高考物理总复习（基础知识+方法探究+考点集训）牛顿运动定律的应用精讲课件 新人教版.ppt

牛顿运动定律的应用 1 实重和视重 1 实重 物体实际所受的重力 它与物体的运动状态 2 视重 当物体在上有加速度时 物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的 此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重 无关 竖直方向 重力 一 超重 失重和完全失重 2 超重 失重和完全失重的比较 大于 为零 小于 1 连接体两个或两个以上或的物体系统称为连接体 在我们运用牛顿运动定律解答力学问题中常会遇到 2 解连接体问题的基本方法整体法 把两个或两个以上相互连接的物体看成一个整体 此时不必考虑物体之间的作用内力 存在相互作用 有一定关联 二 连接体问题 隔离法 当求物体之间的作用力时 就需要将各个物体隔离出来单独分析 解决实际问题时 将隔离法和整体法交叉使用 有分有合 灵活处理 3 在中学阶级 只要掌握简单的连接体问题 例1如图所示 弹簧秤外壳质量为m 弹簧及挂钩的质量忽略不计 挂钩上吊一重物 现用一竖直向上的外力拉弹簧秤 当弹簧秤向上做匀速直线运动时 示数为f1 现让弹簧秤在竖直向上的外力作用下以加速度a向上做匀加速直线运动 求 重力加速度为g 不计空气阻力 题型一 对超重和失重的理解 应用 1 重物的质量 2 外力f的大小 3 弹簧秤的示数 方法与知识感悟 解答该类题型 关键在于从以下几方面来理解超重 失重现象 1 不论超重 失重或完全失重 物体的重力不变 只是 视重 改变 2 物体是否处于超重或失重状态 不在于物体向上运动还是向下运动 而在于物体是有竖直向上的加速度还是有竖直向下的加速度 3 当物体处于完全失重状态时 重力只产生使物体具有a g的加速度的效果 不再产生其他效果 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 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 题型二 用整体法和隔离法解决连接体问题 例2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取10m s2 a 10nb 20nc 25nd 30n 答案 c 解析 对ab整体分析 当它们处于静止状态时 弹簧的弹力等于整体ab的重力 当施加力f的瞬间 弹力在瞬间不变 故a b所受合力为10n 则a f合 2m 2 5m s2 后隔离a物块受力分析 得f mg fn ma 解得fn 25n 所以a对b的压力大小也等于25n 例3质量分别为m和2m的物块a b用轻弹簧相连 设两物块与接触面间的动摩擦因数都相同 当用水平力f作用于b上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时 弹簧的伸长量为x1 如图甲所示 当用同样大小的力f竖直共同加速提升两物块时 弹簧的伸长量为x2 如图乙所示 当用同样大小的力f沿固定斜面向上拉两物块使之共同加速运动时 弹簧的伸长量为x3 如图丙所示 则x1 x2 x3等于 a 1 1 1b 1 2 3c 1 2 1d 无法确定 思路点拨 解决该题的就是要求出三种情况下弹簧的弹力大小 势必要隔离某个物体研究 要确定物体的加速度则要用到整体法 答案 a 答案 c 方法与知识感悟 1 解答问题时 决不能把整体法和隔离法对立起来 而应该把这两种方法结合起来 从具体问题的实际情况出发 灵活选取研究对象 恰当选择使用隔离法和整体法 2 在使用隔离法解题时 所选取的隔离对象可以是连接体中的某一个物体 也可以是连接体中的某部分物体 包含两个或两个以上的单个物体 而这 某一部分 的选取 也应根据问题的实际情况 灵活处理 3 选用整体法或隔离法可依据所求的力来决定 若为外力则应用整体法 若所求力为内力则用隔离法 但在具体应用时 绝大多数的题目要求两种方法结合应用 且应用顺序也较为固定 即求外力时 先隔离后整体 求内力时 先整体后隔离 先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度 例5如图所示 质量为m 4kg的木板长为l 3m 静止在桌面上 且右端与桌面右边缘对齐 木板与桌面间无摩擦 在木板的正中央静置一个质量为m 1kg的小滑块 滑块与木板间的动摩擦因数为 1 0 4 滑块与桌面间的动摩擦因数为 2 0 2 1 现用一水平力f向右拉木板 若要将木板从物块下抽出 则f至少要多大 2 若要将木板抽出 且物块不离开桌面 则f要满足什么条件 不考虑木板的翻转 题型三 动力学中的临界 极值问题 方法与知识感悟 1 系统中两个物体的加速度不相同时 只能用隔离法分别分析每个物体的受力情况 求出各个物体的加速度 2 系统中的两个物体之间发生相对滑动时 两者的速度 对地的位移之间的关系必须分析清楚 再依运动学公式列出方程 3 分析临界状态 求出临界物理量的数值 与已知条件比较 再确定物体所处的状态 例6一斜面放在水平地面上 倾角为 53 一个质量为0 2kg的小球用细绳吊在斜面顶端 如图所示 斜面静止时 球紧靠在斜面上 绳与斜面平行 不计斜面与水平面间的摩擦 当斜面以10m s2的加速度向右运动时 求细绳的拉力及斜面对小球的弹力 g取10m s2 解析 设小球刚刚脱离斜面时 斜面向右的加速度为a0 此时斜面对小球的支持力恰好为零 小球只受重力和细绳的拉力 且细绳仍然与斜面平行 对小球受力分析如图所示 易知 mgcot ma0 a0 gcot 7 5m s2 a 10m s2 a0 小球已离开斜面 斜面的支持力f1 0 应用牛顿第二定律时 若研究对象为一物体系统 可将系统的所有外力及系统内每一物体的加速度均沿互相垂直的两个方向分解 则牛顿第二定律的系统表达式为 fx m1a1x m2a2x mnanx fy m1a1y m2a2y mnany 题型四 利用系统的牛顿第二定律解题 例7如图所示 倾角 30 质量m 34kg的斜面体始终停在粗造的水平地面上 质量ma 14kg mb 2kg的物体a和b 由细线通过定滑轮连接 若a以a 2 5m s2的加速度沿斜面下滑 求此过程中地面对斜面体的摩擦力和支持力各是多少 解析 取a b斜面体为研究对象 它受到的外力是竖直向下的重力 ma mb m g 地面支持力fn 地面静摩擦力ff 把a的加速度正交分解 ax acos ay asin 依牛顿第二定律的系统表达式 地面对斜面体的摩擦力应为水平向左大小为ff maax ma acos 30n在竖直方向上有 fn ma mb m g mba maa 地面对斜面体的支持力fn ma mb m g mba maay 487 5n 方法与知识感悟 应用牛顿第二定律的系统表达式解题时 可不考虑系统内物体间的相互作用力 即内力 这样能达到简化求解的目的 但需把握三个关键点 1 正确分析系统受到的外力 2 正确分析系统内各物体加速度的大小和方向 3 确定正方向 建立直角坐标系 并列方程求解 1 停在10层的电梯底板上放置有两块相同的条形磁铁 磁铁的极性及放置位置如图所示 开始时两块磁铁在电梯底板上处于静止 a 若电梯突然向下开动 磁铁与底板始终相互接触 并停在1层 最后两块磁铁可能已碰在一起b 若电梯突然向下开动 磁铁与底板始终相互接触 并停在1层 最后两块磁铁一定仍在原来位置c 若电梯突然向上开动 并停在20层 最后两块磁铁一定已碰在一起d 若电梯突然向上开动 并停在20层 最后两块磁铁一定仍在原来位置 a 解析 开始时 磁铁之间的吸引力f f静f滑 两磁铁吸到一起 a对 当加速度向上时 fn mg 仍有f静 f fn 但减速上行时 加速度向下 仍有可能吸到一起 b c d都错 c 3 如图所示 轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板 竖立在水平面上 在薄板上放一重物 用手将重物向下压缩到一定程度后 突然将手撤去 则重物将被弹簧弹射出去 则在弹射过程中 重物与弹簧脱离之前 重物的运动情况是 a 一直加速运动b 匀加速运动c 先加速运动后减速运动d 先减速运动后加速运动 c 解析 松手到平衡位置 k x mg ma a与v方向相同 做加速运动 到平衡位置 速度最大 平衡位置到离开mg k x ma a与v方向相反 做减速运动 所以c对 4 有一个光滑斜劈 其质量为m 在水平力f作用下 在水平地面上向左运动 这时质量为m的物体恰能在斜面上相对m静止 如图所示 若物体和斜面间 劈和水平地面间摩擦均忽略不计 劈的斜面倾角为 求 水平力f多大 物体m对斜面的压力多大 分析 隔离m可求加速度及斜面对其作用力 以m和m整体考虑 可以求水平力f 点评 如果需要求解物体或连接体内部的某个内力 必须以相互产生该内力的两部分物体为分界线 划分隔离体 从而运用隔离法求解 否则 一般都把相连接物体看为一个整体 运用整体法 这种考察局部又统观整体的思维方法在解决力学问题时经常用到 巩固基础 1 2009年8月17日 在德国柏林进行的2009世界田径锦标赛女子撑杆跳高决赛中 罗格夫斯卡以4 75米的成绩夺冠 若不计空气阻力 则罗格夫斯卡在这次撑杆跳高中 a 起跳时杆对她的平均弹力大于她的重力b 起跳时杆对她的平均弹力小于她的重力c 起跳以后的下落过程中她处于超重状态d 起跳以后的下落过程中她处于失重状态 ad 解析 起跳时 具有向上的加速度 合力向上 a对b错 下落过程 具有竖直向下的加速度 处于失重状态 c错 d对 d 3 汶川大地震后 为解决灾区群众的生活问题 党和国家派出大量直升机空投救灾物资 有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子 如图所示 设投放初速度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终保持图示姿态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 a 箱内物体对箱子底部始终没有压力b 箱子刚投下时 箱内物体受到的支持力最大c 箱子接近地面时 箱内物体受到的支持力比刚投下时大d 若下落距离足够长 箱内物体有可能不受底部支持力而 飘起来 c 解析 因为下落速度不断增大 而阻力f v2 所以阻力逐渐增大 当f mg时 物体开始匀速下落 以箱和物体为整体 m m g f m m a f增大则加速度a减小 对物体 mg fn ma 加速度减小 则支持力fn增大 所以物体后来受到的支持力比开始时要增大 不可能 飘起来 4 如图所示 两个质量分别为m1 1kg m2 4kg的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质弹簧秤连接 两个大小分别为f1 30n f2 20n的水平拉力分别作用在m1 m2上 达到稳定状态后 下列说法正确的是 a 弹簧秤的示数是25nb 弹簧秤的示数是50nc 在突然撤去f2的瞬间 m2的加速度大小为7m s2d 在突然撤去f1的瞬间 m1的加速度大小为13m s2 c 提升能力 5 如图所示 质量m 4kg长为l 10m的木板停放在光滑水平面上 另一不计长度质量m 1kg的木块以某一速度从右端滑上木板 木板与木块间的动摩擦因数 0 8 若要使木板获得的速度不大于2m s 木块的初速度v0应满足的条件为 g取10m s2 a v0 10m sb v0 10m sc v0 15m sd v0 15m s bc 6 如图所示 质量都为m的a b两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止 用大小等于mg的恒力f向上拉b 运动距离h时b与a分离 则下列说法中正确的是 a b和a刚分离时 弹簧为原长b b和a刚分离时 它们的加速度为gc 弹簧的劲度系数等于d 在b与a分离之前 它们做匀加速运动 c 解析 在施加外力f前 对ab整体受力分析可得2mg kx1 a b两物体分离时 b物体受力平衡 两者加速度恰好为零 选项a b错误 对物体a mg kx2 由于x1 x2 h 所以弹簧的劲度系数为k 选项c正确 在b与a分离之前 由于弹簧弹力逐渐减小 加速度逐渐减小 选项d错误 7 如图所示 a b两物体之间用轻质弹簧连接 用水平恒力f拉a 使a b一起沿光滑水平面做匀加速直线运动 这时弹簧伸长量为l1 若将a b置于粗糙水平面上 且a b与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同 用水平恒力2f拉a 使a b一起做匀加速直线运动 此时弹簧的伸长量为l2 则 a l22l1c l2 2l1d 无法确定 c 8 2012江苏 如图所示 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 a 2f m m mb 2f m m mc 2f m m m m m gd 2f m m m m m g a bd 10 质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接 绳跨过位于倾角 30 的光滑斜面顶端的轻滑轮 滑轮与转轴之间的摩擦不计 斜面固定在水平桌面上 如图所示 第一次 m1悬空 m2放在斜面上 用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间 第二次 将m1和m2位置互换 使m2悬空 m1放在斜面上 发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为 求m1与m2之比 11 如图所示 物体a的质量为m 1kg 静止在光滑水平面上的平板车b的质量为m 0 5kg 长为l 1m 某时刻物体a以v0 4m s向右的初速度滑上平板车b的上表面 在a滑上b的同时 给b施加一个水平向右的拉力 忽略物体a的大小 已知a与b之间的动摩擦因数为 0 2 取重力