高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 牛顿运动定律 第三章 第3讲牛顿运动定律的综合应用 第三章 1 掌握超重 失重的概念 会分析超重 失重的相关问题 2 学会分析临界与极值问题 1 实重和视重 1 实重 物体实际所受的重力 与物体的运动状态 2 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 称为视重 视重大小等于弹簧测力计所受物体的 或台秤所受物体的 超重与失重 无关 示数 拉力 压力 2 超重 失重和完全失重的比较 大于 小于 等于零 竖直向上 竖直向下 竖直向下 a g m g a m g a 0 加速 减速 加速 减速 加速 减速 牛顿运动定律的应用 1 整体法 当连接体内 即系统内 各物体 时 可以把系统内的所有物体看成一个 分析其受力和运动情况 运用牛顿第二定律对 列方程求解的方法 2 隔离法 当求系统内物体间相互作用的内力时 常把某个物体从系统中 出来 分析其受力和运动情况 再用牛顿第二定律对 出来的物体列方程求解的方法 相对静止 整体 整体 隔离 隔离 3 外力和内力 1 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 2 应用牛顿第二定律列方程时不考虑 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转换为隔离物体的 外力 内力 内力 外力 答案 1 不管超重还是失重 物体本身重力并不变 2 减速上升和加速下降 物体加速度的方向均向下 物体对地板的压力小于物体的重力 处于失重状态 3 4 加速度竖直向下且等于g的物体 处于完全失重状态 5 6 7 站在台秤上的人下蹲过程 加速度先向下再向上 人先失重再超重 台秤的示数先减小后增大 答案 d解析 超重 失重 是指支持或悬挂它的物体的作用力大于 小于 重力 重力并没有变化 故a b错误 d正确 由牛顿第二定律知 超重时物体加速度向上 失重时加速度向下 与速度方向无关 故c错误 答案 ab 解析 物体处于失重状态 加速度方向一定竖直向下 但速度方向可能向上 也可能向下 故a对 c d错 由mg n ma可知台秤示数减少ma 选项b对 答案 a解析 不计空气阻力 则a b均处于完全失重状态 在上升和下降过程中 a对b的压力一定都为零 a正确 超重与失重现象 1 超重并不是重力增加了 失重并不是重力减小了 完全失重也不是重力完全消失了 在发生这些现象时 物体的重力依然存在 且不发生变化 只是物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 发生了变化 即 视重 发生变化 2 只要物体有向上或向下的加速度 物体就处于超重或失重状态 与物体向上运动还是向下运动无关 3 尽管物体的加速度不是在竖直方向 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 思路引导 1 超重和失重现象判断的依据是什么 2 什么情况下物体处于完全失重状态 答案 1 依据加速度的方向进行判断 物体加速度方向向上处于超重状态 加速度方向向下处于失重状态 2 物体加速度大小等于重力加速度的大小且方向竖直向下时处于完全失重状态 解析 在汽车驶过拱形桥顶端时 由重力和支持力的合力提供汽车做圆周运动的向心力 合力向下 所以支持力小于重力 处于失重状态 重力始终不变 荡秋千的小孩通过最低点时 由重力和支持力的合力提供其向心力 合力向上 所以支持力大于重力 处于超重状态 无论宇航员在飞船内还是飞船外都随飞船做圆周运动 万有引力提供向心力 处于完全失重状态 合外力等于万有引力 宇航员太空行走时未处于平衡状态 电梯加速上升时 有向上的加速度 支持力大于重力 电梯中的人处于超重状态 答案 d 名师归纳 超重和失重现象判断的 三 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 等于零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 3 从速度变化的角度判断 物体向上加速或向下减速时 超重 物体向下加速或向上减速时 失重 a 晓敏同学所受的重力变小了b 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力c 电梯一定在竖直向下运动d 电梯的加速度大小为g 5 方向一定竖直向下答案 d 连接体问题 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 且要求出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 1 现让杆和环均静止悬挂在空中 如图甲 求绳中拉力的大小 2 若杆与环保持相对静止 在空中沿ab方向水平向右做匀加速直线运动 此时环恰好悬于a端的正下方 如图乙所示 求此状态下杆的加速度大小a 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力 方向如何 思路引导 1 小铁环套在光滑的轻绳上 光滑 二字的隐含意义是什么 2 杆与铁环保持相对静止 如何选择研究对象 答案 1 说明铁环两端绳上的张力大小相等 2 由于杆与铁环保持相对静止 加速度相同 则可以以杆与铁环整体为研究对象 名师归纳 涉及整体法与隔离法的问题类型 1 问题类型 涉及滑轮的问题若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同 故采用隔离法 水平面上的连接体问题a 这类问题一般多是连接体 系统 中各物体保持相对静止 即具有相同的加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 b 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 斜面体与上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度 而斜面体相对于地面静止时 解题时一般采用隔离法分析 2 解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节 弄清各个物体之间哪些属于连接体 哪些物体应该单独分析 分别确定出它们的加速度 然后根据牛顿运动定律列方程求解 答案 a 对传送带问题分析不清 1 如果传送带停止运行 小物体从a端运动到b端的时间 2 如果传送带沿顺时针方向正常转动 小物体从a端运动到b端的时间 3 如果传送带沿逆时针方向正常转动 小物体从a端运动到b端的时间 答案 1 4s 2 4s 3 2s 误区警示 传送带问题求解的关键是正确分析小物体在传送带上的运动过程 根据其运动的不同特点划分为几个阶段进行处理 由此进一步应用牛顿运动定律等规律联合求解 针对传送带上的物体运动 一定要注意分析物体速度和传送带速度相同时这个临界点 看看下一步物体运动的特点是否要发生变化 答案 见解析 动力学中的临界值或极值问题 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 取值范围 多长时间 多大距离 等词语 表明题述的过程存在着 起止点 而这些起止点往往就对应临界状态 3 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 4 若题目要求 最终加速度 稳定加速度 等 即是求收尾加速度或收尾速度 2 解题策略解决此类问题重在形成清晰的物理图景 分析清楚物理过程 从而找出临界条件或达到极值的条件 要特别注意可能出现的多种情况 1 求物块加速度的大小及到达b点时速度的大小 2 拉力f与斜面的夹角多大时 拉力f最小 拉力f的最小值是多少 名师归纳 动力学中的 四种 典型临界条件 1 接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离 临界条件是 弹力fn 0 2 相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时 常存在着静摩擦力 则相对滑动的临界条件是 静摩擦力达到最大值 3 绳子断裂与松驰的临界条件 绳子所能承受的张力是有限度的 绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力 绳子松驰的临界条件是 ft 0 4 加速度变化时 速度达到最值的临界条件 当加速度变为零时 a t 2s时最大b t 2s时最小c t 8 5s时最大d t 8 5s时最小答案 ad解析 地板对人的支持力fn mg ma t 2s时 a有正的最大值 此时fn最大 由牛顿第三定律