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 新人教版必修1.ppt

第三章牛顿运动定律 必修一 第3讲牛顿运动定律的综合应用 知识梳理自测 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 1 整体法 当连接体内 即系统内 各物体的 相同时 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 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 牛顿运动定律的应用 加速度 整体 整体 相互作用的内力 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 应用牛顿第二定律对整体列方程时不考虑 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转变为隔离体的 外力 内力 内力 外力 例 如图所示 光滑水平地面上有两块完全相同的木块a b 质量均为m 在水平推力f的作用下运动 用fab代表a b间的相互作用力 则 对a b整体 如图甲 有 对b 如图乙 有 f 2ma fab ma 思维辨析 1 超重就是物体的重力变大的现象 2 减速上升的升降机内的物体 物体对地板的压力大于物体的重力 3 加速上升的物体处于超重状态 4 加速度大小等于g的物体处于完全失重状态 5 处于完全失重状态的物体 重力并没有发生变化 6 超重和失重现象与物体运动的速度大小和方向无关 7 站在台秤上的人下蹲过程 台秤的示数保持不变 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 d 解析 起跳以后的过程中她的加速度方向向下 所以处于失重状态 故a错误 她具有水平初速度 所以不能看成自由落体运动 故b错误 入水过程中 开始时水对她的作用力大小 浮力和阻力 小于她的重力 所以先向下做一段加速运动 即入水后的速度先增大 故c错误 入水过程中 水对她的作用力和她对水的作用力 是一对作用力与反作用力 二者相等 故d正确 c 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 b 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 a 核心考点突破 1 判断方法 1 不管物体的加速度是不是竖直方向 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 2 尽管不是整体有竖直方向的加速度 但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度 整体也会出现超重或失重状态 超重与失重现象 2 易错易混点拨 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 发生变化 2 在完全失重的状态下 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液体柱不再产生压强等 d 解题探究 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 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 类题演练1 d 解析 下蹲过程中 人先向下做加速运动 后向下做减速运动 所以先处于失重状态后处于超重状态 人从下蹲状态站起来的过程中 先向上做加速运动 后向上做减速运动 最后回到静止状态 人先处于超重状态后处于失重状态 故a b c错误 d正确 1 连接体问题的类型物物连接体 轻杆连接体 弹簧连接体 轻绳连接体 2 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 若不求力的具体数值 只是判断力的方向 力的大小 即使加速度不相同 也可用整体法 应用整体法与隔离法处理连接体问题 3 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 4 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 解题探究 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 类题演练2 a 解析 对a b整体 由牛顿第二定律有f ma mb a 解得a 10m s2 隔离b 由牛顿第二定律有f合 mbgtan mba 解得a gtan 10m s2 所以tan 1 即 45 固定斜面体 对b受力分析如图有mbgsin f1cos 得f1 mgb 30n 故a正确 b 解析 物块先减速上滑 后加速下滑 加速度方向一直沿斜面向下 但加速度大小发生了变化 对整体分析 整体在竖直方向上有向下的加速度 水平方向上有向左的加速度 但大小发生了变化 由牛顿第二定律得地面对物体m的支持力总小于 m m g b对 地面对物体m的摩擦力方向始终向左 但大小会发生变化 故a c d均错 a 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 稳定速度 等 即是求收尾加速度或收尾速度 动力学中的临界值或极值问题 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 d 解题探究 1 a b何时发生相对滑动 2 适合以哪一物体求临界加速度 答案 1 当a b间摩擦力达到最大值时 2 b 类题演练3 c 阶段培优微专题 传送带问题物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型 因物体与传送带间的动摩擦因数 斜面倾角 传送带速度 传送方向 滑块初速度的大小和方向的不同 传送带问题往往存在多种可能 因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析 是解决此类问题的关键 1 水平传送带模型 2 倾斜传送带模型 答案 1 1 33s 2 0 85s2 3m s 名师归纳 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