高考物理大一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第3课时 牛顿运动定律的应用创新课件.ppt

第3课时牛顿运动定律的应用 1 单位制 1 基本量 基本单位和导出单位 物理学的 在确定了物理量之间的数量关系的同时 也确定了物理量 间的关系 基本量概念 被选定的利用物理量之间的关系推导出其他物理量的 的 基本单位 的单位 导出单位由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位 关系式 单位 单位 物理量 基本物理量 关系式 2 单位制和国际单位制 单位制 单位和 单位一起组成单位制 国际单位制国际通用的 包括一切 领域的单位制 国际单位制中的基本单位以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位 基本 导出 计量 在力学范围内 国际单位制中的基本量为 相应的基本单位为 米 千克 kg 秒 安培 长度 质量 时间 米 千克 秒 2 超重和失重 1 超重 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 产生条件 物体具有 的加速度 2 失重 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 产生条件 物体具有 的加速度 3 完全失重 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 产生条件 物体的加速度a 方向竖直向下 大于 向上 小于 向下 等于零 g 思考判断 1 牛顿是基本单位 2 在国际单位制中 力的单位是根据牛顿第二定律定义的 3 超重就是物体所受的重力增大了 4 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 5 物体向上运动时处于超重状态 6 加速度大小等于g的物体处于完全失重状态 考点一单位制超重和失重 b 要点突破 1 实重与视重的比较 2 易错提醒 1 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 2 发生超重或失重现象与物体的速度无关 只决定于加速度的方向 3 尽管物体的加速度不在竖直方向 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 典例剖析 例1 2017 浙江新高考研究联盟联考 在天宫二号中工作的景海鹏和陈冬可以自由漂浮在空中 宇航员处于失重状态 下列分析正确的是 a 失重就是航天员不受力的作用b 失重的原因是航天器离地球太远 从而摆脱了地球的引力c 失重是航天器独有的现象 在地球上不可能有失重现象的存在d 正是由于引力的存在 才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动 解析失重时航天员仍受地球引力的作用 只是弹力为零而已 a b错误 失重在地球上也很普遍 它只是视重 即弹力 小于重力的现象 c错误 正是由于地球引力的存在 才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动 d正确 答案d 例2 某实验小组利用dis系统观察超重和失重现象 他们在学校电梯房内做实验 在电梯天花板上固定一个力传感器 测量挂钩向下 并在钩上悬挂一个重为10n的钩码 在电梯运动过程中 计算机显示屏上显示出如图所示图线 根据图线分析可得出的说法错误的是 a 图线显示力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况b 从时刻t1到t2 钩码处于失重状态 从时刻t3到t4 钩码处于超重状态c 电梯可能开始在15楼 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在1楼d 电梯可能开始在1楼 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在5楼 解析力传感器显示钩码对传感器的拉力大小 钩码对传感器的拉力与传感器对钩码的拉力是一对相互作用力 大小相等 故a正确 失重状态下重物对悬挂物的拉力小于物体的重力 超重状态下则相反 故b正确 从时刻t1到t2的这段时间内传感器对钩码的拉力小于钩码的重力 系统应具有向下的加速度 同理 t3到t4这段时间内系统应具有向上的加速度 c正确 d错误 答案d 方法总结 超重和失重现象判断的技巧 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0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 针对训练 1 2017 稽阳3月联考 下列单位中属于国际单位制中力学基本单位的是 a kg a sb n m sc cm g sd kg m s解析在国际单位制中 基本单位为kg m s a mol k cd 力学基本单位是kg m s 故d正确 答案d 2 有一种大型游戏器械 它是一个圆筒形大型容器 筒壁竖直 游客进入容器后靠筒壁站立 当圆筒开始转动后 转速加快到一定程度时 突然地板塌落 游客发现自己没有落下去 这是因为 a 游客处于超重状态b 游客处于失重状态c 游客受到的摩擦力等于重力d 筒壁对游客的支持力等于重力 解析人在竖直方向上处于平衡状态 重力和摩擦力是一对平衡力 并不是处于失重或超重状态 答案c 考点二动力学中图象问题 d d 要点突破 1 常见的图象有v t图象 a t图象 f t图象 f x图象 f a图象等 2 图象间的联系加速度是联系v t图象与f t图象的桥梁 3 分析图象问题时的关键 1 看清纵 横坐标所表示的物理量及单位 2 注意坐标原点是否从零开始 3 清楚图线的交点 斜率 面积等物理意义 4 对物体的受力情况和运动情况的分析 典例剖析 例1 2017 嘉兴期中 蹦极 是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力f的大小随时间t变化的情况如图所示 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 a 0 8gb gc 2gd 3g 解析由拉力与时间关系图象可以知道 人的重力等于0 6f0 而最大拉力为1 8f0结合牛顿第二定律有1 8f0 mg mam 解得am 2g 故c正确 a b d错误 答案c 例2 静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用 该力随时间变化的关系如图所示 则 a 物体在2s内的位移为零b 4s末物体将回到出发点c 2s末物体的速度为2m sd 物体一直在朝同一方向运动解析0 1s内物体匀加速运动 1 2s内沿原方向匀减速直线运动 2s末速度为零 然后重复上述过程 d正确 答案d 例3 质量为3kg的物体放在水平地面上 在水平恒力f的作用下做匀加速直线运动 4s末撤去此水平恒力f 物体运动的v t图象如图所示 求 1 物体在0 4s的加速度大小 2 物体在4 10s的位移大小 3 物体所受的摩擦力大小 答案 1 3m s2 2 36m 3 6n 方法总结 动力学图象问题处理方法看清坐标轴所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始 明确因变量与自变量间的制约关系 明确物理量的变化趋势 分析图线进而弄懂物理过程 写出相应的函数关系式 进而明确 图象与公式 图象与物体 间的关系 以便对有关物理问题作出准确判断 针对训练 1 2017 绍兴期中 一物体放在水平地面上 如图甲所示 已知物体所受水平拉力f随时间t的变化情况如图乙所示 物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示 则 a 滑动摩擦力为3nb 全过程克服摩擦力做功30jc 动摩擦因数为0 2d 物体的质量为1 5kg 答案b 2 如图 a 质量m 1kg的物体沿倾角 37 的固定粗糙斜面由静止开始向下运动 风对物体的作用力沿水平方向向右 其大小与风速v成正比 比例系数用k表示 物体加速度a与风速v的关系如图 b 所示 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 求 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 比例系数k 答案 1 0 25 2 0 84kg s 考点三动力学中的连接体问题及传送带模型 d d 要点突破 一 连接体问题分析1 连接体的分类 根据两物体之间相互连接的媒介不同 常见的连接体可以分为三大类 1 绳 杆 连接 两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起 2 弹簧连接 两个物体通过弹簧的作用连接在一起 3 接触连接 两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起 2 连接体的运动特点 轻绳 轻绳在伸直状态下 两端的连接体沿绳方向的速度总是相等 轻杆 轻杆平动时 连接体具有相同的平均速度 轻杆转动时 连接体具有相同的角速度 而线速度与转动半径成正比 轻弹簧 在弹簧发生形变的过程中 两端连接体的速率不一定相等 在弹簧形变最大时 两端连接体的速率相等 二 传送带问题分析1 水平传送带问题 求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断 判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度 也就是分析物体在运动位移x 对地 的过程中速度是否和传送带速度相同 物体的速度与传送带速度相同的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2 倾斜传送带问题 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况 从而确定其是否受到滑动摩擦力作用 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定滑动摩擦力的大小和方向 然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况 当物体速度与传送带速度相同时 物体所受的摩擦力的方向有可能发生突变 典例剖析 例1 如图所示 在光滑的水平地面上质量分别为m1和m2的木块a和b之间用轻弹簧相连 在拉力f作用下 以加速度a做匀加速直线运动 某时刻突然撤去拉力f 此瞬间a和b的加速度的大小分别为a1和a2 则 答案d 例2 如图所示 水平传送带a b两端相距x 4m 以v0 4m s的速度 始终保持不变 顺时针运转 今将一小煤块 可视为质点 无初速度地轻放至a端 由于煤块与传送带之间有相对滑动 会在传送带上留下划痕 已知煤块与传送带间的动摩擦因数 0 4 取重力加速度大小g 10m s2 则煤块从a运动到b的过程中 a 煤块从a运动到b的时间是2 25sb 煤块从a运动到b的时间是1 5sc 划痕长度是0 5md 划痕长度是1m 答案b 例3 如图所示 为传送带传输装置示意图的一部分 传送带与水平地面的倾角 37 a b两端相距l 5 0m 质量为m 10kg的物体以v0 6 0m s的速度沿ab方向从a端滑上传送带 物体与传送带间的动摩擦因数处处相同 均为0 5 传送带顺时针运转的速度v 4 0m s g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物体从a点到达b点所需的时间 2 若传送带顺时针运转的速度可以调节 物体从a点到达b点的最短时间是多少 答案 1 2 2s 2 1s 方法总结 分析传送带问题的关键 1 初始时刻 根据v物 v带的关系 确定物体的受力情况 进而确定物体的运动情况 2 根据临界条件v物 v带确定临界状态的情况 判断之后的运动形式 3 运用相应规律 进行相关计算 针对训练 1 如图所示 在光滑水平地面上 水平外力f拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动 小车质量为m 木块质量为m 加速度大小为a 木块和小车之间的动摩擦因数为 则在这个过程中 木块受到的摩擦力大小是 答案d 2 如图所示 水平传送带两端相距x 8m 工件与传送带间的动摩擦因数 0 6 工件滑上a端时速度va 10m s 设工件到达b端时的速度为vb 取g 10m s2 1 若传送带静止不动 求vb 2 若传送带顺时针转动 工件还能到达b端吗 若不能 说明理由 若能 求到达b点的速度vb 3 若传送带以v 13m s逆时针匀速转动 求vb及工件由a到b所用的时间 答案 1 2m s 2 能 2m s 3 13m s0 67s 考点四动力学中的临界极值问题 d d 要点突破 1 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 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 2 解答临界问题的三种方法 典例剖析 例1 一斜面放在水平地面上 倾角为 53 一个质量为0 2kg的小球用细绳吊在斜面顶端 如图所示 斜面静止时 球紧靠在斜面上 绳与斜面平行 不计斜面与水平面的摩擦 当斜面以10m s2的加速度向右运动时 求细绳的拉力及斜面对小球的弹力 g取10m s2 解析设小球刚刚脱离斜面时斜面向右的加速度为a 此时斜面对小球的支持力恰好为零 小球只受到重力和细绳的拉力 且细绳仍然与斜面平行 对小球受力分析如图所示 答案a 针对训练 1 如图所示 木块a的质量为m 木块b的质量为m 叠放在光滑的水平面上 a b之间的动摩擦因数为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 重力加速度为g 现用水平力f作用于a 则保持a b相对静止的条件是f不超过 答案c 2 一弹簧一端固定在倾角为37 的光滑斜面的底端 另一端拴住质量为m1 4kg的物块p q为一重物 已知q的质量为m2 8kg 弹簧的质量不计 劲度系数k 600n m 系统处于静止 如图所示 现给q施加一个方向沿斜面向上的力f 使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动 已知在前0 2s时间内 f为变力 0 2s以后 f为恒力 求力f的最大值与最小值 sin37 0 6 g 10m s2 答案最大值为72n 最小值为36n 1 下列有关力学单位制的说法正确的是 a 在力学的分析计算中 只能采用国际制单位 不能采用其他单位b 力学单位制中 选为基本单位的物理量有力 时间 质量c 力学单位制中 采用国际单位制的基本单位有千克 厘米 秒d 单位制中的导出单位可以用基本单位来表示 解析用公式进行计算时 如果已知量都采用国际单位制单位 计算结果一定是国际单位 也可以采用其他单位 故a错误 力学单位制中 选为基本单位的物理量有长