浙江省严州中学新安江校区高考物理 牛顿运动定律复习课件.ppt

2014高三物理新课标 严州中学新校区 牛顿运动定律 课标考纲展示 09牛顿运动定律 一 牛顿第一定律 16世纪末 伽利略用实验和推理 推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论 开启了物理学发展的新纪元 在以下说法中 与亚里士多德观点相反的是 a 四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快 这说明 物体受的力越大 速度就越大b 一个运动的物体 如果不再受力了 它总会逐渐停下来 这说明 静止状态才是物体长时间不受力时的 自然状态 c 两物体从同一高度自由下落 较重的物体下落较快d 一个物体维持匀速直线运动 不需要受力 d 1 明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性 惯性 2 揭示了力的本质牛顿第一定律对力的本质进行了定义 力是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 物体的运动并不需要力来维持 3 揭示了不受力作用时物体的运动状态牛顿第一定律描述的只是一种理想状态 而实际中不受外力作用的物体是不存在的 当物体受外力但所受合力为零时 其运动效果跟不受外力作用时相同 物体都将保持静止或匀速直线运动状态不变 对牛顿第一定律的理解 例 下列说法中正确的是 a 牛顿第一定律是通过理想实验方法得出的 可用实验给以验证b 物体运动状态发生变化 则物体一定受到力的作用c 惯性是一种力 惯性定律与惯性的实质是相同的d 物体的运动不需要力来维持 但物体的运动速度 质量决定着惯性的大小 b 做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子 瓶内有一气泡 如图所示 当小车突然停止运动时 气泡相对于瓶子将 a 向前运动b 向后运动c 无相对运动d 无法判断 b 二 牛顿第三定律 某人用绳子将一桶水从井内向上提的过程中 不计绳子的重力 以下说法正确的是 a 只有在桶匀速上升过程中 绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力b 桶加速上升的过程中 绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力c 桶加速上升的过程中 绳子对桶的拉力大于桶的重力d 桶减速向上运动的过程中 绳子对桶的拉力小于桶对绳子的拉力 c 在牛顿第二定律公式f kma中 比例系数k的数值 a 在任何情况下都等于1b 是由质量m 加速度a和力f三者的大小所决定的c 是由质量m 加速度a和力f三者的单位所决定的d 在国际单位制中一定等于1 三 牛顿第二定律 cd 如图所示 楼梯口一倾斜的天花板与水平面成 370角 一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为f 10n 刷子的质量为m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与天花板间的动摩擦因数 0 5 天花板长为l 4m sin370 0 6 cos370 0 8 g取10m s2 试求 1 刷子沿天花板向上的加速度 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 四 牛顿运动定律的应用 一 1 2m s2 2 2s 例1 蹦极 就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处 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的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 a gb 2gc 3gd 4g b 变式题 把一钢球系在一根弹性绳的一端 绳的另一端固定在天花板上 先把钢球托起 如左图所示 然后放手 若弹性绳的伸长始终在弹性限度内 关于钢球的加速度a 速度v随时间t变化的图象 如图所示 下列说法正确的是 b 一长木板b在水平地面上运动 在t 0时刻将一相对于地面静止的物块a轻放到木板上 以后木板运动的v t图像如图所示 己知物块与木板的质量相等 物块与木板间及木板与地面间均有摩擦 物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 且物块始终在木板上 取重力加速度的大小g 10m s2 求 物块与木板间 木板与地面间的动摩擦因数 从t 0时刻到物块与木板均停止运动时 物块相对于木板的位移的大小 a b xa xb x 物块与木板间 木板与地面间的动摩擦因数 从t 0时刻到物块与木板均停止运动时 物块相对于木板的位移的大小 a b a b xa xb x a x b x 一小圆盘静止在桌布上 位于一方桌的水平桌面中央 桌布的一边与桌的ab边重合 如图 已知盘与桌布间的动摩擦因数为 1 盘与桌面间的动摩擦因数为 2 现突然以恒定的加速度a将桌布抽离桌面 加速度的方向水平且垂直于ab边 若圆盘最后未从桌面掉下 则加速度a满足的条件是什么 以g表示重力加速度 2004年高考全国理综试卷 第25题 x1 x2 x3 2013 江苏 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 1 2m1 m2 g 2 大于2 m1 m2 g 3 22 4n 五 两类基本动力学的问题 1 两类基本问题运用牛顿运动定律研究力和运动的关系时 它包括两类基本问题 分析思路如图所示 例2 一物块以一定的初速度冲上斜面 利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速度大小随时间的变化关系图象如图所示 不计空气阻力 重力加速度g取10m s2 求 1 物块上滑和下滑的加速度大小a1 a2 2 斜面的倾角 及物块与斜面间的动摩擦因数 变式题 质量为m的拖拉机拉着耙来耙地 由静止开始做匀加速直线运动 在时间t内前进的距离为x 耙地时 拖拉机受到的牵引力恒为f 受到地面的阻力为自重的k倍 耙所受阻力恒定 连接杆的质量不计且与水平面的夹角 保持不变 求 1 拖拉机的加速度大小 2 拖拉机对连接杆的拉力大小 3 时间t内拖拉机对耙做的功 对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律的 五 性 如图所示 弹簧s1的上端固定在天花板上 下端连一小球a 球a与球b之间用细线相连 球b与球c之间用弹簧s2相连 a b c的质量均为m 弹簧与细线的质量均不计 开始时它们都处在静止状态 现将a b间的线突然剪断 求线刚剪断时a b c的加速度 三 涉及牛顿第二定律的瞬时问题 aa 2g 方向向上 ab 2g 方向向下 ac 0 1 对牛顿第二定律瞬时性的理解物体运动的加速度a与其所受的合外力f有瞬时对应关系 每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力 若合外力的大小或方向改变 则加速度的大小或方向也立即 同时 改变 如果合外力变为零 则加速度也立即变为零 如果合外力发生突变 则对应加速度也发生突变 2 物体所受合外力能否突变的决定因素物体所受合外力能否发生突变 决定于施力物体的性质 具体可以简化为以下几种模型 1 钢性绳 或接触面 不发生明显形变就能产生弹力 若剪断绳 或脱离接触 则弹力立即消失 不需要形变恢复时间 一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 2 弹簧 或橡皮绳 此模型的特点是形变量大 两端同时连接 或附着 有物体的弹簧 或橡皮绳 其形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成不变 c 例3 如图所示 竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着两物块a b a b的质量均为2kg 它们处于静止状态 若突然将一个大小为10n 方向竖直向下的力施加在物块a上 则此瞬间a对b的压力大小为 g 10m s2 a 10nb 20nc 25nd 30n c 变式题 如图所示 轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连 下端与另一质量为m的木块2相连 整个系统置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间 木块1 2的加速度大小分别为a1 a2 重力加速度大小为g 则有 c m m 选择研究对象是解决物理问题的首要环节 在很多物理问题中 研究对象的选择方案是多样的 研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度 对于连接体问题 通常用隔离法 但有时也可采用整体法 整体法 隔离法的灵活应用 a 图3 2 5 b 四 涉及传送带的动力学问题 传送带问题为高中动力学问题中的难点 主要表现在两方面 其一 传送带问题往往存在多种可能结论的判定 即需要分析确定到底哪一种可能情况会发生 其二 决定因素多 包括滑块与传送带间的动摩擦因数大小 斜面倾角 传送带速度 传送方向 滑块初速度的大小及方向等 这就需要考生对传送带问题能做出准确的动力学过程分析 下面是最常见的几种传送带问题模型 供大家参考 1 水平传送带动力学问题图解 2 倾斜传送带动力学问题图解 如图所示 传送带保持v 1m s的速度顺时针转动 现将一质量m 0 5kg的物体轻轻地放在传送带的左端a点上 则物体从a点运动到右端b点所经历的时间为 设物体与传送带间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离l 2 5m g取10m s2 a sb 1 sc 3sd 2 5s d 四 涉及传送带的动力学问题 若传送的速度保持v 3m s 求a到b的时间 b 解 1 传送带顺时针方向转动时受力如图示 mgsin mgcos ma a gsin gcos 2m s2 例 如图示 传送带与水平面夹角为370 并以v 10m s运行 在传送带的a端轻轻放一个小物体 物体与传送带之间的动摩擦因数 0 5 ab间距离l 16m 求 以下两种情况下物体从a到b所用的时间 1 传送带顺时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动 2 传送带逆时针方向转动物体受力如图 开始摩擦力方向向下 向下匀加速运动 a1 gsin370 gcos370 10m s2 1秒后 速度达到10m s 摩擦力方向变为向上 a2 gsin370 gcos370 2m s2 物体以初速度v 10m s向下作匀加速运动 t2 1s t t1 t2 2s x2 l x1 11m 点评 分析传送带类问题的关键是找准临界情况和正确运用运动学公式 当物体与传送带速度相等时 此时物体受到的摩擦力会发生突变 有时是摩擦力的大小发生突变 传送带水平放置 有时是摩擦力的方向发生突变 传送带倾斜放置 图示为仓库中常用的皮带传输装置示意图 它由两台皮带传送机组成 一台水平传送 a b两端相距3m 另一台倾斜 其传送带与地面的倾角 370 c d两端相距4 45m b c相距很近 水平部分ab以v0 5m s的速率顺时针转动 将一袋质量为10kg的大米无初速度放在a端 到达b端后 米袋继续沿倾斜的cd部分运动 不计米袋在bc处的机械能损失 已知米袋与传送带间的动摩擦因数均为0 5 g 10m s2 cos370 0 8 求 1 若cd部分传送带不运转 米袋能否运动到d端 2 若要米袋能被送到d端 cd部分顺时针运转的最小速度为多大 1 米袋不能运动到d端 2 cd部分的最小速度为4m s 例4 如图所示 用皮带输送机将质量为m的物块向上传送 两者间保持相对静止 则下列关于物块所受摩擦力f的说法正确的是 a 皮带传送的速度越大 f越大b 皮带加速运动的加速度越大 f越大c 若皮带速度恒定 则物块质量越大 f越大d f的方向一定与皮带速度方向相同 bc 四 涉及传送带的动力学问题 3s 1 如图所示 倾角为 的传送带沿逆时针方向以加速度a加速转动时 小物体a与传送带相对静止 重力加速度为g 下列说法正确的是 a 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用b 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用c 只有a gsin a才受沿传送带向上的静摩擦力作用d 无论a为多大 a都受沿传送带向上的静摩擦力作用 b 动力学中多过程问题的处理方法 1 多过程问题在近几年我省的高考试题中物体两个或多个连续的运动过程问题频繁出现 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 我们把这类动力学问题称为牛顿运动定律的多过程问题 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 1 若题目中涉及过程较复杂 需要规律较多 应当将过程分解为几个子过程 就每个子过程进行求解 关键是分析每一个子过程的特征 包括受力和运动 并且要寻找各子过程之间的联系 2 分析子过程的特征需分析物体受力情况 运动情况和约束条件 3 注意子过程问题的联系 可以从物体运动的速度 位移 时间等方面去寻找 4 注意画好必要的受力分析图和运动示意图 2 解决方法 过程分解 各个击破 中央电视台近期推出了一个游戏节目 推矿泉水瓶 选手们从起点开始用力推瓶一段时间后 放手让瓶向前滑动 若瓶最后停在桌上有效区域内 视为成功 若瓶最后不停在有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败 其简化模型如图所示 ac是长度为l1 5m的水平桌面 选手们可将瓶子放在a点 从a点开始用一恒定不变的水平推力推瓶 bc为有效区域 已知bc长度为l2 1m 瓶子质量为m 0 5kg 瓶子与桌面间的动摩擦因数 0 4 某选手作用在瓶子上的水平推力f 20n 瓶子沿ac做直线运动 g取10m s2 假设瓶子可视为质点 那么该选手要想游戏获得成功 试问 1 推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少 2 推力作用在瓶子上的距离最小为多少 某兴趣小组研究在高空中下落的鸡蛋 若鸡蛋直接撞击地面 鸡蛋不被摔坏的最大高度为0 18m 如图所示 兴趣小组设计了一个保护鸡蛋的装置 用两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋 当鸡蛋离夹板下端某个距离时 经多次实验发现 将该装置从距地面h 4 5m高处从静止开始下落 鸡蛋恰好没有摔坏 且鸡蛋的下落总时间t 1 2s 设鸡蛋 夹板所受的空气阻力都为自身重力的0 1倍 装置碰地后速度立即变为零且保持竖直方向 不计装置与地面作用时间 取g 10m s2 1 若没有装置保护 求鸡蛋不被摔坏着地时的最大速度 2 求夹板与鸡蛋之间的滑动摩擦力是鸡蛋重力的几倍 3 设夹板下端离地高为hx 鸡蛋离夹板下端距离为hx 要使鸡蛋不被摔坏 求hx与hx的关系 静止在水平面上的a b两个物体通过一根拉直的轻绳相连 如图 轻绳长l 1m 承受的最大拉力为8n a的质量m1 2kg b的质量m2 8kg a b与水平面间的动摩擦因数 0 2 现用一逐渐增大的水平力f作用在b上 使a b向右运动 当f增大到某一值时 轻绳刚好被拉断 g 10m s2 1 求绳刚被拉断时f的大小 2 若绳刚被拉断时 a b的速度为2m s 保持此时的f大小不变 当a静止时 a b间的距离为多少 1 40n 2 3 5m 如图所示 一质量为m 100kg的平板车停在光滑水平面上 车身的长l 1m 车身平板离地面的高度h 1 25m 一质量m 50kg的物块置于车的平板上最右端 物块与平板间的动摩擦因数u 0 2 今对平板车施一水平方向的恒力 使车向右行驶 结果物块从车板上滑落 物块刚离开车板的时刻 车向前行驶的距离d 2m 取g 10m s2 求物块落地时 落地点与车尾之间的水平距离s为多少 1 625m 如图所示 有一块木板静止在光滑水平面上 木板质量m 4kg 长l 1 4m 木板右端放着一个小滑块 小滑块质量m 1kg 其尺寸远小于l 它与木板之间的动摩擦因数 0 4 g 10m s2 求 1 现用水平向右的恒力f作用在木板m上 为了使得m能从m上滑落下来 求f的大小范围 2 若其它条件不变 恒力f 22 8牛顿 且始终作用在m上 求m在m上滑动的时间 1 20n 2 2s 如图所示 质量为m 10kg的小车静止在光滑水平地面上 车身长为l 1 44m 车顶左端静置一个质量为m 2kg的小物体 它与水平车顶的动摩擦因数为 0 5 今用一水平向右的力f 18n拉物体 要使物体不会从车上掉下 水平力f的作用时间不能超过多少 不计空气阻力 g 10m s2 如图所示 质量为m 2 0kg的小车放在光滑水平面上 在小车右端放一质量为m 1 0kg的物块 物块与小车之间的动摩擦因数为 0