高考核动力高考物理一轮复习 3.3牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

第3单元牛顿运动定律的综合应用 填一填 1 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不等于物体的 此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重 无关 竖直 重力 牛顿运动定律的适用范围是的物体 它不适用于的物体 2 超重 失重和完全失重的比较 宏观 低速 微观 高速 1 整体法当连接体内 即系统内 各物体的相同时 可以把系统内的所有物体看成 分析其受力和运动情况 运用牛顿第二定律对列方程求解的方法 2 隔离法当求系统内物体间时 常把某个物体从系统中出来 分析其受力和运动情况 再用牛顿第二定律对出来的物体列方程求解的方法 加速度 一个整体 3 外力和内力如果以物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的 而系统内各物体间的相互作用力为 应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转换为隔离体的外力 练一练 1 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 解析 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 超重和失重并非物体的重力发生变化 而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化 综上所述 a b c均错 d正确 答案 d 2 下列实例属于超重现象的是 a 汽车驶过拱桥顶端时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 3 如图所示 质量分别为m和2m的两个小球置于光滑水平面上 且固定在一轻质弹簧的两端 已知弹簧的原长为l 劲度系数为k 现沿弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力f 使两球一起做匀加速运动 则此时两球间的距离为 答案 c 4 如图所示 光滑水平面上放置质量分别为m 2m的a b两个物体 a b间的最大静摩擦力为 mg 现用水平拉力f拉b 使a b以同一加速度运动 则拉力f的最大值为 a mgb 2 mgc 3 mgd 4 mg 答案 c 考点一对超重 失重的理解 考点梳理 1 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即ay 0 物体就会出现超重或失重状态 当ay方向竖直向上时 物体处于超重状态 当ay方向竖直向下时 物体处于失重状态 2 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 3 超重并不是说重力增加了 失重并不是说重力减小了 完全失重也不是说重力完全消失了 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 发生变化 4 在完全失重的状态下 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液体柱不再产生向下的压强等 温馨提示 超 失重并非重力发生变化而是视重发生变化 要做好受力分析和运动情况分析 典例应用 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 课堂笔记 由题知体重计的示数为40kg时 人对体重计的压力小于人的重力 故处于失重状态 实际人受到的重力并没有变化 a错 由牛顿第三定律知b错 电梯具有向下的加速度 但不一定是向下运动 c错 由牛顿第二定律mg fn ma 可知a 方向竖直向下 d对 答案 d 总结提升 1 判断超重和失重现象的三个技巧 1 从受力的角度判断当物体受向上的拉力 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 物体向上加速或向下减速时 超重 物体向下加速或向上减速时 失重 2 物体超重或失重的多少是由发生超 失重现象的物体的质量和竖直方向的加速度共同决定的 其大小等于ma 一木箱静止在地面上 木箱连同固定在箱子上的杆总质量为m 有一质量为m的环套在杆上 给环一初速度 使其沿杆向上减速运动 试求环向上运动的加速度多大时 才使箱子对地面的压力为零 考点二连接体问题的处理 考点梳理 所谓连接体是指用轻质细绳 杆或弹簧相连的物体 或叠放在一起的两个或两个以上的物体 这些物体往往以共同的加速度运动 处理连接体问题常常是灵活地应用整体法和隔离法 1 隔离法的选取原则 若连接体或关联体内各物体的加速度不相同 或者求出系统内两物体之间的作用力时 就需要把物体从系统中隔离出来 应用牛顿第二定律列方程求解 2 整体法的选取原则 若连接体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 可以把它们看成一个整体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 若连接体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 典例应用 如图所示 水平桌面光滑 a b物体间的动摩擦因数为 可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 a物体质量为2m b和c物体的质量均为m 滑轮光滑 砝码盘中可以任意加减砝码 在保持a b c三个物体相对静止共同向左运动的情况下 bc间绳子所能达到的最大拉力是 解题指导 bc间绳子的拉力达到最大 也即是c的加速度最大 也即是b达到最大加速度 即ab间达到最大静摩擦力 课堂笔记 因桌面光滑 当a b c三者共同的加速度最大时 fbc mca才能最大 这时 a b间的相互作用力fab应是最大静摩擦力2 mg 对bc整体来讲 fab 2 mg mb mc a 2ma a g 所以fbc mca mg 选项b正确 答案 b 总结提升 1 涉及隔离法与整体法的具体问题类型 1 涉及滑轮的问题若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同 故采用隔离法 2 水平面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统 各物体保持相对静止 即具有相同的加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 3 斜面体与上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度 而斜面体相对于地面静止时 解题时一般采用隔离法分析 2 解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节 弄清各个物体之间哪些属于连接体 哪些物体应该单独分析 分别确定出它们的加速度 然后根据牛顿运动定律列方程求解 如图所示 一质量为m 5kg的斜面放在光滑水平面上 斜面高度为h 1m m与m之间的动摩擦因数为0 8 m的质量为1kg 起初m在m竖直面上的最高点 现在使m受到一个大小为60n的水平恒力f的作用 并且同时释放m f作用持续了0 5秒后撤去 求从撤去f到m落地 m的位移为多少 g取10m s2 答案 1 5m 考点三临界极值问题 考点梳理 动力学中的临界问题一般有三种解法 1 极限法在题目中如出现 最大 最小 刚好 等词语时 一般隐含着临界问题 处理这类问题时 应把物理问题 或过程 推向极端 从而使临界现象 或状态 暴露出来 达到尽快求解的目的 2 假设法有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索 但在变化过程中可能出现临界问题 也可能不出现临界问题 解答这类题 一般用假设法 3 数学法将物理过程转化为数学公式 根据数学表达式求解得出临界条件 典例应用 一个弹簧测力计放在水平地面上 q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘 p为一重物 已知p的质量m 10 5kg q的质量m 1 5kg 弹簧的质量不计 劲度系数k 800n m 系统处于静止 如图所示 现给p施加一个方向竖直向上的力f 使它从静止开始向上做匀加速运动 已知在前0 2s内 f为变力 0 2s以后 f为恒力 求力f的最大值与最小值 取g 10m s2 解题指导 1 p做匀加速运动 它受到的合外力一定是恒力 p受到的外力共有3个 重力 向上的力f及q对p的支持力fn 其中重力mg为恒力 fn为变力 题目中 0 2s以后 f为恒力 说明t 0 2s时刻 正是p与q开始脱离接触的时刻 即临界点 2 t 0 2s时刻 是q对p的作用力fn恰好减为零的时刻 此时刻p与q具有相同的速度及加速度 因此 此时刻弹簧并未恢复原长 3 当t 0时刻 应是力f最小的时刻 此时f小 m m a a为它们的加速度 随后 由于弹簧弹力逐渐变小 而p与q受到的合力保持不变 因此力f逐渐变大 至t 0 2s时刻 f增至最大 此时f大 m g a 以上三点中 2 是解决此问题的关键所在 只有明确了p与q脱离接触的瞬间情况 才能确定这0 2s时间内物体的位移 从而求出加速度a 其余问题也就迎刃而解了 答案 f大 168nf小 72n 互动探究 本例中若p的质量m 12kg q的质量忽略不计 其他条件不变 则力f的最大值与最小值又各是多少 答案 210n 90n 等效法及应用等效法就是在保证效果相同的前提下 用理想的 熟悉的 简单的物理对象 物理过程 物理现象替代实际的 陌生的 复杂的物理对象 物理过程 物理现象的思想方法 合力与分力 运动的合成与分解等都是等效法在物理学中的实际应用 等效法在物理解题中有广泛的应用 主要有 物理模型的等效替代 物理过程的等效替代 作用效果的等效替代 如图所示 弹性物块处在两弹性挡板a b之间的a处 已知a b之间的距离为2m 物块与水平地面之间的动摩擦因数为0 25 物块运动的初速度为v0 10m s 弹性物块与挡板碰撞后的速度与碰撞前的速度等大反向 求物块运动的总路程与总时间 答案 20m4s 总结提升 本题利用等效的思想把物体的往返运动看成沿某一方向做直线运动 再由牛顿第二定律和运动学公式求解 这样使解题过程变得简单了 如图所示 一小铁球用细线悬挂且置于盛水的量杯中 量杯放在台秤的托盘上 则烧断细线在球下落过程中 台秤的示数 a 不变b 变大c 变小d 无法确定 解析 铁球下落的加速度为a 失重ma 下落过程可认为有同体积的水球正以加速度a加速上升 超重m a 而铁球重量m大于小球质量m 即失重部分ma大于超重部分m a 故整体失重 台秤示数变小 c对 答案 c 模拟题组 1 2015 辽宁大连高三双基测试 如图所示 一些商场安装了智能化的自动电梯 当有乘客乘行时自动电梯经过先加速再匀速两个阶段运行 则电梯在运送乘客的过程中 a 乘客始终受摩擦力作用b 乘客经历先超重再失重c 电梯对乘客的作用力始终竖直向上d 电梯对乘客的作用力先指向前上方 再竖直向上 解析 乘客先有斜向上的加速度再匀速 故乘客先超重后既不超重又不失重 选项b错误 匀速运动阶段乘客受竖直方向的重力与支持力作用而平衡 不受摩擦力 选项a错误 乘客在加速阶段受电梯的作用力与重力作用 合力沿平行电梯斜面向上 重力竖直向下 故电梯对乘客的作用力斜向前上方 选项d正确 答案 d 2 2015 洛阳高三上学期模拟 如图所示 在光滑水平面上叠放着a b两物体 已知ma 6kg mb 2kg a b间动摩擦因数 0 2 在物体a上系一细线 细线所能承受的最大拉力是20n 现水平向右拉细线 g取10m s2 则 a 当拉力f12n时 a相对b滑动c 当拉力f 16n时 b受a的摩擦力等于4nd 无论拉力f多大 a相对b始终静止 答案 c 高考题组 3 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 解析 手掌平托物体由静止开始竖直向上运动直至将物体抛出前的过程中 物体与手掌相对静止 先向上加速运动后减速运动 即物体先处于超重状态后处于失重状态 故a b均错 物体离开手的瞬间 手的加速度必须向下且大于重力加速度 故c错d对 答案 d 答案 bcd 新题快递 5 在光滑水平面上 a b两小球沿水平面相向运动 当小球间距小于或等于l时 受到大小相等 方向相反的相互排斥的恒力作用 小球间距大于l时 相互排斥力为零 小球在相互