【优化方案】高考物理总复习 第三章第三节 牛顿运动定律的综合应用课件 新人教版必修1.ppt

第三节牛顿运动定律的综合应用 一 超重和失重1 超重 1 物体对水平支持物的压力 或对竖直悬挂物的拉力 物体所受重力的情况称为超重现象 大于 2 产生条件 物体具有 的加速度 2 失重 1 物体对水平支持物的压力 或对竖直悬挂物体拉力 物体所受重力的情况称为失重现象 向上 小于 2 产生条件 物体具有 的加速度 3 完全失重物体对水平支持物的压力 或对竖直悬挂物的拉力 的情况称为完全失重现象 向下 为零 4 视重当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时 弹簧测力计或台秤的示数称为视重 视重大小等于秤所受的拉力或压力 特别提示 1 物体超重或失重时 所受重力并没有变化 2 物体是处于超重状态还是失重状态 与物体的速度没有关系 二 解答连结体问题的常用方法1 整体法当系统中各物体的 相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于各物体的 当整体受到的外力已知时 可用 求出整体的加速度 加速度 质量之和 牛顿第二定律 2 隔离法从研究的方便出发 当求解系统内物体间 时 常把物体从系统中 出来 进行分析 依据牛顿第二定律列方程 3 外力和内力 相互作用力 隔离 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 将转换为隔离体的 外力 内力 内力 外力 一 对超重和失重的理解1 不论超重 失重或完全失重 物体的重力并没改变 只是 视重 大于重力或小于重力 超 和 失 的多少取决于物体的质量和物体在竖直方向的加速度 其大小为ma 2 如果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 3 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 4 在完全失重状态下 由于重力产生的一切现象都不存在了 例如 物体对水平支持面没有压力 对竖直悬线没有拉力 不能用天平测物体的质量 液柱不产生压强 在液体中的物体不受浮力等等 特别提醒 1 由物体处于失重或超重状态 可判断加速度的方向为向下或向上 但并不能确定物体的速度方向 2 如果系统内有的物体向上加速 有的物体向下加速 此时可考虑整体质心加速度的方向 来判断系统是处于失重还是超重 即时应用1 在图3 3 1中 a为电磁铁 c为胶木秤盘 a和c 包括支架 的总质量为m1 b为铁片 质量为m2 整个装置用轻绳悬挂于o点 当电磁铁通电 铁片被吸引加速上升的过程中 轻绳上拉力f的大小为 图3 3 1 a f m1gb m1g m1 m2 g解析 选d 对整体应用牛顿运动定律 选取a b c为系统 b向上加速 整体处于超重状态 f m1 m2 g 选d 二 整体法与隔离法选取的原则系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题 系统内物体的加速度可以相同 也可以不相同 对该类问题处理方法如下 1 隔离法的选取 1 适用情况 若系统内各物体的加速度不相同 且需要求物体之间的作用力 2 处理方法 把物体从系统中隔离出来 将内力转化为外力 分析物体的受力情况和运动情况 并分别应用牛顿第二定律列方程求解 隔离法是受力分析的基础 应重点掌握 2 整体法的选取 1 适用情况 若系统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 2 处理方法 把系统内各物体看成一个整体 当成一个质点 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 若系统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 特别提醒 运用整体法分析问题时 系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同 如果系统内各物体的加速度仅大小相同 如通过滑轮连接的物体 应采用隔离法求解 即时应用2 如图3 3 2所示 两块粘连在一起的物块a和b 质量分别为ma和mb 放在光滑的水平桌面上 同时给它们施加方向如图所示的推力fa和拉力fb 已知fa fb 则a对b的作用力 a 必为推力b 必为拉力c 可能为推力 也可能为拉力d 不可能为零 图3 3 2 2012 北京西城模拟 如图3 3 3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 图3 3 3 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 解析 体重计的示数最大应该是处于超重状态 加速度向上 a错误 d错误 利用牛顿第二定律得 f mg ma f mg ma 加速度大的体重计的示数大 b正确 c错误 答案 b 变式训练1 2012 广雅联考 一枚火箭由地面竖直向上发射 其速度和时间的关系图线如图3 3 4所示 则 图3 3 4 a t3时刻火箭距地面最远b t2 t3时间内 火箭在向下降落c t1 t2时间内 火箭处于超重状态d 0 t3时间内 火箭始终处于失重状态 解析 选ac 因v t图象的面积表示位移 所以t3时刻火箭距地面最远 a正确 t2 t3时间内 火箭在减速上升 b错误 t1 t2时间内 火箭的加速度竖直向上 火箭处于超重状态 c正确 只有在t2 t3时间内 加速度为负 竖直向下 火箭处于失重状态 d错误 如图3 3 5所示 质量为m的木箱放在水平面上 木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球 开始时小球在杆的顶端 由静止释放后 小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的一半 即a g 则小球在下滑的过程中 木箱对地面的压力为 图3 3 5 解析 法一 隔离法 取小球为研究对象 受重力mg 摩擦力ff 如图3 3 6甲所示 据牛顿第二定律得 mg ff ma 取木箱为研究对象 受重力mg 地面支持力fn及小球给予的摩擦力ff 如图乙所示 据物体平衡条件得 图3 3 6 答案 b 规律总结 1 加速度相同的连接体问题 既可以用隔离法也可以用整体法解决 加速度不同的连接体问题也能用整体法来研究 2 用整体法时要分清内力 外力 变式训练2如图3 3 7所示 质量为m的框架放在水平地面上 一轻弹簧上端固定在框架顶端 下端固定一个质量为m的小球 小球上下振动时 框架始终没有弹起 当框架对地面压力为零瞬间 小球的加速度大小和方向为 图3 3 7 满分样板18分 如图3 3 8所示 在光滑的水平面上停放着小车b 车上左端有一小物体a a和b之间的接触面前一段光滑 后一段粗糙 且后一段的动摩擦因数 0 4 小车长l 2m a的质量ma 1kg b的质量mb 4kg 现用12n的水平力f向左拉动小车 当a到达b的最右端时 两者速度恰好相等 求a和b间光滑部分的长度 g取10m s2 图3 3 8 解题样板小车b从开始运动到小物体a刚进入小车b的粗糙部分的过程中 因小物体a在小车b的光滑部分不受摩擦力作用 故小物体