高考物理一轮复习 专题三 牛顿运动定律课件.ppt

专题三牛顿运动定律 考点一对牛顿运动定律的理解 物理学史 1 伽利略利用 理想实验 得出 力是改变物体运动状态的原因 的观点 推翻了亚里士多德的 力是维持物体运动的原因 的错误观点 2 英国科学家牛顿在 自然哲学的数学原理 著作中提出了 牛顿第一 第二 第三定律 形象思维 巧辨谁来决定加速度 解题方略 1 对牛顿第一定律的理解 1 提出惯性的概念 牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性 惯性是物体的一种固有属性 2 揭示力的本质 力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动状态的原因 2 牛顿第一定律与牛顿第二定律的对比牛顿第一定律是经过科学抽象 归纳推理总结出来的 而牛顿第二定律是一条实验定律 对牛顿第一 三定律的理解及应用 3 一对作用力与反作用力和一对平衡力的比较 例1 下列说法正确的是 a 在高速公路上高速行驶的轿车的惯性比静止在货运场的集装箱货车的惯性大b 牛顿第一定律是根据理论推导出来的c 在粗糙水平面上滚动的小球最后会停下来是因为小球的惯性逐渐变为零d 物体的速度逐渐增大同时加速度逐渐减小是有可能的解析惯性是物体的固有属性 质量是其唯一量度 a c错 牛顿第一定律是牛顿在伽利略理想斜面实验的基础上 加上逻辑推理得出的规律 b错 物体可以做加速度逐渐减小的加速运动 d对 答案d 例2 如图所示 甲 乙两人在冰面上 拔河 两人中间位置处有一分界线 约定先使对方过分界线者为赢 若绳子质量不计 冰面可看成光滑 则下列说法正确的是 a 甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力b 甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力c 若甲的质量比乙大 则甲能赢得 拔河 比赛的胜利d 若乙收绳的速度比甲快 则乙能赢得 拔河 比赛的胜利 答案c 技巧秘诀 两看 判断一对力是否是作用力和反作用力 解题方略 1 牛顿第二定律的五个特性 牛顿第二定律的理解 例3 如图所示 带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动 小球a用细线悬挂于支架前端 质量为m的物块b始终相对于小车静止地摆放在右端 b与小车平板间的动摩擦因数为 若某时刻观察到细线偏离竖直方向 角 则此刻小车对物块b产生的作用力的大小和方向为 答案d 技巧秘诀1 应用牛顿第二定律常用的方法 2 应用牛顿第二定律的解题步骤 牛顿第二定律的瞬时性问题 解题方略 1 两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系 二者总是同时产生 同时变化 同时消失 具体可简化为以下两种模型 2 求解瞬时加速度的一般思路 例4 如图所示 物体p放在水平地面上 劲度系数为k 250n m的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上 右端固定在质量为m 1kg的物体p上 弹簧水平 开始时弹簧为原长 p从此刻开始受到与水平面成 37 的拉力作用而向右做匀加速运动 某时刻f 10n 弹簧弹力大小为t 5n p向右的加速度大小为a 1m s2 此时撤去f 已知sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度g 10m s2 求 1 撤去f时p的速度 2 撤去f瞬间p的加速度 答案 1 0 2m s方向水平向右 2 10m s2方向水平向左 技巧秘诀求解瞬时性加速度问题的两点注意 1 物体的受力情况和运动情况是时刻对应的 当外界因素发生变化时 需要重新进行受力分析和运动分析 2 加速度可以随着力的突变而突变 而速度的变化需要一个积累的过程 不会发生突变 典例 2014 重庆理综 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时 一个物体所受空气阻力可忽略 另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比 下列用虚线和实线描述两物体运动的v t图象可能正确的是 答案d 1 f ma既反映了物体所受合外力与加速度大小的关系 也反映了两者的方向关系 即瞬时对应 但有时不能正确确定合外力的方向 进而不能正确地确定加速度的方向 2 当力发生突变时 加速度也发生突变 但速度不能发生突变 1 动力学的两类基本问题 考点二牛顿运动定律的应用 加速度是将受力和运动联系起来的纽带 2 解决动力学基本问题时对力的处理方法 1 合成法 在物体受力个数较少 2个或3个 时一般采用 合成法 2 正交分解法 若物体的受力个数较多 3个或3个以上 则采用 正交分解法 3 超重和失重问题 正误辨识 1 超重就是物体的重力变大的现象 2 失重时物体的重力小于mg 3 加速度大小等于g的物体处于完全失重状态 4 减速上升的升降机内的物体 物体对地板的压力大于重力 5 加速上升的物体处于超重状态 6 物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化 7 根据物体处于超重或失重状态 可以判断物体运动的速度方向 8 物体处于超重或失重状态 完全由物体加速度的方向决定 与速度方向无关 9 整体法和隔离法是指选取研究对象的方法 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 形象思考 在完全失重状态下 物理上的哪些仪器不能正常使用了 答案由重力作用效果决定工作原理的仪器 在完全失重的状态下会失效 如天平 单摆 水银气压计 密度计 连通器等 解题方略 判断超重 失重现象的三个技巧 对超重 失重的理解及应用 例1 2014 北京理综 18 6分 应用物理知识分析生活中的常见现象 可以使物理学习更加有趣和深入 例如平伸手掌托起物体 由静止开始竖直向上运动 直至将物体抛出 对此现象分析正确的是 a 手托物体向上运动的过程中 物体始终处于超重状态b 手托物体向上运动的过程中 物体始终处于失重状态c 在物体离开手的瞬间 物体的加速度大于重力加速度d 在物体离开手的瞬间 手的加速度大于重力加速度 解析手托物体抛出的过程 必定有一段加速过程 其后可以减速 也可以匀速 当后期手和物体匀速运动时 物体既不超重也不失重 当手和物体减速运动时 物体处于失重状态 所以选项a错误 物体从静止到有速度 必定有一段加速过程 此过程处于超重状态 所以选项b错误 当物体离开手的瞬间 物体只受重力 此时物体的加速度等于重力加速度 c错误 手和物体分离之前速度相同 分离瞬间手的速度变化量比物体的速度变化量大 故手的加速度大 所以d正确 答案d 解题方略 解决动力学两类问题的两个关键点 两类动力学问题 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与斜面夹角多大时 拉力f最小 拉力f的最小值是多少 技巧秘诀两类动力学问题的解题步骤 解题方略 1 四类 动力学图象 动力学的图象问题 2 解题策略 1 问题实质是力与运动的关系 解题的关键在于弄清图象斜率 截距 交点 拐点 面积的物理意义 2 应用物理规律列出与图象对应的函数方程式 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 例3 质量为2kg的木板b静止在水平面上 可视为质点的物块a从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板 如图甲所示 a和b经过1s达到同一速度 之后共同减速直至静止 a和b的v t图象如图乙所示 重力加速度g 10m s2 求 1 a与b上表面之间的动摩擦因数 1 2 b与水平面间的动摩擦因数 2 3 a的质量 答案 1 0 2 2 0 1 3 6kg 例4 2016 河南中原名校联考 如图甲所示 光滑水平面上的o处有一质量为m 2kg的物体 物体同时受到两个水平力的作用 f1 4n 方向向右 f2的方向向左 大小如图乙所示 物体从静止开始运动 此时开始计时 求 1 当t 0 5s时物体的加速度大小 2 物体在t 0至t 2s内何时物体的加速度最大 最大值为多少 3 物体在t 0至t 2s内何时物体的速度最大 最大值为多少 答案 1 0 5m s2 2 t 0或t 2s时加速度最大 大小为1m s2 3 t 1s时速度最大 大小为0 5m s 多过程问题 错因分析 对每一个子过程的受力情况分析不清楚 特别是对撤去力f后的受力情况不认真分析 片面地认为小球上冲 下滑的全过程做加速度不变的匀变速运动而导致错误 所以从撤去力f开始计时 小球上冲通过b点时用时为t3 0 2s返回通过b点时用时为t2 t4 0 75s 答案0 2s或0 75s 多过程问题的分析方法求解多过程问题 要能够将多过程分解为多个子过程 在每一个子过程中 对物体进行正确的受力分析 正确求解加速度是关键 求解时应注意以下三点 1 以受力发生变化为分解物理过程的原则 变化点即为分割点 受力不变的过程无论有 无往返运动 均可当作全过程处理 2 当物体的受力情况发生变化时其加速度也会发生变化 列方程要明确所研究的过程 避免不同过程的物理量混淆 3 注意两个过程的衔接 前一个过程的末状态是后一个过程的初状态 这是前 后过程的唯一关联 1 连接体多个相互关联的物体连接 叠放 并排或由绳子 细杆联系 在一起构成的物体系统称为连接体 连接体一般具有相同的运动情况 速度 加速度 考点三整体法 隔离法求解连接体问题 2 解决连接体问题的两种方法 3 选用整体法和隔离法的策略 1 当各物体的运动状态相同时 宜选用整体法 当各物体的运动状态不同时 宜选用隔离法 2 对较复杂的问题 通常需要多次选取研究对象 交替应用整体法与隔离法才能求解 思维拓展 如下图所示 甲 乙 丙 丁四个图中 若物体与地面间是光滑的 那么对整体a b和隔离a的方程是怎样的 设物体a b的质量分别为ma mb f ma mb a t maa mag ma mb a mag t maa f ma mb a f fn maa f ma mb a f maa 解题方略 1 方法概述 1 整体法是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法 2 隔离法是指从整个系统中隔离出某一部分物体 进行单独研究的方法 动力学中整体法与隔离法的应用 2 涉及隔离法与整体法的具体问题类型 1 连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统 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 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 2 滑轮类问题若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 例如 如图所示 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 故一般采用隔离法 例1 2016 山东枣庄八中测试 多选 在一正方形小盒内装一质量为m的小圆球 盒与球一起沿倾角为 的光滑斜面下滑 如图所示 若不计摩擦 下滑过程中小圆球对方盒前壁的压力为fn 对方盒底面的压力fn 则下列叙述正确的是 a fn mgcos b fn mgsin c fn 0d fn mgsin 答案ac 技巧秘诀应用整体法 隔离法应注意的三个问题 1 实际问题通常需要交叉应用隔离法与整体法才能求解 2 对于两个以上的物体叠加组成的物体系统 在进行受力分析时 一般先从受力最简单的物体入手 采用隔离法进行分析 3 将整体作为研究对象时 物体间的内力不能列入牛顿第二定律方程中 解题方略 两种类型如下 滑块 滑板 模型 例2 2015 新课标全国 25 一长木板置于粗糙水平地面上 木板左端放置一小物块 在木板右方有一墙壁 木板右端与墙壁的距离为4 5m 如图 a 所示 t 0时刻开始 小物块与木板一起以共同速度向右运动 直至t 1s时木板与墙壁碰撞 碰撞时间极短 碰撞前 后木板速度大小不变 方向相反 运动过程中小物块始终未离开木板 已知碰撞后1s时间内小物块的v t图线如图 b 所示 木板的质量是小物块质量的15倍 重力加速度大小g取10m s2 求 1 木板与地面间的动摩擦因数 1及小物块与木板间的动摩擦因数 2 2 木板的最小长度 3 木板右端离墙壁的最终距离 答案 1 0 10 4 2 6m 3 6 5m 技巧秘诀分析滑块 滑板模型时要抓住一个转折和两个关联 典例 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 现用水平力f作用于a 恰能使a b一起运动 今撤去力f 将另一水平力f 作用于木块b 则保持a b相对静止的条件是f 不超过 找不到临界条件而出错 答案c 临界问题的分析方法 1 解答临界问题时 弄清临界条件往往是正确解题的关键 常见的典型临界问题的临界条件为 接触与脱离的临界条件为 两物体接触面上的弹力为零 相对静止或相对滑动的临界条件为 静摩擦力达到最大值 绳子断裂或松弛的临界条件为 绳子张力达到所能承受的最大值或零 加速度最大与速度最大的临界条件为 当物体受到变化的外力作用而运动时 当合外力最大时 加速度最大 合外力最小时 加速度最小 当物体加速度为零时 往往对应速度最大或最小的临界状态 2 解答临界问题的三种方法 极限法 把物理问题 或过程 推向极端 从而使临界现象 或状态 暴露出来 以达到正确解决问题的目的 假设法 临界问题存在多种可能 特别是非此即彼两种可能时 或变化过程中可能出现临界条件 也可能不出现临界条件时 往往用假设法解决问题 数学法 将物理过程转化为数学表达式 根据数学表达式解出临界条件 一 水平传送带模型 模型构建 微专题传送带模型 典例1 一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行 现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端 木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹 则下列说法正确的是 a 黑色的径迹将出现在木炭包的左侧b 木炭包的质量m越大 黑色径迹的长度越