考的热点 特别是v t图象在考题中出现率极高 对于已知图象求解相关物理量的问题 往往是结合物理过程从分析图象的横 纵轴所对应的物理量的函数入手 分析图线的斜率 截距所代表的物理意义得出所求结果 解决这类问题的核心是分析图象 我们应特别关注v t图中的斜率 加速度 和力的图线与运动的对应关系 突破训练2 2014 梅州模拟 质量为2kg的物体在水平推力f的作用下沿水平面做直线运动 一段时间后撤去f 其运动的v t图象如图3 3 5所示 g取10m s2 求 1 物体与水平面间的动摩擦因数 2 水平推力f的大小 3 0 10s内物体运动位移的大小 答案 1 0 2 2 6n 3 46m 1 当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点 这个转折点所对应的状态叫做临界状态 在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件 用变化的观点正确分析物体的受力情况 运动状态变化情况 同时抓住满足临界值的条件是求解此类问题的关键 考点三动力学的临界极值问题 2 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 明显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 而这些起止点往往就是临界状态 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 稳定加速度 等 即是要求收尾加速度或收尾速度 1 求物块加速度的大小及到达b点时速度的大小 2 拉力f与斜面夹角多大时 拉力f最小 拉力f的最小值是多少 审题指导 1 审读题干 获取有用信息 物体做初速度为2m s的匀加速运动 物体运动2s 通过10m的位移 2 分析设问 确定解题方案 用位移公式求加速度 用速度公式求末速度 利用牛顿第二定律求出下列的表达式 然后求f的最小值 突破训练3 2014 江西四市联考 如图3 3 7所示 物体a叠放在物体b上 b置于光滑水平面上 a b质量分别为ma 6kg mb 2kg a b之间的动摩擦因数 0 2 开始时f 10n 此后逐渐增加 在增大到45n的过程中 则 a 当拉力f 12n时 物体均保持静止状态b 两物体开始没有相对运动 当拉力超过12n时 开始相对滑动c 两物体从受力开始就有相对运动d 两物体始终没有相对运动 答案d 3 传送带模型 模型概述 物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型 因物体与传送带间的动摩擦因数 斜面倾角 传送带速度 传送方向 滑块初速度的大小和方向的不同 传送带问题往往存在多种可能 因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析 是解决此类问题的关键 下面介绍两种常见的传送带模型 物理模型构建 1 水平传送带模型 2 倾斜传送带模型 典例4 如图3 3 8所示 倾角为37 长为l 16m的传送带 转动速度为v 10m s 动摩擦因数 0 5 在传送带顶端a处无初速度地释放一个质量为m 0 5kg的物体 已知sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 求 1 传送带顺时针转动时 物体从顶端a滑到底端b的时间 2 传送带逆时针转动时 物体从顶端a滑到底端b的时间 答案 见解析 规律总结分析处理传送带问题时需要特别注意两点 一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析 二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析 突破训练4 如图3 3 9所示 水平传送带ab长l 10m 向右匀速运动的速度v0 4m s 一质量为1kg的小物块 可视为质点 以v1 6m s的初速度从传送带右端b冲上传送带 物块与传送带间的动摩擦因数 0 4 g取10m s2 求 1 物块相对地面向左运动的最大距离 2 物块从b点冲上传送带到再次回到b点所用的时间 答案 1 4 5m 2 3 125s 随堂演练 1 有关超重和失重 以下说法中正确的是a 物体处于超重状态时 所受重力增大 处于失重状态时 所受重力减小b 竖直上抛的木箱中的物体处于完全失重状态c 在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时 升降机必定处于下降过程d 站在月球表面的人处于失重状态答案b 2 2014 济南一中月考 质量为2kg的木箱以2m s2的加速度水平向右做匀减速运动 在箱内有一劲度系数为100n m的轻弹簧 其一端被固定在箱子的右侧壁 另一端拴接一个质量为2kg的小车 木箱与小车相对静止 如图3 3 10所示 不计小车与木箱之间的摩擦 则 a 弹簧被压缩2cmb 弹簧被压缩4cmc 弹簧被拉伸2cmd 弹簧被拉伸4cm解析木箱与小车相对静止 有共同的加速度 由牛顿第二定律 对小车有kx ma 得x 4 10 2m 4cm 弹簧被压缩 b正确 答案b 3 如图3 3 11所示 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力f kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1和a2变化的图线中正确的是 如下图所示 4 2014 湖南部分中学调研 如图3 3 12所示 倾角为 的传送带沿逆时针方向以加速度a加速转动时 小物体a与传送带相对静止 重力加速度为g 则a 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用b 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用c 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用d 无论a为多大 a都受沿传送带向上的静摩擦力作用 解析a与传送带相对静止 倾角为 的传送带沿逆时针方向以加速度a加速转动 a恰好不受摩擦力时 有mgsin ma 即a gsin 当a gsin 时 a受摩擦力沿传送带向下 当a gsin 时 a受摩擦力沿传送带向上 故b正确 答案b 5 质量为m0 20kg