南方新高考高考物理一轮总复习 专题三 第3讲 牛顿运动定律的运用课件 新人教版.ppt

第3讲 牛顿运动定律的运用 1 超重和失重定义 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 大于 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 小于 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 超重和失 2 发生超重或失重现象的条件 上 加速 减速 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 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 3 拓展 运动在水平和竖直方向正交分解时 只要加速度具有向上的分量 物体就处于超重状态 只要加速度具有向下 的分量 物体就处于失重状态 下 减速 加速 3 超重和失重的本质 超重和失重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上有加速度时 物体对支持物的压力或对悬绳的拉力 视重 发生了变化 即看起来好像物体的重力变了 但实际上物体的重力并没有发生变化 基础检测 2015年广东惠东高级中学月考 小敏随着十几个人一起乘电梯上五楼 走进电梯时电梯没有显示超载 但电梯刚启动时报警器却响了起来 对这一现象的解释 下列说法正确的是 a 刚启动时 物体的加速度向下 人处于超重状态b 刚启动时 人所受的重力变大了c 刚启动时 人对电梯底板的压力大于底板对人的支持力d 刚启动时 人对电梯底板的压力变大了 解析 人随电梯一起加速上升 电梯刚启动时报警器却响了起来 说明人和电梯的加速度向上 合外力向上 电梯和人处于超重的状态 所以人对电梯底板的压力变大了 故d正确 答案 d 考点1超重和失重 典例剖析例1 多选 如图3 3 1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 a 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向下 d 乘客一定处在超重状态 图3 3 1 思维点拨 弹簧的伸长量变大 说明弹簧的弹力变大 从而判断出小铁球所受的合外力向上 加速度方向向上 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 小铁球所受的合外力方向向上 加速度方向向上 小铁球处于超重状态 但电梯可能是加速向上运动 也可能是减速向下运动 答案 bd 备考策略 超重和失重现象是生产和生活中常见的现象 近年高考比较注重对本部分的考查 解决此类问题的实质是牛顿第二定律的应用 注意 判断物体处于超重或失重状态是看加速度方向如何 而不是看速度方向如何 考点练透 1 2015年甘肃一模 将地面上静止的货物竖直向上吊起 货物由地面运动至最高点的过程中 v t图象如图3 3 2所示 以下判断正确的是 图3 3 2a 前3s内货物处于失重状态b 最后2s内货物只受重力作用c 前3s内平均速度小于最后2s内的平均速度d 最后2s的过程中货物的机械能增加答案 d 2 2015年贵州五校联考 如图3 3 3所示 与轻绳相连的物体a和b跨过定滑轮 质量ma mb a由静止释放 不计绳 与滑轮间的摩擦 则在a向上运动的过程中 轻绳的拉力 图3 3 3 a t magc t mbg b t magd t mbg 解析 物体a向上加速运动 物体b向下加速运动 因此a处于超重状态 t mag b处于失重状态 t mbg 故b正确 答案 b 考点2动力学多过程分析 对一个复杂的物理过程 我们常常分解成几个简单的有规律的子过程 并找出子过程之间的相互联系和制约条件 认清每个子过程的运动性质 再选取合适的物理规律 列方程求解 典例剖析 例2 2015年河北正定中学月考 如图3 3 4所示 一水平传送带以2 0m s的速度顺时针传动 水平部分长为2 0m 其右端与一倾角为 37 的光滑斜面平滑相连 斜面长为0 4m 一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端 已知物块与传送带间动摩擦因数 0 2 试问 1 物块能否到达斜面顶端 若能则说明理由 若不能则求 出物块沿斜面上升的最大距离 2 物块从出发到9 5s末通过的路程 sin37 0 6 g取 10m s2 图3 3 4 解 1 物块在传送带上先做匀加速直线运动 mg ma1 所以在到达传送带右端前物块已匀速物块以v0速度滑上斜面 mgsin ma2物块速度为零时上升的距离 由于s2 0 4m 所以物块未到达斜面的最高点 2s1l s1 2v02 2 物块从开始到第一次到达传送带右端所用时间 t1 v0v0 1 5s 物块在斜面上往返一次时间 t2 sa23 物块再次滑到传送带上速度仍为v0 方向向左 mg ma3a3 2m s2向左端发生的最大位移 s 在斜面上匀加速下降s后回到传送带 物块运动的全过程为 先匀加还1s 再匀速运动0 5s 在 斜面上匀减速上升 13 再经过1s速度减为零 然后加速1s运动到斜面底端 如此往 复 周期为 83 s 由第一次到达斜面底端算起 还剩8s 恰好 完成三个周期 所以s l 6 s2 s3 10m 13 备考策略 多过程问题往往是求解整个过程中的某一个物理量 可能是力学量 也可能是运动学的量 关键是要对物体的受力情况和运动过程有比较清晰的分析 画出运动过程示意图 结合牛顿第二定律建立方程求解 考点练透 3 2015年宁夏银川校级一模 如图3 3 5所示 水平绷紧的传送带ab长l 6m 始终以恒定速率v1 4m s运行 初速度大小为v2 6m s的小物块 可视为质点 从与传送带等高的光滑水平地面上经a点滑上传送带 小物块m 1kg 物块与传送带间的动摩擦因数 0 4 g取10m s2 求 1 小物块能否到达b点 计算分析说明 2 小物块在传送带上运动时 摩擦力产生的热量为多少 图3 3 5 解 1 不能 因为小物块在水平方向受到摩擦力的作用 有f mg 速度等于传送带速度v1时 经历的时间 t v1 v2 a 2 5s 传送带的位移s v1t 4 2 5m 10m 小物块相对于传送带的位移 x s x x 10 4 5 2 m 12 5m小物块在传送带上运动时 因相互摩擦产生的热量为q f x 0 4 10 1 12 5j 50j 4 多选 2015年江苏徐州质检 如图3 3 6所示 一足够长的木板静止在粗糙的水平面上 t 0时刻滑块从板的左端以速度v0水平向右滑行 木板与滑块间存在摩擦 且最大静摩擦力等于滑动摩擦力 滑块的v t图象可能是下列各图所示中的 图3 3 6 ac bd 答案 bd 解析 设滑块质量为m 木板质量为m 滑块与木板间的动摩擦因数为 1 木板与地面间的动摩擦因数为 2 若有 1mg 2 m m g 则滑块滑上木板后向右匀减速运动 加速度a1 1g 木板不动 选项d正确 若有 1mg 2 m m g 则滑块滑上木板后向右匀减速运动 加速度为a1 1g 木板向右匀加速运动 当二者同速后 一起以a2 2g的加速度匀减速到停止 因a1 a2 故选项b正确 考点3牛顿第二定律与图象相结合 对物理图象分析 1 看清坐标轴所表示的物理量及单位 分析图象与横 纵轴交点的意义 图象斜率的意义和图象与横 纵轴所围面积的含义 2 分析图象问题 常常结合横 纵轴物理量间的函数关系 来进行分析 重点归纳 典例剖析 例3 2015年吉林摸底 如图3 3 7甲所示 质量为m 1kg的木板静止在粗糙的水平地面上 木板与地面间的动摩擦因数 1 0 1 在木板的左端放置一个质量为m 1kg 大小可忽略的铁块 铁块与木板间的动摩擦因数 2 0 4 g取10m s2 试求 1 若木板长l 1m 在铁块上加一个水平向右的恒力f 8n 经过多长时间铁块运动到木板右端 2 若在铁块上加一个大小从零开始均匀增加的水平向右的力f 通过分析和计算后 请在图乙中画出铁块受到木板的摩擦力f2随拉力f大小变化的图象 设木板足够长 甲 乙 图3 3 7 设经过时间t铁块运动到木板的右端 则有 解得t 1s 2 当f 1 mg mg 2n时 m m相对静止且对地静止 f2 f f 1 m m gf 设f f1时 m m恰保持相对静止 此时系统的加速度a a2 2m s2以系统为研究对象 根据牛顿第二定律有f1 1 m m g m m a解得f1 6n所以 当2n f 6n时 m m相对静止 系统向右做 匀加速运动 其加速度a m m2 1 以m为研究对象 根据牛顿第二定律有 f2 1 m m g ma 当f 6n m m发生相对运动 f2 2mg 4n故画出f2随拉力f大小变化的图象如图3 3 8所示 图3 3 8 考点练透 5 多选 如图3 3 9所示 足够长的传送带与水平面夹角为 以速度v0逆时针匀速转动 在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块 小木块与传送带间的动摩擦因数 tan 则图中能客观地反映小木块的运动情况的是 图3 3 9 ac bd 解析 小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力沿斜面向下 由牛顿第二定律可得mgsin mgcos ma1 小木块与传送带同速后 因 tan 小木块将继续向下加速运动 此时有mgsin mgcos ma2 有a1 a2故b d正确 a c错误 答案 bd 6 2015年山东潍坊一中检测 一小物块随足够长的水平传送带一起运动 被一水平向左飞行的子弹击中并从物块中穿过 如图3 3 10甲所示 固定在传送带右端的位移传感器记录了小物块被击中后的位移x随时间的变化关系如图乙所示 图象前3s内为二次函数 3 4 5s内为一次函数 取向左运动的方向为正方向 已知传送带的速度v1保持不变 g取10m s2 甲 乙 图3 3 10 1 求传送带速度v1的大小 2 求0时刻物块速度v0的大小 3 在图3 3 11中画出物块对应的v t图象 图3 3 11 解 1 由x t的图象可知 物块被击穿后 先向左减速 2m s 以后随传送带一起做匀速运动 2 2 3s内 物块向右匀加速运动 加速度大小a g v1 a t10 2s内 物块向左匀减速运动 加速度大小a g解得0时刻物块的速度v0 a t2 4m s 3 根据x t的图象分析得到的运动规律用v t图象画出如图 d21所示 图d21 模型 连接体模型 1 连接体概述两个或两个以上的物体以轻绳 轻杆 轻弹簧等连接在一起 或是多个物体直接叠放或是并排在一起的物体系统就是连接体 如图3 3 12所示 图3 3 12 2 问题分类 1 已知外力求内力 先整体后隔离 如果已知连接体在合外力的作用下一起运动 可以先把连接体系统作为一个整体 根据牛顿第二定律求出它们共同的加速度 再隔离其中的一个物体 求相互作用力 2 已知内力求外力 先隔离后整体 如果已知连接体物体间的相互作用力 可以先隔离其中一个物体 根据牛顿第二定律求出它们共同的加速度 再把连接体系统看成一个整体 求解外力的大小 例4 多选 如图3 3 13所示 水平地面上两个完全相同的物体a和b紧靠在一起 在水平推力f的作用下运动 fab代 表a b间的作用力 则 图3 3 13a 若地面完全光滑 则fab f b 若地面完全光滑 则fab f2 c 若物体与地面的动摩擦因数为 则fab f d 若物体与地面的动摩擦因数为 则fab f2 审题突破 物体a b在力f的作用下一起向右加速运动 具有相同的加速度 故先用整体法求解运动的加速度 再用隔离法求解它们之间的作用力 解析 设物体的质量为m 且与地面间有摩擦 a b加速度相同 以整体为研究对象 由牛顿第二定律得f 2 mg 2ma 答案 bd 题外拓展 本题中把b物体叠在a物体上面一起加速运动 如模型介绍中的模型2 则ab之间的作用力除了弹力 支持力和压力 外 还有摩擦力 若fab仍代表a b间的作用力 则fab应该是弹力和摩擦力的矢量和 大小为fab 有兴趣的同学可以尝试解答 方法与例 题的方法类似 m 求 触类旁通 1 2015年江苏无锡期中 如图3 3 14所示的装置叫做阿特伍德机 是阿特伍德创制的一种著名力学实验装置 用来研究匀变速直线运动的规律 绳子两端的物体下落 上升 的加速度总是小于自由落体的加速度g 同自由落体相比 下落相同的高度 所花费的时间要长 这使得实验者有足够的时间从容的观测 研究 已知物体a b的质量相等均为m 物体c的质量为m 轻绳与轻滑轮间的摩擦不计 绳子不可伸长 如果m 图3 3 14 1 物体b从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下 落同样的距离所用时间的比值 2 系统由静止释放后运动过程中物体c对b的拉力 解 1 设物体的加速度为a 绳子中的张力为f 对物体a f mg ma 对bc整体 m m g f m m a 即物体b从静止开始下落一段距离的时间与其自由落体下落同样的距离所用时间的比值为3 2 设b对c的拉力为f 对物体c 由牛顿运动定律 2 如图3 3 15所示 质量为m 1kg的物块放在倾角为 37 的斜面体上 斜面体质量为m 2kg 斜面与物块间的动摩擦因数为 0 2 地面光滑 现对斜面体施一水平推力f 要要使物块m相对斜面静止 试确定推力f的取值范围 g取10m s2 图3 3 15 解 假设水平推力f较小 物块相对斜面具有下滑趋势 当刚要下滑时 推力f具有最小值 设大小为f1 此时物块受力如图d22所示 取加速度