高考物理大一轮复习 第三章 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

牛顿运动定律 第三章 第3讲牛顿运动定律的综合应用 一 瞬时加速度分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析物体在该时刻前 后的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种模型的建立 1 中学物理中的 线 和 绳 是理想化模型 具有以下几个特性 1 轻 其质量和重力均可视为等于零且一根绳 或线 中各点的张力大小相等 其方向总是沿绳且背离受力物体的方向 2 不可伸长 即无论绳受力多大 绳的长度不变 由此特点 可知绳中的张力可以突变 刚性杆 绳 线 和接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 若剪断 或脱离 后 其中弹力立即消失 不需要形变恢复时间 一般题目中所给杆 细线和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型来处理 2 中学物理中的 弹簧 和 橡皮绳 也是理想化模型 具有以下几个特性 1 轻 其质量和重力均可视为等于零 同一弹簧 或橡皮绳 两端及其中间各点的弹力大小相等 2 弹簧既能承受拉力 也能承受压力 橡皮绳只能承受拉力 不能承受压力 3 由于弹簧和橡皮绳受力时 恢复形变需要一段时间 所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变 跟踪训练 1 如图3 3 1甲所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 1 现将l2线剪断 求剪断瞬间物体的加速度 2 若将图甲中的细线l1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变 如图乙所示 求剪断l2线瞬间物体的加速度 答案 1 gsin 方向垂直l1斜向下 2 gtan 方向水平向右 解析 1 对图甲的情况 l2剪断的瞬间 绳l1不可伸缩 物体的加速度只能沿切线方向 则mgsin ma1所以a1 gsin 方向为垂直l1斜向下 2 对图乙的情况 设弹簧上拉力为ft1 l2线上拉力为ft2 重力为mg 物体在三力作用下保持平衡 有ft1cos mg ft1sin ft2 ft2 mgtan 剪断线的瞬间 ft2突然消失 物体即在ft2反方向获得加速度 因为mgtan ma2 所以加速度a2 gtan 方向与ft2反向 即水平向右 二 超重与失重1 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示数称为 视重大小等于测力计所受物体的 或台秤所受物体的 视重 拉力 压力 2 超重 失重和完全失重的比较 大小 小于 等于零 竖直向上 竖直向下 a g 跟踪训练 2 多选 2015年广州调研 如图3 3 2 电梯内重为10n的物体悬挂在弹簧测力计上 某时刻 乘客观察到测力计示数变为8n 则电梯可能 a 匀加速向上运动b 匀减速向上运动c 匀加速向下运动d 匀减速向下运动 答案 bc 解析 此时失重 有方向向下的加速度 可能是向下加速 也可能是向上减速 b c正确 三 整体法与隔离法1 整体法当系统中各物体的加速度相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于各物体的质量之和 当整体受到的外力已知时 可用 求出整体的加速度 2 隔离法从研究的方便出发 当求解系统内物体间的相互作用力时 常把物体从系统中 隔离 出来进行分析 依据牛顿第二定律列方程求解 整体法 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内力 应用牛顿第二定律列方程时不考虑 如果把某物体隔离出来作为研究对象 则内力将转换为隔离体的外力 外力 内力 跟踪训练 3 多选 2015年天津模拟 如图3 3 3所示 在光滑地面上 水平外力f拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动 小车质量是m 木块质量是m 力大小是f 加速度大小是a 木块和小车之间动摩擦因数是 则在这个过程中 木块受到的摩擦力大小是 答案 bd 1 当出现超重 失重时 物体的重力并没变化 2 物体处于超重状态还是失重状态 只取决于加速度方向向上还是向下 与速度方向无关 3 物体超重或失重的大小是ma 4 当物体处于完全失重状态时 一切由于重力产生的物理现象都会完全消失 如单摆停摆 天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液柱不再产生向下的压强等 超重与失重 单选 2015年株洲模拟 电梯在t 0时由静止开始上升 运动的a t图象如图3 3 4所示 电梯总质量m 2 0 103kg电梯内乘客的质量m0 50kg 忽略一切阻力 重力加速度g 10m s2 下列说法正确的是 a 第1s内乘客处于超重状态 第9s内乘客处于失重状态b 笫2s内乘客对电梯的压力大小为550nc 第2s内钢索对电梯的拉力大小为2 2 104nd 第2s内电梯做匀速直线运动 解析第1s内乘客向上加速 具有向上的加速度 处于超重状态 第9s内电梯仍然具有正向的加速度 即加速度向上 仍然处于超重状态 故a错误 由图知笫2s内乘客的加速度恒为1 0m s2 即做匀加速直线运动 根据牛顿第二定律 f mg ma 得 f mg ma 500 50 1 0 n 550n 根据牛顿第三定律 则乘客对电压的压力大小为550n 故b正确d错误 以电梯和人整体为研究对象 根据牛顿第二定律 t m m g m m a 得 t 2 25 104n 故c错误 答案b 一题一得超重和失重现象 只决定于物体在竖直方向上的加速度 与物体的运动方向无关 进行定性分析时 一定要对物体的运动过程进行分析 特别是物体在竖直方向上的加速度 从而判定物体视重的变化 多选 2015年广东实验中学期中 如图3 3 5 在电梯的顶部安装了一个拉力传感器 传感器下方挂上一轻质弹簧 弹簧下端挂一质量为m的小球 若电梯在匀速运行时突然停止 并以此时为零时刻 在传感器显示拉力f t图象如图 g为重力加速度 则 a 0 t1时间内 小球速度向下b 0 t1时间内 小球做减速运动c t1 t2时间内 小球做减速运动d 电梯停止前正在向上运行 答案 ab 解析 从0时刻开始 弹簧弹力增大 知小球向下运动 可知升降机停止前向下运动 故a正确 d错误 0 tl时间内 重力小于弹力 加速度向上 处于超重状态 做减速下降运动 故b正确 t1 t2时间内 小球超重 做加速上升运动 故c错误 由图象 图表给出解题信息的题目时有出现 要适当关注此类问题 求解这类问题的关键是理解图象和图表的物理意义 理解图象的轴 点 线 截 斜 面六大功能 考查图象 单选 2015年广东实验中学段考 如图3 3 6所示 一长木板在水平地面上运动 在某时刻 t 0 将一相对于地面静止的物块轻放到木板上 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 在物块放到木板上之后 木板运动的速度 时间图象可能是下列图中的 解析在未达到相同速度之前 木板的加速度为 mg 2mg ma1 a1 3 g 达到相同速度之后 木板的加速度为 2mg ma2 a2 2 g 由加速度可知 图象a正确 答案a 多选 2015年肇庆一模 如图3 3 7甲所示 一轻质弹簧的下端固定在水平面上 上端放置一物体 物体与弹簧不连接 初始时物体处于静止状态 现用竖直向上的拉力f作用在物体上 使物体开始向上做匀加速运动 拉力f与物体位移s的关系如图3 3 7乙所示 g 10m s2 下列结论正确的是 a 物体与弹簧分离时 弹簧处于压缩状态b 弹簧的劲度系数为750n mc 物体的质量为2kgd 物体的加速度大小为5m s2 答案 cd 动力学多过程问题 中央电视台曾推出一个游戏节目 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3 3 8所示 ac是长度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为有效区域中 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 s