高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）33 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

01主干回顾固基础 知识点1超重和失重 1 实重和视重 1 实重 物体实际所受到的重力 它与物体的运动状态 2 视重 当物体在竖直方向上有加速度时 物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将不等于物体 此时弹簧秤的示数或台秤的示数称做物体的视重 无关 重力 2 超重 失重 完全失重 大于 小于 为零 竖直向上 竖直向上的分量 竖直向下 竖直向下的 分量 知识点2牛顿定律的应用 1 整体法和隔离法 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相互作用的时 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 加速度 整体 整体 内力 隔离 隔离 2 动力学图象 1 三种图象 v t图象 a t图象 f t图象 2 图象间的联系 加速度是联系v t图象与f t图象的桥梁 3 三种应用 已知物体的运动图象 通过加速度分析物体的受力情况 已知物体受力图象 分析物体的运动情况 通过图象对物体的受力与运动情况进行分析 4 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 一 基础知识题组1 对超重 失重的理解 一枚火箭由地面竖直向上发射 其速度和时间的关系图线如图所示 则 a t3时刻火箭距地面最远b t2 t3的时间内 火箭在向下降落c t1 t2的时间内 火箭处于失重状态d 0 t3的时间内 火箭始终处于失重状态解析 由速度图象可知 在0 t3内速度始终大于零 表明这段时间内火箭一直在上升 t3时刻速度为零 停止上升 高度达到最高 离地面最远 a正确 b错误 t1 t2的时间内 火箭在加速上升 具有向上的加速度 火箭应处于超重状态 而在t2 t3时间内火箭在减速上升 具有向下的加速度 火箭处于失重状态 故c d错误 答案 a 2 对超重和失重的理解 关于超重和失重的下列说法中 正确的是 a 超重就是物体所受的重力增大了 失重就是物体所受的重力减小了b 物体做自由落体运动时处于完全失重状态 所以做自由落体运动的物体不受重力作用c 物体具有向上的速度时处于超重状态 物体具有向下的速度时处于失重状态d 物体处于超重或失重状态时 物体的重力始终存在且不发生变化 解析 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 超重和失重并非物体的重力发生变化 而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化 综上所述 a b c均错 d正确 答案 d 3 对超重和失重的理解 下列说法正确的是 a 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态b 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态c 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态d 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 解析 运动员是否超重或失重取决于加速度方向 a c d三个选项中 运动员均处于平衡状态 不超重也不失重 只有b正确 答案 b 二 规律方法题组4 应用动力学方法分析传送带问题 如图所示 传送带保持v0 1m s的速度运动 现将一质量m 0 5kg的物体从传送带左端放上 设物体与传送带间动摩擦因数 0 1 传送带两端水平距离x 2 5m 则物体从左端运动到右端所经历的时间为 答案 c 5 动力学中的图象问题 如图所示 水平地面上有一轻质弹簧 下端固定 上端与物体a相连接 整个系统处于平衡状态 现用一竖直向下的力压物体a 使a竖直向下做匀加速直线运动一段距离 整个过程中弹簧一直处在弹性限度内 下列关于所加力f的大小和运动距离x之间关系图象正确的是 解析 由于弹簧弹力与弹簧压缩量成正比 由牛顿第二定律得 f kx ma 解得f kx ma 故所加力f的大小和运动距离x之间关系图象正确的是图d 答案 d 6 2012 江苏高考 将一只皮球竖直向上抛出 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象 可能正确的是 答案 c 1 传送带问题模型 关键是分析清楚物体与传送带间的摩擦力的大小 方向及物体与传送带之间的相对运动情况 2 动力学中图象问题的解题思路 对于已知图象求解相关物理量的问题 往往是结合物理过程 从分析图象的横 纵轴所对应的物理量的函数入手 分析图线的斜率 截距所代表的物理意义得出所求结果 其中 写出纵 横坐标的函数关系式是关键 02典例突破知规律 考点1超重与失重达标关键考点解读 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 典例透析如图所示 质量为m的框架放在水平地面上 一轻质弹簧上端固定在框架上 下端拴着一质量为m的小球 小球上下振动时 框架始终没有跳起 当框架对地面的压力为零的瞬间 小球的加速度大小为 解题探究 1 什么时候框架对地面的压力为零 提示 当弹簧对框架向上的弹力与框架的重力相等时 框架对地面的压力为零 2 小球所受的合力 提示 小球的重力和弹簧向下的弹力的合力 即f合 mg f弹 判断超重和失重现象的三个技巧 1 从受力的角度判断当物体受向上的拉力 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 变式训练 1 如图所示 是某同学站在力传感器上 做下蹲 起立的动作时记录的力随时间变化的图线 纵坐标为力 单位为牛顿 横坐标为时间 单位为秒 由图可知 该同学的体重约为650n 除此以外 还可以得到的信息有 a 该同学做了两次下蹲 起立的动作b 该同学做了一次下蹲 起立的动作 且下蹲后约2s起立c 下蹲过程中人处于失重状态d 下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态解析 在3 4s下蹲过程中 先向下加速再向下减速 故人先处于失重状态后处于超重状态 在6 7s起立过程中 先向上加速再向上减速 故人先处于超重状态后处于失重状态 选项a c d错误 b正确 答案 b 2 如图是一种升降电梯的示意图 a为载人厢 b为平衡重物 它们的质量均为m 上下均有跨过滑轮的钢索系住 在电动机的牵引下使电梯上下运动 如果电梯中乘客的质量为m 匀速上升的速度为v 电梯即将到顶层前关闭电动机 依靠惯性上升h高度后停止 在不计空气和摩擦阻力的情况下 重力加速度为g 下列说法正确的是 答案 b 考点2动力学图象问题易错误区考点解读 1 图象的类型 1 已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在一运动过程中速度 加速度随时间变化的图线 要求分析物体的受力情况 2 问题的实质是力与运动的关系问题 求解这类问题的关键是理解图象的物理意义 理解图象的轴 点 线 截 斜 面六大功能 典例透析如图甲所示 静止在光滑水平面上的长木板b 长木板足够长 的右端放着小物块a 某时刻 b受到水平向右的外力f的作用 f随时间t的变化规律如图乙所示 即f kt 其中k为已知常数 若物体之间的滑动摩擦力f的大小等于最大静摩擦力 且a b的质量相等 则下列图中可以定性地描述物块a的v t图象的是 解题探究 1 什么时候a与b发生相对滑动 提示 当a达到最大加速度后 b的加速度再增大时 发生相对滑动 2 发生相对滑动后 a受的摩擦力还会发生变化吗 提示 由于f fn知 a受的摩擦力不会发生变化 1 本题易错点有 1 不能分析出物块和木板运动状态变化的转折点 2 不能根据物块和木板发生相对滑动的临界条件 分析出物块和木板发生相对滑动的时刻 3 不能根据加速度的变化确定v t图象 4 不能灵活运用整体法和隔离法处理滑块模型问题 2 数图结合解决动力学问题 1 物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 对于已知图象求解相关物理量的问题 往往是结合物理过程从分析图象的横 纵坐标轴所对应的物理量的函数入手 分析图线的斜率 截距所代表的物理意义得出所求结果 2 解决这类问题的核心是分析图象 尤其应特别关注v t图象的斜率 即加速度 和力的图线与运动的对应关系 变式训练 1 一个物块放置在粗糙的水平地面上 受到的水平拉力f随时间t变化的关系如图甲所示 速度v随时间t变化的关系如图乙所示 g 10m s2 则由图中信息可判定 a 0 2s内物块所受摩擦力ff 8nb 物块的质量为4kgc 物块在前6s内的平均速度为3m sd 物块与水平地面间的动摩擦因数 0 4 答案 d 2 2013 汕头模拟 雨滴从空中由静止落下 若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大 如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是 答案 c 考点3应用牛顿定律解决多过程问题解题技巧考点解读 1 多过程问题很多动力学问题中涉及物体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 这类问题称为牛顿定律中的多过程问题 2 解题策略有些题目中这些过程是彼此独立的 也有的题目中相邻的过程之间也可能存在一些联系 解决这类问题时 既要将每个过程独立分析清楚 又要关注它们之间的联系 3 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 典例透析 2011 江苏高考 如图所示 长为l 内壁光滑的直管与水平地面成30 角固定放置 将一质量为m的小球固定在管底 用一轻质光滑细线将小球与质量为m km的小物块相连 小物块悬挂于管口 现将小球释放 一段时间后 小物块落地静止不动 小球继续向上运动 通过管口的转向装置后做平抛运动 小球的转向过程中速率不变 重力加速度为g 解题探究 1 小物块落地前 小物块和小球各做何种运动 小物块落地后 小球做何种运动 提示 小物块落地前 小物块和小球都做匀加速直线运动 其加速度大小相同 小物块落地后 小球做匀减速直线运动 2 请画出小物块落地前 后 小物块和小球的受力分析图 提示 3 小球做平抛运动 如何分解 提示 将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 处理多过程问题时应注意的三个问题 1 任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成 有些是承上启下 上一过程的结果是下一过程的已知 这种情况 一步一步完成即可 2 有些是树枝型 告诉的只是旁支 要求的是主干 或另一旁支 这就要求仔细审题 找出各过程的关联 按顺序逐个分析 对于每一个研究过程 选择什么规律 应用哪一个运动学公式要明确 3 注意两个过程的连接处 加速度可能突变 但速度不会突变 速度是联系前后两个阶段的桥梁 变式训练 如图所示 在高出水平地面h 1 8m的光滑平台上放置一质量m 2kg 由两种不同材料连接成一体的薄板a 其右段长度l1 0 2m且表面光滑 左段表面粗糙 在a最右端放有可视为质点的物块b 其质量m 1kg b与a左段间动摩擦因数 0 4 开始时二者均静止 先对a施加f 20n水平向右的恒力 待b脱离a a尚未露出平台 后 将a取走 b离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x 1 2m 取g 10m s2 求 1 b离开平台时的速度vb 2 b从开始运动到刚脱离a时 b运动的时间tb和位移xb 3 a左段的长度l2 答案 1 2m s 2 0 5s0 5m 3 1 5m 考点4动力学中的临界问题思想方法考点解读 1 在物体的运动状态发生变化的过程中 往往达到某一个特定状态时 有关物理量将发生突变 此状态即为临界状态 相应物理量的值为临界值 对应的问题为临界问题 当题中出现 最大 最小 刚好 等词语时 常有临界问题 解决临界问题一般要通过受力分析 状态分析和运动过程分析 运用极端分析法 即把问题推向极端 分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件 找到临界状态所隐含的条件 2 动力学中的典型临界问题接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离的临界条件是弹力fn 0 两物体相接触且处于相对静止时 常存在静摩擦力 则相对静止或相对滑动的临界条件是静摩擦力为零或达到最大 绳子断裂的临界条件是绳子张力达到它所能承受的最大张力 绳子松弛的临界条件是绳中张力为0 加速度最大与速度最大的临界条件 物体在受变力作用运动时 其加速度 速度均在变化 当其所受的合外力最大时 其加速度最大 所受的合外力最小时 其加速度最小 当出现加速度为零时 物体处于临界状态 其对应的速度便会出现最大值或最小值 典例透析如图所示 在倾角为 的光滑斜面上端固定一劲度系数为k的轻质弹簧 弹簧下端连有一质量为m的小球 小球被一垂直于斜面的挡板a挡住 此时弹簧没有形变 若手持挡板a以加速度a a gsin 沿斜面匀加速下滑 求 1 从挡板开始运动到小球与挡板分离所经历的时间 2 从挡板开始运动到小球速度最大时 小球的位移 解题探究 1 小球与挡板分离的条件 提示 挡板对小球的作用力恰好为零 2 什么时候小球的速度最大 提示 小球的加速度为零 挖掘临界条件的常用方法 1 假设法 在物理变化过程中 若临界问题不明显 常用假设法进行讨论判定 2 极限法 当题中出现 最大 最小 刚好 等词语时 意味有临界现象 此时 可用极限法 把物理过程或问题推向极端 从而使临界状态暴露 判定 3 数学法 将物理过程所遵守的规律用数学表达式表达 根据数学求解临界条件 变式训练 1 如图所示 一个质量为m 0 2kg的小球用细绳吊在倾角为 53 的光滑斜面上 当斜面静止时 绳与斜面平行 当斜面以10m s2的加速度向右做加速运动时 求绳子的拉力及斜面对小球的弹力大小 答案 2 83n0 2 一弹簧秤的秤盘质量为m1 1 5kg 盘内放一质量为m2 10 5kg的物体p 弹簧质量不计 其劲度系数为k 800n m 系统处于静止状态 如图所示 现给p施加一个竖直向上的力f 使p从静止开始向上做匀加速直线运动 已知f在0 2s内是变化的 在0 2s后是恒定的 求f的最大值和最小值 g 10m s2 解析 因为在0 2s内f是变力 在0 2s以后f是恒力 所以在t 0 2s时 p离开秤盘 此时p受到秤盘的支持力为零 由于秤盘的质量m1 1 5kg 所以此时弹簧不能处于原长 设在0 0 2s这段时间内p向上运动的距离为x 对物体p据牛顿第二定律可得f n m2g m2a 令n 0 联立上式解得a 6m s2当p开始运动时拉力最小 此时对秤盘和物体p整体有fmin m1 m2 a 72n当p与秤盘分离时拉力f最大 fmax m2 a g 168n 答案 最大值为168n 最小值为72n 03特色培优增素养 思想方法 动力学中的整体法与隔离法1 方法概述整体法就是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法 隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来 然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况 从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解的方法 2 常见类型 1 研究对象的整体与隔离 如连接体内各物体具有相同的加速度 求解整体受到的外力 采用整体法 连接体内各物体的加速度不相同 或者要求出系统内两物体之间的作用力时 采用隔离法 2 运动过程的整体与隔离 如利用能量观点解决问题 常抓住整个过程的初 末状态整体分析 若求解多过程中的某一物理量 应对各个物理过程隔离进行受力分析及运动状态分析 3 解题思路 1 分析所研究的问题是否属于整体法和隔离法问题 2 确定该问题属于哪类整体 隔离问题 3 分析问题整体 隔离的解题思路 典题例证 多选 如图所示 用同种材料制成的质量分别为m1 m2的两个物体中间用一轻弹簧连接 在下列四种情况下 用大小相同的拉力f均作用在m1上 使m1 m2做加速运动 拉力水平 m1 m2在光滑的水平面上加速运动 拉力水平 m1 m2在粗糙的水平面上加速运动 拉力平行于倾角为 的斜面