高考物理一轮总复习课件13.ppt

1 第3讲牛顿运动定律应用 第三章 牛顿运动定律 2 一 超重与失重1 有关概念视重 悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力 一般指测量仪器的读数 叫物体的视重 超重 视重大于实际重力的现象 失重 视重小于实际重力的现象 3 2 产生超重和失重的条件当物体有竖直向上的加速度时 处于超重状态 当物体有竖直向下的加速度时 处于失重状态 当物体的竖直向下的加速度为g时 处于完全失重状态 4 3 注意事项 1 物体处于超重或失重状态时 重力并没有变化 2 处于完全失重状态时 由重力产生的一切现象消失 如浸在液体中的物体不受浮力 天平不能称物体质量等 3 发生超重或失重现象只决定于物体加速度的方向 与物体的速度方向无关 5 下列说法中正确的是 a 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态b 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态c 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态d 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 思考1 b 6 发生超重或失重现象只决定于物体加速度的方向 蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度方向都是竖直向下的 都处于失重状态 7 二 连接体问题两个或两个以上的物体在力的作用下共同运动 称为连接体 解决连接体问题的基本方法是先对整体应用牛顿第二定律求共同加速度 整体法 再对某一部分应用牛顿第二定律求有关作用力 隔离法 所谓 整体求加速度 隔离求力 8 如图3 3 1所示 质量为2m的物体a与水平地面的摩擦可忽略不计 质量为m的物体b与地面的动摩擦因数为 在已知水平推力f作用下 ab做加速运动 则a和b之间的作用力为 对ab整体有 f mg 3ma 故 隔离b有 n mg ma 代入a可求得 图3 3 1 思考2 9 一质量为m的人站在电梯中 电梯加速上升 加速度大小为 g为重力加速度 人对电梯底部的压力为 a b 2mgc mgd 牛顿第二定律 超重和牛顿第三定律 d 10 根据牛顿第二定律可知 当电梯加速上升时 人处于超重状态 分析人的受力情况可知 人受到了重力和电梯板的支持力的作用 设电梯底板对人的支持力为n 则有n mg ma 代入数据a 解得 根据牛顿第三定律 人对电梯底板的压力为 正确选项为d 11 本题可以分解摩擦力f和支持力n 在水平方向和竖直方向列两个方程 然后解得f和n的表达式 选出正确答案 但分解加速度要简单一些 12 对物体进行受力分析如图 三力的合力使物体向上加速运动 在沿斜面向上的方向 有f mgsin masin 即f m g a sin 在垂直斜面的方向 有n mgcos macos 即n m g a cos 当 一定时 a越大 f和n都越大 当a一定时 越大 f越大 n越小 正确答案为bc 13 放在水平地面上的一物块 受到方向不变的水平推力f的作用 f的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图3 3 7所示 取重力加速度g 10m s2 由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 图3 3 7 a 14 a m 0 5kg 0 4b m 1 5kg c m 0 5kg 0 2d m 1kg 0 2牛顿第二定律和图象处理 由v t图象和f t图象可知 物块在0 2s内静止 15 2 4s内做匀加速运动 加速度为a 2m s2 f 3n f mg ma 4 6s内做匀速运动 mg 2n由以上各式得m 0 5kg 0 4 16 如图3 3 8所示 质量m 10kg的小球挂在倾角 37 的光滑斜面的固定铁杆上 当斜面和小球以的加速度向右匀加速运动时 小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大 当斜面和小球都以的加速度向右匀加速运动时 小球对绳的拉力和对斜面的压力又分别为多大 g 10m s2 图3 3 8 17 牛顿第二定律和临界状态分析 开始当加速度为零时 小球受到绳的拉力f 斜面的弹力fn及重力g平衡 随着向右的加速度逐渐变大 f将变大 fn将变小 当加速度增大到某一个值 fn将变到零 这时小球与斜面只接触而无挤压 我们称这时的状态是临界状态 有无fn的一个转折点 如果加速度再继续增大 则小球将脱离斜面向后飘起 18 19 先求出临界状态时的加速度 这时fn 0 受力图如图甲所示 故fsin mg 竖直 fcos ma0 水平 所以当斜面和小球以a1向右匀加速运动时 由于a1 a0 可知这时小球与斜面间有弹力 所以其受力图如图乙所示 故有f1cos fnsin ma1 水平 f1sin fncos mg 竖直 20 所以f1 100n fn 50n 当斜面和小球以a2向右匀加速运动时 由于a2 a0 可知这时小球已脱离斜面 所以其受力图如图丙所示 故有f2sin mg 竖直 f2cos ma2 水平 两式平方相加 可得 21 所以当以加速度a1运动时 小球对绳的拉力为100n 对斜面的压力为50n 当以加速度a2运动时 小球对绳的拉力为200n 对斜面的压力为0 22 系统的加速度大小可由系统沿绳运动方向的受力情况来求 求绳中的张力时必须把物体a c b隔离开 此题是由整体的受力情况来求加速度 绳中张力用隔离法求解 以a b c系统为研究对象 其所受的外力在绳的方向上 有mbg ma mc g ma mb mc a 23 则系统的加速度为设a c间绳的张力为f 以c为研究对象 则有f1 mcg mca 24 所以f1 mca mcg mc a g 1 3 75 0 25 10 n 6 25n设a b间的张力为f 以a c为研究对象有f2 ma mc g ma mc a所以f2 ma mc a ma mc g 2 1 3 75 0 25 2 1 10 n 18 75n 25 如图3 3 10所示 质量m 10kg的斜面abc静置于粗糙水平地面上 动摩擦因数 0 02 斜面倾角 30 一质量m 1 0kg的物块由静止开始沿斜面下滑 当滑行路程s 1 4m时 其速度v 1 4m s 在这过程中斜面没有动 求地面对斜面abc的摩擦力的大小与方向 重力加速度取g 10m s2 灵活使用 整体法 与 隔离法 图3 3 10 26 解法一 先隔离物块m 根据运动学公式v2 2as 求得可见物块受到沿斜面向上的滑动摩擦力 如图 a 所示 27 对物块利用正交分解法 由牛顿第二定律平行斜面方向 mgsin f ma垂直斜面方向 f1 mgcos 0对斜面abc 它的受力如图 b 所示 其中假设地面对斜面的摩擦力f 方向向左 斜面静止时f fcos f1sin 0解得计算表明f 的方向与假设方向是一致的 水平向左 28 解法二 把物块和斜面视为一个系统 此系统内的物块m具有水平向左的加速度ax acos 此时物块和斜面的相互作用力弹力和摩擦力均为内力 只有系统