高考物理一轮精细复习 （必备基础点拨+高考考点集结+考点专训）牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

超重与失重 想一想 如图3 3 1所示 是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景 请思考 1 火箭加速上升阶段 宇航员处于超重还是失重状态 2 当火箭停止工作后上升阶段 宇航员处于超重还是失重状态 3 当飞船在绕地球做匀速圆周运动阶段 宇航员处于超重还是失重状态 图3 3 1 提示 1 火箭加速上升阶段 具有向上的加速度 处于超重状态 2 火箭停止工作后上升阶段具有向下的加速度 处于失重状态 3 神舟飞船绕地球做匀速圆周运动时 万能引力为其提供了向心加速度 处于失重状态 记一记 1 实重和视重 1 实重 物体实际所受的 它与物体的运动状态无关 2 视重 测力计所指示的数值 2 超重 失重和完全失重比较 重力 大于 小于 等于零 向上 向下 向下 减速下降 减速上升 试一试 1 2013 太原模拟 物体在下列运动中 属于超重的是 a 汽车驶过拱形桥顶端时b 荡秋千的小孩通过最低点时c 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上运动时d 人造卫星绕地球做匀速圆周运动时解析 当物体具有向上的加速度时物体处于超重状态 b正确 a项汽车处于失重状态 c d项中运动员和人造卫星处于完全失重状态 答案 b 整体法与隔离法 想一想 一斜劈 在力f推动下在光滑的水平面上向左做匀加速直线运动 且斜劈上有一木块与斜面保持相对静止 如图3 3 2所示 已知斜劈的质量为m 木块的质量为m 求斜面对木块作用力的大小 图3 3 2 记一记 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 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 加速度 一个整体 整体 相互作用的内力 隔离 隔离 3 外力和内力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 应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转换为隔离体的外力 外力 内力 试一试 2 如图3 3 3所示 在光滑水平面上有甲 乙两木块 质量分别为m1和m2 中间用一原长为l 劲度系数为k的轻质弹簧连接起来 现用一水平力f向左推木块乙 当两木块一起匀加速运动时 两木块之间的距离是 图3 3 3 答案 b 超重与失重问题 1 尽管物体的加速度不是竖直方向 但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay 0 物体就会出现超重或失重状态 当ay方向竖直向上时 物体处于超重状态 当ay方向竖直向下时 物体处于失重状态 2 尽管整体没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 3 超重并不是说重力增加了 失重并不是说重力减小了 完全失重也不是说重力完全消失了 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 4 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 液体柱不再产生向下的压强等 例1 在升降电梯内的地板上放一体重计 电梯静止时 晓敏同学站在体重计上 体重计示数为50kg 电梯运动过程中 某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图3 3 4所示 在这段时间内下列说法中正确的是 图3 3 4 a 晓敏同学所受的重力变小了b 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力c 电梯一定在竖直向下运动d 电梯的加速度大小为g 5 方向一定竖直向下 审题指导 解答本题时应注意以下三点 1 由体重计示数变化判断电梯的加速度方向 2 由牛顿第二定律可求电梯的加速度 3 无法确定电梯的速度方向 答案 d 1 无论超重还是失重 物体的重力并没有变化 2 由物体超重或失重 只能判断物体的加速度方向 不能确定其速度方向 3 物体超重或失重的多少是由发生超 失重现象的物体的质量和竖直方向的加速度共同决定的 其大小等于ma 整体法与隔离法的灵活应用 1 隔离法的选取原则 若连接体或关联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 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 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来分析整体受到的外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 3 整体法 隔离法交替运用原则 若连接体内各物体具有相同的加速度 且要求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 例2 2012 江苏高考 如图3 3 5所示 一夹子夹住木块 在力f作用下向上提升 夹子和木块的质量分别为m m 夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f 若木块不滑动 力f的最大值是 图3 3 5 审题指导 第一步 抓关键点 关键点 获取信息 夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f 木块从两侧均受到向上的摩擦力 且大小相同 木块不滑动 力f的最大值 当夹子与木块两侧的静摩擦力达到最大值时 木块刚要相对夹子滑动 对应拉力f最大 第二步 找突破口先分析木块m的受力 应用牛顿第二定律求出其运动的最大加速度 再以m m为一整体 应用牛顿第二定律求力f的最大值 答案 a 整体法与隔离法常涉及的问题类型1 涉及隔离法与整体法的具体问题类型 1 涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 本例中 绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同 故采用隔离法 2 水平面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统 各物体保持相对静止 即具有相同的加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 3 斜面体与上面物体组成的连接体的问题 当物体具有沿斜面方向的加速度 而斜面体相对于地面静止时 解题时一般采用隔离法分析 2 解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节 弄清各个物体之间哪些属于连接体 哪些物体应该单独分析 分别确定出它们的加速度 然后根据牛顿运动定律列方程求解 很多动力学问题常涉及多物体或多个连续的运动过程 物体在不同的运动过程中 运动规律和受力情况都发生了变化 因此该类问题的综合性较强 所涉及的知识点也较多 难度一般在中等偏上 解决这类问题时 既要将每个子过程独立分析清楚 又要关注它们之间的联系 如速度关系 位移关系等 超链接 图3 3 6 1 求小物块下落过程中的加速度大小 2 求小球从管口抛出时的速度大小 第一步 审题干 抓关键信息 物块由静止从管口下落 到地的高度为lsin30 m与直管壁间无摩擦力 获取信息 关键点 小球平抛的速率即为m上滑到管口的速率 小球脱离管口后做平抛运动 小物块落地后不动 m上滑过程中 绳中张力为零 抓关键信息 审题干 第三步 三定位 将解题过程步骤化 第四步 求规范 步骤严谨不失分 考生易犯错误 名师叮嘱 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 上一过程的末态是下一过程的初态 对每一个过程分析后 列方程 联立求解 2 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 如本题中的小球先做匀减速运动到管口 后做平抛运动 随堂巩固落实 1 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 2 2012 北京模拟 几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小 他们将体重计放在电梯中 一位同学站在体重计上 然后乘坐电梯从1层直接到10层 之后又从10层直接回到1层 并用照相机进行了相关记录 如图3 3 7所示 他们根据记录 进行了以下推断分析 其中正确的是 图3 3 7 a 根据图2和图3可估测出电梯向上启动时的加速度b 根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度c 根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度d 根据图4和图5可估测出电梯向下启动时的加速度解析 由图1可知该同学的体重约为47kg 根据图1 图2可估算出电梯向上启动时的加速度 根据图1 图5可估算出电梯向下制动时的加速度 而根据图2与图3和图4与图5无法估算加速度 c正确 答案 c 3 一根质量分布均匀的长绳ab 在水平外力f的作用下 沿光滑水平面做直线运动 如图3 3 8甲所示 绳内距a端x处的张力ft与x的关系如图3 3 8乙所示 由图可知 图3 3 8 a 水平外力f 6nb 绳子的质量m 3kgc 绳子的长度l 2md 绳子的加速度a 2m s2解析 取x 0 对a端进行受力分析 f ft ma 又a端质量趋近于零 则f ft 6n a正确 由于不知绳子的加速度 其质量也无法得知 b d均错误 由题图知绳长度为2m c正确 答案 ac 4 2012 武汉调研 如图3 3 9所示 水平面上有一固定着轻质定滑轮o的木块a 它的上表面与水平面平行 它的右侧是一个倾角 37 的斜面 放置在a上的物体b和物体c通过一轻质细绳相连 细绳的一部分与水平面平行 另一部分与斜面平行 现对a施加一水平向右的恒力f 使a b c恰好保持相对静止 已知a b c的质量均为m 重力加速度为g 不计一切摩擦 求恒力f的大小 sin37 0 6 cos37 0 8 图3 3 9 答案 mg 教师备选题 给有能力的学生加餐 1 如图1所示 木箱顶端固定一竖直放置的弹簧 弹簧下方有一物块 木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力 若在某段时间内 物块对箱底刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能为 a 加速下降b 加速上升c 物块处于失重状态d 物块处于超重状态 图1 解析 木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力 此时物块在重力 弹簧弹力 木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态 物块对箱底刚好无压力时 重力 弹簧弹力不变 其合力竖直向下 所以系统的加速度向下 物块处于失重状态 可能加速下降 故a c对 答案 ac 2 如图2甲所示 两物体a b叠放在光滑水平面上 对物体a施加一水平力f f t关系图象如图乙所示 两物体在力f作用下由静止开始运动 且始终相对静止 则 图2 a a对b的摩擦力方向始终与力f的方向相同b 2 3s时间内两物体间的摩擦力逐渐减小c 两物体做匀变速直线运动d 两物体沿直线做往复运动解析 因两物体a b始终相对静止 则a对b的摩擦力方向始终与力f的方向相同 2 3s时间内 力f的大小逐渐增大 则两物体间的摩擦力逐渐增大 因为f周期性变化 则两物体做变加速直线运动 且一直向同一方向运动 故选项a正确 答案 a 3 2011 新课标全国卷 如图3所示 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力f kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 图4中反映a1和a2变化的图线中正确的是 图3 图4 答案 a 4 2013 长沙模拟 如图5所示 光滑水平面上放置质量分别为m 2m和3m的三个木块 其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连 轻绳能承受的最大拉力为ft 现用水平拉力f拉质量为3m的木块 使三个木块以同一加速度运动 则以下说法正确的是 图5 答案 c 5 如图6所示 质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上 小车在平行于斜面的拉力f作用下沿斜面无摩擦地向上运动 现观察到物体在磅秤上读数为1000n 已知斜面倾角 30 小车与磅秤的总质量为20kg g 10m s2 1 拉力f为多少 2 物体对磅秤的静摩擦力为多少 图6 解析 1 选物体为研究对象 受力分析如图甲所示 将加速度a沿水平和竖直