高考物理一轮复习 第3章 力和运动 第3课时 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

第3课时牛顿运动定律的综合应用 考点一超重与失重 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 例1 2016 洛阳模拟 一同学想研究电梯上升过程的运动规律 某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的砝码和一套便携式dis实验系统 砝码悬挂在力传感器上 电梯从第一层开始启动 中间不间断 一直到最高层停止 在这个过程中 显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示 取重力加速度g 10m s2 根据表格中的数据 求 1 电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小 2 电梯在3 0 13 0s时间段内的速度v的大小 3 电梯在19 0s内上升的高度h 思路分析 由f t图象可以分析电梯在0 19s内的运动情况为 0 3s电梯启动做匀加速运动 3 13s电梯做匀速运动 13 19s 电梯做向上匀减速运动 19s末电梯到达最高层停止 利用牛顿第二定律求解 解析 1 由牛顿第二定律 结合f t图象的信息 有fn1 mg ma1 mg fn2 ma2 解得a1 1 6m s2 a2 0 8m s2 2 3 0 13 0s内电梯做匀速直线运动 由运动学公式得v a1t1 1 6 3m s 4 8m s 超重和失重现象的判断 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 方法总结 1 2016 济南模拟 在升降电梯内的地板上放一体重计 电梯静止时 小琳同学站在体重计上 体重计示数为50kg 电梯运动过程中 某一段时间内小琳同学发现体重计示数如图所示 在这段时间内下列说法中正确的是 考点二动力学中的图象问题 动力学问题中涉及图象的问题很常见 常见的图象有v t图象 a t图象 f t图象 f a图象等 解决此类问题 首先应清楚图象的两个坐标轴所表示的物理量的含义 清楚图象的斜率 截距 交点 拐点的物理意义 根据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2 2016 太原模拟 一个物体置于粗糙的水平地面上 受到的水平拉力f随时间t变化的关系如图 a 所示 速度v随时间t变化的关系如图 b 所示 取g 10m s2 求 方法总结 1 动力学图象问题的解题策略 弄清图象斜率 截距 交点 拐点的物理意义 应用物理规律列出与图象对应的函数方程式 2 分析图象问题时常见的误区 没有看清纵 横坐标所表示的物理量及单位 不注意坐标原点是否从零开始 不清楚图线的点 斜率 面积等的物理意义 忽视对物体的受力情况和运动情况的分析 2 2016 青岛模拟 蹦极 就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力f的大小随时间t变化的情况如图所示 将蹦极过程近似为在竖直方向上的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中的最大加速度约为 考点三动力学中的多过程问题 1 多过程问题很多动力学问题中涉及物体有两个或多个连续的运动过程 在物体不同的运动阶段 物体的运动情况和受力情况都发生了变化 这类问题称为牛顿运动定律中的多过程问题 2 类型多过程问题可根据涉及物体的多少分为单体多过程问题和多体多过程问题 例3 2015 开封模拟 如图所示 将小砝码置于桌面上的薄纸板上 用水平向右的拉力将纸板迅速抽出 砝码的移动很小 几乎观察不到 这就是大家熟悉的惯性演示实验 若砝码和纸板的质量分别为m1和m2 各接触面间的动摩擦因数均为 重力加速度为g 1 当纸板相对砝码运动时 求纸板所受摩擦力的大小 2 要使纸板相对砝码运动 求所需拉力的大小 3 本实验中 m1 0 5kg m2 0 1kg 0 2 砝码与纸板左端的距离d 0 1m 取g 10m s2 若砝码移动的距离超过l 0 002m 人眼就能感知 为确保实验成功 纸板所需的拉力至少多大 解析 1 砝码对纸板的摩擦力ff1 m1g 桌面对纸板的摩擦力ff2 m1 m2 g ff ff1 ff2 2m1 m2 g 2 设砝码的加速度为a1 纸板的加速度为a2 则ff1 m1a1 f ff1 ff2 m2a2 若发生相对运动 则a2 a1 解得f 2 m1 m2 g 规律总结 分析 多过程 问题的方法要领 1 将 多过程 分解为许多 子过程 各 子过程 间由 衔接点 连接 2 对各 子过程 进行受力分析和运动分析 必要时画出受力图和过程示意图 3 根据 子过程 和 衔接点 的模型特点选择合理的动力学规律列方程 4 分析 衔接点 位移 速度 加速度等的关联 确定各段间的时间关系 位移关系 速度关系等 并列出相关的辅助方程 5 联立方程组 分析求解 并对结果进行必要的讨论或验证 3 2016 日照模拟 某电视台闯关竞技节目的第一关是雪滑梯 其结构可以简化为如图所示模型 雪滑梯顶端距地面高为h 15m 滑梯斜面雪道长为l 25m 在距离斜面雪道底端x0 20m处的水平雪道上有一海绵坑 比赛时参赛运动员乘坐一质量为m的雪轮胎从赛道顶端滑下 在水平雪道上翻离雪轮胎滑向海绵坑 运动员停在距离海绵坑1m范围内算过关 已知雪轮胎与雪道间的动摩擦因数 1 0 3 运动员与雪道间的动摩擦因数 2 0 8 假设运动员离开雪轮胎的时间不计 运动员落到雪道上时的水平速度不变 求质量为m的运动员 可视为质点 在水平雪道上的什么区域离开雪轮胎才能闯关成功 传送带模型 问题的分析思路1 模型特征一个物体以速度v0 v0 0 在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看作 传送带 模型 如图 a b c 所示 方法技巧思维提升 2 建模指导传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题 1 水平传送带问题 求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断 判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度 也就是分析物体在运动位移x 对地 的过程中速度是否和传送带速度相等 物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2 倾斜传送带问题 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况 从而确定其是否受到滑动摩擦力作用 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向 然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况 当物体速度与传送带速度相等时 物体所受的摩擦力有可能发生突变 典例 如图所示 倾