高考物理 专题三 牛顿运动定律课件.ppt

知识点一牛顿第一定律1 牛顿第一定律 1 它揭示了一切物体都具有的一种基本属性 2 它揭示了运动和力的关系 力是 物体运动状态的原因 而不是 物体运动状态的原因 惯性 改变 维持 2 对惯性的理解 1 一切物体都有惯性 与物体的 及 无关 2 是物体惯性大小的唯一量度 3 对牛顿第一定律的理解 1 提出了力的概念 力是使物体产生加速度的原因 2 导出了惯性的概念 惯性反映了物体运动状态改变的难易程度 受力情况 运动状态 质量 3 描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态 是一种理想化状态 物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的 所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在f合 0时的特例 4 惯性与惯性定律的不同 惯性不是力 惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质 惯性定律 牛顿第一定律 则反映物体在一定条件下的运动规律 易错防范 1 惯性是物体的固有属性 一切物体都有惯性 2 惯性是一种惯性力 3 力是改变物体加速度的原因 知识点二牛顿第三定律1 内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小 方向 作用在同一条直线上 相等 相反 2 一对作用力 反作用力和一对平衡力的联系和区别 同一条直线 两个不同 同一个 一定相同 不一定相同 知识点三牛顿第二定律1 内容物体的加速度跟物体的 成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向跟 的方向相同 2 表达式 f合 ma 该表达式只能在国际单位制中成立 因为公式f合 kma只有在 中才有k 1 合外力 国际单位 合外力 3 物理意义反映物体运动的加速度的大小 方向与所受合外力的关系 且这种关系是 的 4 力的单位当质量的单位为 加速度的单位为 时 力的单位为n 即1n 1kg m s2 5 牛顿第二定律的适用范围 1 只适用于相对于地面 的参考系 惯性系 2 只适用于 相对于微观粒子 相对于光速 的物体 瞬时 kg m s2 静止或匀速直线运动 宏观 低速 名师助学 牛顿第二定律的 五性 知识点三超重 失重问题1 实重与视重的比较 mg 加速 减速 m g a 减速 加速 m g a 2 对超重 失重的理解注意以下几点 1 超重 物体的加速度方向是竖直向上的 物体并不一定是竖直向上做加速运动 也可能是竖直向下做减速运动 失重 物体的加速度方向是竖直向下的 物体既可以是向下做加速运动 也可以是向上做减速运动 2 若物体不在竖直方向上运动 但只要其加速度在竖直方向上有分量 即ay 0 则也存在超重 失重现象 3 当物体处于完全失重状态时 重力只产生使物体具有a g的加速度效果 不再产生其他效果 4 物体处于超重或失重状态时 物体的重力始终存在 大小也没有变化 5 发生超重或失重现象与物体的速度无关 只取决于加速度的方向 6 在完全失重的状态下 平时一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如单摆停摆 天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液体柱不再具有由重力产生的向下的压强等 名师助学 判断超重和失重现象的 三 方法 要点一加速度和合力的瞬时性问题 突破指南 求解此类问题 关键在于确定所求时刻物体受到的作用力 还要注意分析物体在该时刻前后的受力情况及运动状态变化情况 再由牛顿运动定律求出瞬时加速度 1 轻质刚性绳 或轻杆 接触面 产生弹力时形变很不明显 几乎没有 当条件改变时 不需要恢复时间 弹力可以发生突变 一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 2 轻质弹簧 或橡皮绳 产生弹力时有明显的形变 条件改变时形变恢复需要时间 所以对两端约束的弹簧弹力不能突变 一端约束的弹簧与轻绳模型相似 在瞬间问题中 其弹力的大小往往可以看成是不变的 典例1 如图所示 质量为m的物块甲置于竖直放置在水平面上的轻弹簧上处于静止状态 若突然将质量为2m的物块乙无初速地放在物块甲上 则在物块乙放在物块甲上后瞬间 物块甲 乙的加速度分别为a甲 a乙 当地重力加速度为g 以下说法正确的是 答案d 借题发挥 分析瞬时性问题的技巧 1 分析物体的瞬时问题 关键是分析瞬时前后的受力情况和运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 2 注意区别 轻绳 和 轻弹簧 两种模型的力学特征 要点二两类典型的动力学问题 突破指南 动力学问题就是研究力和运动的关系 试题不外乎两类 1 已知运动求力 2 已知力求运动 联系力与运动的纽带是加速度 解决这两类问题的思路如下 典例2 2015 辽宁协作体摸底 如图所示 质量m 2kg的物体静止于水平地面的a处 a b间距l 20m 用大小为30n 沿水平方向的外力拉此物体 经t0 2s拉至b处 已知cos37 0 8 sin37 0 6 取g 10m s2 1 求物体与地面间的动摩擦因数 2 用大小为30n 与水平方向成37 的力斜向上拉此物体 使物体从a处由静止开始运动并能到达b处 求该力作用的最短时间t 解题探究 1 求解第 1 问时 如何求物体运动的加速度 2 求解第 2 问时 如何求物体运动的加速度 3 物体做怎样的运动时 力f的作用时间最短 提示 1 已知v0 0 l 20m和t0 2s可通过运动学公式求物体运动的加速度 2 已知力f可确定物体的加速度 进而应用牛顿第二定律求解加速度 3 施加力f后物体做匀加速直线运动 之后撤去力f 物体做匀减速直线运动 到达b点时速度恰好减为零 答案 1 0 5 2 1 03s 借题发挥 多过程问题分析技巧 要点三利用整体法与隔离法求解动力学中的连接体问题 突破指南 1 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 分析整体受到的合外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 2 隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同 或者要求出系统内各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 3 整体法 隔离法的交替运用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3 如图所示 一夹子夹住木块 在力f作用下向上提升 夹子和木块的质量分别为m m 夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f 若木块不滑动 力f的最大值是 思路点拨本题是已知连接体内物体的作用力 因此求解的基本思路应为 答案a 借题发挥 动力分配原理如图甲 乙所示的情景中 无论地面或斜面是否光滑 只要力f拉着物体m1 m2一起加速 总有f内 f 即动力的效果按与质量成正比的规律分配 要点四动力学中的图象问题 突破指南 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 4 解读图象的另一有效途径是根据图象模拟出相关的物理情境 把抽象的图象转化为具体形象的物理模型 物理模型能帮助建立清晰的物理情景 使问题由难化易 由繁化简 典例4 多选 2012年11月 歼15 舰载机在 辽宁号 航空母舰上着舰成功 图甲为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图 飞机着舰并成功钩住阻拦索后 飞机的动力系统立即关闭 阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力 使飞机在甲板上短距离滑行后停止 某次降落 以飞机着舰为计时零点 飞机在t 0 4s时恰好钩住阻拦索中间位置 其着舰到停止的速度 时间图线如图乙所示 假如无阻拦索 飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m 已知航母始终静止 重力加速度的大小为g 则 甲 乙 a 从着舰到停止 飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1 10b 在0 4 2 5s时间内 阻拦索的张力几乎不随时间变化c 在滑行过程中 飞行员所承受的加速度大小会超过2 5gd 在0 4 2 5s时间内 阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变 解题探究 1 在v t图象中如何确定物体的位移 2 0 4 2 5s内飞机的加速度是否变化 阻拦索间的夹角如何变化 提示 1 可通过图线与t轴所夹的面积来求解 2 在v t中图线斜率不变 即加速度不变 阻拦索间的夹角变小 答案ac 借题发挥 求解图象问题的技巧 要点五动力学中的临界极值问题 突破指南 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 2 临界或极值条件的标志 a 当f3 mg时 a相对b滑动d 无论f为何值 b的加速度不会超过 g 答案bcd 借题发挥 动力学中的典型临界条件 一 物理思想方法 求解牛顿运动定律问题的四种技法1 假设法假设法是求解物理问题的一种重要方法 用假设法解题 一般依题意从某一假设入手 然后利用物理规律得出结果 再进行适当的讨论 从而得到正确答案 典例1 如图所示 在建筑工地 民工兄弟用两手对称水平使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3m 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 a fb 2 fc m g a d m g a 解析由于a b相对静止 故a b之间的摩擦力为静摩擦力 a b错误 设民工兄弟对a b在竖直方向上的摩擦力为f 以a b整体为研究对象可知在竖直方向上有2f m 3m g m 3m a 设b对a的摩擦力方向向下 大小为f 对a由牛顿第二定律有f f mg ma 解得f m g a d正确 c错误 答案d 点评 根据题中的条件不能直观地分析出物体所受的摩擦力方向 因此采用假设法 设摩擦力沿某一方向 如果为正值说明与假设的方向相同 如果为负值则说明与假设的方向相反 2 分解加速度法在应用牛顿第二定律解题时 常常不分解加速度而分解力 但有一些题目分解加速度求解更加方便 简单 典例2 2015 吉林省吉林市质检 如图所示 a b两物块叠放在倾角为 的固定斜面上 a的上表面呈水平 现用一外力f推着a 使a b一起沿斜面向上加速 已知加速度大小为a b的质量为m 求 b受到的支持力和摩擦力 解析对b受力分析如图 答案mg masin macos 3 图象法如果物体受到的合力是大小不变 方向周期性变化的变力 则可根据题目给出的物理量之间的关系 作出函数图象 然后根据图象的物理意义解答 典例3 2015 江苏南京调研 一水平的浅色长传送带上放置一煤块 可视为质点 煤块与传送带之间的动摩擦因数为 初始时 传送带与煤块都是静止的 现让传送带以恒定的加速度a0开始运动 当其速度达到v0后 便以此速度做匀速运动 经过一段时间 煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后 煤块相对于传送带不再滑动 求此黑色痕迹的长度 答案见解析 4 等效法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 典例4 2015 吉林公主岭一中月考 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 点评 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 二 物理模型 传送带模型1 水平传送带模型 2 倾斜传送带模型 1 通过计算说明工件在传送带上做什么运动 2 求工件从p点运动到q点所用的时间 答案 1 先匀加速运动0 8m 然后匀速运动3 2m 2 2 4s 方法点拨 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 三 物理模型 滑块 木板模型 1 模型特点上 下叠放两个物体 并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 2 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 设板长为l 滑块位移为x1 滑板位移为x2 同向运动时 l x1 x2 反向运动时 l x1 x2 3 建模指导 审清题目巧解题 典例6 2015 云南一检 如图所示 木板静止于水平地面上 在其最右端放一可视为质点的木块 已知木块的质量m 1kg 木板的质量m 4kg 长l 2 5m 上表面光滑 下表面与地面之间的动摩擦因数 0 2 现用水平恒力f 20n向右拉木板 g取10m s2 求 1 木板加速度的大小 2 要使木块能滑离木板 水平恒力f作用的最短时间 3 如果其他条件不变 假设木板的上表面粗糙 其上表面与木块之间的动摩擦因数为 1 0 3 欲使木板能从木块的下方抽出 对木板施加的拉力应满足什么条件 4 若木板的长度 木块的质量 木板的上表面与木块之间的动摩擦因数 木板与地面间的动摩擦因数都不变 只将