重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第3章 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

必修一 第三章牛顿运动定律 第3讲牛顿运动定律的综合应用 1 超重和失重 掌握一个建模 抓住两个考点 备选视频展台 2 牛顿运动定律的应用 二 状元微博 1 对超重 失重的理解 2 牛顿第二定律与图象的综合应用 3 动力学中的临界极值问题 突破三个考向 随堂基础演练 物理建模3滑板 滑块模型 第三章牛顿运动定律 备选多媒体展台 1 伽利略理想实验及其结论2 关于决定加速度大小因素的思考3 国际单位制中力的单位牛顿的定义4 牛顿运动定律的应用5 物体在光滑水平面运动的受力分析6 物体在水平外力作用下匀速运动的受力分析7 物体在斜向上外力作用下匀速运动的受力分析8 物体在不光滑水平面运动的受力分析9 物体在水平力作用下匀加速运动的受力分析10 物体在水平力作用下匀减速运动的受力分析11 物体在斜向上力作用下匀加速运动的受力分析12 根据受力判断物体的加速运动情况13 根据受力判断物体的减速运动情况14 物体在斜向上力作用下匀减速运动的受力分析15 水平面上受水平牵引力的匀加速运动16 恒定阻力使物体做匀减速运动17 皮带传送中运动和力的分析18 正交分解法的实例分析19 用动力学方法测质量20 作用力和反作用力的关系21 拔河胜负的奥秘22 双锥体爬坡解密23 超重与失重现象24 超重和失重现象的演示 01抓住两个考点 思维驱动 下列实例属于超重现象的是 a 汽车驶过拱形桥顶端时b 火箭点火后加速升空时c 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上运动时d 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时 解析发生超重现象时 物体的加速度方向竖直向上 汽车驶过拱形桥顶端时 其向心加速度竖直向下指向圆心 汽车处于失重状态 a错误 火箭点火后加速升空 加速度竖直向上 处于超重状态 b正确 跳水运动员离开跳板向上运动时 只受重力 运动员处于完全失重状态 c错误 体操运动员握住单杠在空中不动时 运动员处于平衡状态 d错误 答案b 01抓住两个考点 知识存盘 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 3 完全失重 1 定义 物体对水平支持物的压力 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 1 超重时物体的重力大于mg 2 失重时物体的重力小于mg 大于 向下 等于零 向上 小于 g 01抓住两个考点 2 物体是处于超重或失重状态 由加速度的方向决定 与速度方向无关 1 思维驱动 01抓住两个考点 如图所示 在倾角为 30 的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块a b 它们的质量均为m 弹簧的劲度系数为k c为一固定挡板 系统处于静止状态 现开始用一沿斜面方向的力f拉物块a使之向上做匀加速运动 当物块b刚要离开c时f的大小恰为2mg 求从f开始作用到物块b刚要离开c的时间 01抓住两个考点 1 动力学中的临界极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中 当物体运动的加速度不同时 物体有可能处于不同的状态 特别是题目中出现 最大 最小 刚好 等词语时 往往会有临界现象 知识存盘 01抓住两个考点 2 发生临界问题的条件 1 接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离 临界条件是 弹力fn 2 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 则相对滑动的临界条件是 静摩擦力达到 3 绳子断裂与松弛的临界条件 绳子所能承受的张力是有限的 绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力 绳子松弛的临界条件是 ft 4 加速度最大与速度最大的临界条件 当物体在受到变化的外力作用下运动时 其加速度和速度都会不断变化 当所受合外力最大时 具有最大 合外力最小时 具有最小 当出现速度有最大值或最小值的临界条件时 物体处于临界状态 所对应的速度便会出现最大值或最小值 0 最大值 加速度 0 加速度 02突破三个考向 向上 向下 竖直向下 g 典例1 用力传感器悬挂一钩码沿竖直方向由静止开始运动 如图所示 图中实线是传感器记录的拉力大小的变化情况 则 a 钩码的重力约为4nb 钩码的重力约为3nc a b c d四段图线中 钩码处于超重状态的是a d 失重状态的是b cd a b c d四段图线中 钩码处于超重状态的是a b 失重状态的是c d 02突破三个考向 解析由于初始状态物体静止 所以钩码的重力等于拉力 从题图中可读出拉力约为4n 故a正确 b错误 由 超重时拉力大于重力 失重时拉力小于重力 可知 c正确 d错误 答案ac 解析 显隐 拉力等于物体的重力 从四个角度理解超重和失重1 重力的角度 物体处于超重或失重状态时 重力没有变化 仍为mg 2 拉力 支持力 的角度 物体处于超重或失重状态时 竖直向上的拉力 支持力 不再等于重力 超重时大于重力 失重时小于重力 完全失重时等于零 3 加速度的角度 物体处于超重或失重状态时 竖直方向具有加速度 超重时方向向上 失重时方向向下 完全失重时a g 4 速度的角度 物体处于超重状态时 速度方向可以向上 加速运动 可以向下 减速运动 物体处于失重状态时 速度方向可以向上 减速运动 也可以向下 加速运动 借题发挥 02突破三个考向 变式跟踪1 2012 北京西城区期末 如图所示 一人站在电梯中的体重计上 随电梯一起运动 下列各种情况中 体重计的示数最大的是 a 电梯匀减速上升 加速度的大小为1 0m s2b 电梯匀加速上升 加速度的大小为1 0m s2c 电梯匀减速下降 加速度的大小为0 5m s2d 电梯匀加速下降 加速度的大小为0 5m s2 02突破三个考向 解析当电梯匀减速上升或匀加速下降时 电梯处于失重状态 设人受到体重计的支持力为fn 体重计示数大小即为人对体重计的压力fn 由牛顿运动定律可得mg fn ma fn fn m g a 当电梯匀加速上升或匀减速下降时 电梯处于超重状态 设人受到体重计的支持力为fn1 人对体重计的压力fn1 由牛顿运动定律可得fn1 mg ma fn1 fn1 m g a 代入具体数据可得b正确 答案b 解析 显隐 mg fn最大 02突破三个考向 牛顿第二定律与图象的综合问题是高考的重点和热点 动力学中常见的有a f a 1 m f t v t x t图象等 抓住图象的斜率 截距 面积 交点 拐点等信息 结合牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题 02突破三个考向 审题视角 1 弹性球从某高度下落过程中 可根据v t图象求下落加速度a1 通过受力分析及牛顿第二定律求空气阻力 2 小球第一次反弹的上升过程中 由受力分析及牛顿第二定律可求上升过程小球的加速度a2 由运动学规律及上升初速度可求反弹高度 由以上分析 你能完整解答本题吗 mg f a1 a2 02突破三个考向 借题发挥 分析图像问题时常见的误区 1 没有看清纵 横坐标所表示的物理量及单位 2 不注意坐标原点是否从零开始 3 不清楚图线的点 斜率 面积等的物理意义 4 忽视对物体的受力情况和运动情况的分析 求解图象问题的思路 小心这些误区 可不要出现此类错误 02突破三个考向 变式跟踪2 一个物块置于粗糙的水平地面上 受到的水平拉力f随时间t变化的关系如图 a 所示 速度v随时间t变化的关系如图 b 所示 取g 10m s2 求 1 1s末物块所受摩擦力的大小ff1 2 物块在前6s内的位移大小x 3 物块与水平地面间的动摩擦因数 02突破三个考向 典例3 重庆理综 25 19分 某校举行托乒乓球跑步比赛 赛道为水平直道 比赛距离为s 比赛时 某同学将球置于球拍中心 以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动 当速度达到v0时 再以v0做匀速直线运动跑至终点 整个过程中球一直保持在球拍中心不动 比赛中 该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为 0 如题图所示 设球在运动中受到空气阻力大小与其速度大小成正比 方向与运动方向相反 不计球与球拍之间的摩擦 球的质量为m 重力加速度为g 1 求空气阻力大小与球速大小的比例系数k 2 求在加速跑阶段球拍倾角 随速度v变化的关系式 3 整个匀速跑阶段 若该同学速度仍为v0 而球拍的倾角比 0大了 并保持不变 不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化 为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落 求 应满足的条件 02突破三个考向 mg kv0 fn f 1 球匀速运动阶段 受力情况怎样 合力为零吗 怎样列方程解答此过程 mg kv f n 0 3 第三问不再详细分析 自己研究一下吧 2 加速阶段 球的受力情况又有哪些变化 合力情况如何 怎样列方程解答此过程 02突破三个考向 临界问题的分析临界问题的解法一般有三种 1 极限法 把物理问题 或过程 推向极端 从而使临界现象 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 以题说法 变式跟踪3 如图所示 水平面上质量均为4kg的两木块a b用一轻弹簧相连接 整个系统处于平衡状态 现用一竖直向上的力f拉动木块a 使木块a向上做加速度为5m s2的匀加速直线运动 选定a的起始位置为坐标原点 g 10m s2 从力f刚作用在木块a的瞬间到b刚好离开地面这个过程中 力f与木块a的位移x之间关系图象正确的是 02突破三个考向 02突破三个考向 解析设初始状态时 弹簧的压缩量为x0 弹簧劲度系数为k 木块的质量为m 则kx0 mg 力f作用在木块a上后 选取a为研究对象 其受到竖直向上的拉力f 竖直向下的重力mg和弹力k x0 x 三个力的作用 根据牛顿第二定律 有f k x0 x mg ma 即f ma kx 20 kx 当弹簧对木块b竖直向上的弹力等于重力时b刚好离开地面 此时弹簧对木块a施加竖直向下的弹力f弹 大小为mg 对木块a运用牛顿第二定律有f mg f弹 ma 代入数据 可求得f 100n 答案a 03掌握一个建模 滑块 滑板模型模型特点涉及两个物体 并且物体间存在相对滑动 两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中 若滑块和滑板同向运动 位移之差等于板长 反向运动时 位移之和等于板长 请看运动演示剖析图 设板长为l 滑块位移x1 滑板位移x2同向运动时 反向运动时 03掌握一个建模 阅卷老师提醒易失分点 1 不清楚滑块 滑板类问题中滑块 滑板的受力情况 求不出各自的加速度 2 画不好运动草图 找不出位移 速度 时间等物理量间的关系 3 不清楚每一个过程的末速度是下一个过程的初速度 4 不清楚物体间发生相对滑动的条件 03掌握一个建模 典例如图示 薄板a长l 5m 质量m 5kg 放在水平桌面上 板右端与桌边相齐 在a上距右端s 3m处放一物体b 可看成质点 其质量m 2kg 已知a b间动摩擦因数 1 0 1 a与桌面间和b与桌面间的动摩擦因数均为 2 0 2 原来系统静止 现在在板的右端施加一大小一定的水平力f持续作用在a上直到将a从b下抽出才撤去 且使b最后停于桌的右边缘 求 1 b运动的时间 2 力f的大小 03掌握一个建模 a b a b运动过程解剖 03掌握一个建模 应用 如图所示 一质量为mb 2kg的木板b静止在光滑的水平面上 其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端 斜面底端与木板b右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接 轨道与水平面的夹角 37 一质量也为ma 2kg的物块a由斜面轨道上距轨道底端x0 8m处静止释放 物块a刚好没有从木板b的左端滑出 已知物块a与斜面轨道间的动摩擦因数为 1 0 25 与木板b上表面间的动摩擦因数为 2 0 2 sin 0 6 cos 0 8 g取10m s2 物块a可看做质点 请问