《高考风向标》高考物理一轮复习 专题三 第3讲 牛顿运动定律的应用课件.ppt

第3讲 牛顿运动定律的应用 考点1 动力学的两类基本问题 2 第二类问题 根据物体的运动情况确定物体的受力情况 其解题基本思路是 分析清楚物体的运动情况 性质 已知条件等 选用运动学公式求出物体的加速度 再利用牛顿第二定律求力 3 在处理力和运动的两类基本问题时 关键在于加速度a 加速度是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁 可画方框图如下 4 应用牛顿运动定律解题的一般步骤 1 确定研究对象 可根据题意选某一物体或几个物体组成的系统为研究对象 有的物体虽是涉及对象但受力或运动情况不明不能选为研究对象 需要根据牛顿第三定律转移研究对象分析 2 全面分析研究对象的受力情况 正确画出受力示意图 3 全面分析研究对象的运动情况 画出运动过程示意简图 特别注意 若所研究运动过程的运动性质 受力情况并非恒定不变时 则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析 4 利用牛顿第二定律 在已知受力情况时 或运动学公式 在 运动情况已知时 求出加速度 5 利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理 量 各物理量统一用国际单位制单位 1 单选 一物体初速度v0 5m s 沿着倾角37 的斜面匀加速向下运动 若物体和斜面间的动摩擦因数为0 25 求3秒 c 末的速度 斜面足够长 a 12m sc 17m s b 15m sd 20m s 2 用一水平恒力将质量为250kg的木箱由静止开始沿水平地面推行50m 历时10s 若物体受到阻力是物重的0 1倍 则外加的推力多大 g取10m s2 教师参考 备选题 以初速度v0竖直上抛一个质量为m的 物体 设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变 物体经过时间t到达最高点 求 1 物体由最高点落回原地所用时间t1 2 物体落回原地时的速度v1的大小 解 物体的运动分为上升阶段和下降阶段 再分析这两个 阶段物体的受力情况和运动情况 取向上为正 上升阶段 体受重力mg和空气阻力f 方向都向下 由牛 顿第二定律得 mg f ma 考点2 超重和失重 1 超重和失重的定义 大于 1 超重 物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 物 体所受重力的现象 小于 2 失重 物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 物体所受重力的现象 3 完全失重 物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 为 的现象 零 2 发生超重或失重现象的条件 上 加速 1 发生超重现象的条件 具有向 的加速度 如物体向 上做 运动或向下做 运动 减速 下 2 发生失重现象的条件 具有向 的加速度 如物体做 向上 运动或向下 运动 减速 加速 3 拓展 物体运动时 只要加速度具有向上的分量 物体就处于超重状态 同理只要加速度具有向下的分量 物体就处于失重状态 3 超重和失重的本质 超重和失重在本质上并不是物体受到的重力 实重 发生了变化 而是物体在竖直方向有加速度时 物体对支持物的压力或对悬绳的拉力 视重 发生了变化 即看起来好象物体的重力变了 但实际上物体的重力并没有发生变化 d 3 单选 下列关于超重和失重的说法中 正确的是 a 物体处于超重状态时 其重力增加了b 物体处于完全失重状态时 其重力为零c 物体处于超重或者失重状态时 其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了d 物体处于超重或者失重状态时 其质量和受到的重力都没有发生变化 解析 不管是超重还是失重 发生变化的是视重 而物体的实际重力并没有变化 衡量物体惯性大小的因素为物体的质量 超重和失重时物体的质量均无变化 所以惯性也未变化 因此正确答案为d 4 单选 某同学站在体重计上 在他迅速下蹲的过程中体 重计示数将 d a 始终变小b 始终变大c 先变大 后变小 最后等于他的重力d 先变小 后变大 最后等于他的重力 解析 该同学下蹲过程中先加速下降 后减速下降 在加速下降过程中 其加速度方向向下 人处于失重状态 体重计示数小于人的重力 在减速下降过程中 其加速度方向向上 人处于超重状态 体重计示数大于人的重力 人最后蹲在体重计上静止时体重计示数等于人的重力 考点3 应用牛顿运动定律的方法 1 正交分解法 当物体的受力情况较复杂时 根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系 利用正交分解法来解 2 整体法和隔离法解决力学问题时 为解题方便 常将研究对象与其他物体隔离出来进行受力分析 应用相应的定律来分析求解 这种方法称为隔离法 但有时又要以整体为研究对象 此时要求整体内部有相同的加速度 然后对整体进行研究 这种方法称为整体法 整体法和隔离法在解题中往往是交替使用 1 对于系统中各物体的加速度都相同的连接体问题 由于在系统中将各物体看成一个整体 可先分析整体的受力情况和运动情况 然后根据牛顿第二定律 求出整体所受外力的某一未知力或加速度 若要求系统中两个物体间的作用力 则应用隔离法 将系统中的一个物体从系统隔离出来 进行受力分析 然后根据牛顿第二定律 求出相互作用力中的某一个未知力 这类问题是整体法和隔离法交替应用来解决的 2 对于系统中各物体的加速度各不相同 如在系统中有一个物体加速运动 另一个物体静止 且相互作用 这类问题应采用牛顿第二定律和平衡条件联立来求解 应用隔离法 通过对某一物体的分析 应用牛顿第二定律 或平衡条件 求出两物体间的作用力 再过渡到另一物体上 应用平衡条件 或牛顿第二定律 求出最后结果 5 单选 两个质量相同的物体1和2紧靠在一起放在光滑水平桌面上 如图3 3 1所示 如果它们分别受到水平推力 c f1和f2 且f1 f2 则1施于2的作用力的大小为 图3 3 1 图13 6 如图3 3 2所示 质量为0 5kg的物体在与水平面成30 角的拉力f作用下 沿水平桌面向右做直线运动 经过0 5m的距离速度由0 6m s变为0 4m s 已知物体与桌面间的动摩擦因数 0 1 求作用力f的大小 g 10m s2 图3 3 2 解 对物体受力分析 建立直角坐标系如图14 图14 热点1 连接体问题 例1 在2008年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图3 3 3所示 设运动员的质量为65kg 吊椅的质量为15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度取g 10m s2 当运动员与吊椅一起正以加速度a 1m s2上升时 试求 图3 3 3 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 解析 解法一 1 设运动员受到绳向上的拉力为f 由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等 吊椅受到绳的拉力也是f 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图3 3 4甲所示 则有 2f m人 m椅 g m人 m椅 a 甲 乙 图3 3 4 解得f 440n 由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力 f 440n 2 设吊椅对运动员的支持力为fn 对运动员进行受力分析 如图乙所示 则有 f fn m人g m人afn 275n 由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力为275n 解法二 设运动员和吊椅的质量分别为m和m 运动员竖直向下的拉力为f 对吊椅的压力大小为fn 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为f 吊椅对运动员的支持力为fn 分别以运动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律 f fn mg maf fn mg ma由 得f 440n fn 275n 连接体问题是牛顿第二定律应用中的重点 体现在 多个物体相对静止 一起运动时 可以把这些相对静止的物体看做连接体 连接体中的每一部分都具有相同的加速度 同时 有些情况 比如带有滑轮的题目中 也可以把连接体问题看成两个物体具有大小相同的加速度的问题来求解 要点是连接体中 整体的加速度与其中每一个个体的加速度均相同 1 双选 2010年东莞一中模拟 如图3 3 5所示 a b两物体质量分别为ma mb 紧靠着放在光滑水平面上 现用水 平力f推a 用fn表示a对b的压力 以下判断正确的是 a 若ma mb 则fn fb 若ma mb 则fnmb 则fnmb 则fn f bc 图3 3 5 解析 本题无需计算 由于整体与b的加速度相同 故整体受的合外力f一定大于b受的合外力 故选择b c 热点2 超重和失重 例2 双选 广东六校2011届高三联考 如图3 3 6所示 轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上 弹簧下端悬挂一个小铁球 在电梯运行时 乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了 这一现象表明 图3 3 6a 电梯一定是在下降b 电梯可能是在上升c 电梯的加速度方向一定是向下d 乘客一定处在超重状态 bd 解析 电梯静止时 弹簧的拉力和小铁球所受重力相等 现在 弹簧的伸长量变大 则弹簧的拉力变大 小铁球的合力方向向上 加速度方向向上 小铁球处于超重状态 但是电梯的运动方向可能向上也可能向下 故选bd 由于超重失重在现实生活中常见 所以高考比较注 重本部分的考察 要注意的是 超重 失重只是两个现象 并不能用超重和失重现象来直接解决问题 解决超重失重的问题最终还是利用牛顿第二定律的知识 2 双选 2010年广东实验中学高三月考 在最近的校运会上 体重为m 50kg的小维在最后一次以背越式成功地跳过了1 80米的高度夺得高三级跳高冠军 他成为了我们心中的偶像 如果忽略空气阻力 则下列关于小维跳高过程中的说法正确的 有 ac a 小维下降过程处于失重状态b 小维起跳以后在上升过程处于超重状态c 小维起跳时地面对他的支持力大于他的重力d 小维起跳时地面对他的支持力小于他的重力 解析 忽略空气阻力 跳高过程可以看成竖直上抛运动 全过程具有向下的加速度 上升过程和下落过程都处于完全失重状态 故a正确 b错误 跳高运动员要从地面跳起 必须具有竖直向上的加速度 所以地面给运动员的支持力必须大于运动员的重力 故c正确 易错点 整体法和隔离法的应用 例1 如图3 3 7 m和m保持相对静止 一起沿倾角为 的光滑斜面下滑 则m和m间的摩擦力大小是多少 图3 3 7 错解分析 错解 以m为研究对象 如图3 3 8 物体受重力mg 支持力n 摩擦力f 如图建立坐标有 图3 3 8 再以m m为研究对象分析受力 如图3 3 9 图3 3 9 m m g sin m m a 据式 解得f 0 所以m与m间无摩擦力 造成错解主要是没有好的解题习惯 只是盲目的模仿 似乎解题步骤不少 但思维没有跟上 要分析摩擦力就要找接触面 摩擦力方向一定与接触面相切 这一步是堵住错误的起点 犯以上错误的客观原因是思维定势 一见斜面就觉得摩擦力应沿斜面方向 归结还是对物理过程分析不清 正确解析 因为m和m保持相对静止 所以可以将 m m 整体视为研究对象 受力分析 如图3 3 9 建立坐标 根据牛顿第二定律列方程 x m m gsin m m a 解得a gsin 方向沿斜面向下 因为要求m和m间的相互作用力 再以m为研究对象 受力如图3 3 10 图3 3 10 因为m m的加速度是沿斜面方向 需将其分解为水平方向和竖直方向 如图3 3 11 图3 3 11 此题可以视为连接体问题 连接体问题对在解题过 程中选取研究对象很重要 有时以整体为研究对象 有时以单个物体为研究对象 整体作为研究对象可以将不知道的相互作用力去掉 单个物体作研究对象主要解决相互作用力 单个物体的选取应以它接触的物体最少为最好 如m只和m