天之骄子高考物理一轮总复习专题3牛顿运动定律的综合应用课件新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修一 第三章牛顿运动定律 专题三牛顿运动定律的综合应用 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 物理模型构建 基础知识整合 某学生想了解所居住高楼内电梯运行的大致规律 他设计一个利用称体重的磅秤来进行测量和研究的方案 把磅秤平放在电梯的地板上 他站在磅秤上 请两位同学协助他观察磅秤示数的变化情况 并记录电梯运行时不同时刻磅秤的示数 将两位同学随机记录的7个数据列表 由于不知记录时刻的先后 故表格数据按从小到大的次序排列 并相应标明t1 t2 t7 记录时电梯做平稳运动 对实验数据进行分析研究 了解电梯的运行情况 并粗略测定电梯的加速度 思考回答下列问题 1 在测量时该学生所受的重力将 填 变大 变小 不变 2 多选 如果先记录到的是较小的示数 后记录到的是较大的示数 则记录时电梯相应的运动可能是 A 先加速下降后减速下降B 先减速下降后匀速下降C 先匀速上升后减速上升D 先减速上升后加速上升 3 多选 如果电梯在运行过程中经历过匀加速 匀速和匀减速三个过程 而两位同学记录的数据不知处于哪一运动阶段 则此电梯加速度的可能值为 A 1 0m s2B 1 82m s2C 2 22m s2D 2 50m s2 4 由于每部电梯运行时加速度都是设定好的 如果要知道该高楼电梯的加速度 还需要测定的物理量是 思路引导 1 超重 失重现象的本质是什么 重力发生变化了吗 哪些力发生了变化 2 加速度向上时 电梯可能做哪些运动 加速度向下时 电梯可能做哪些运动 3 表格中的数据能够表明电梯的运行状态吗 对电梯的运行情况如何讨论 解析 本题属于牛顿运动定律中超重 失重问题的考查 解题的关键是明确超重和失重的本质 知道物体超重时视重增加ma 失重时视重减小ma 但重力不变 对于第三问 要分情况讨论 1 测量时 该学生的重力不变 只是视重 支持力 发生变化 2 磅秤的示数显示的是学生受到的支持力 学生先受到较小的支持力 后受到较大的支持力 说明学生的运动状态是先失重 加速度向下 后超重 加速度向上 电梯可能先加速下降后减速下降 也可能先减速上升后加速上升 A D选项正确 3 分析表格数据可知 数据有两种 450N和550N 可能一 数据为超重和失重的视重 mg ma 550N mg ma 450N解得 a 1m s2 m 50kg 可能二 数据为超重和匀速的视重 mg ma 550N mg 450N解得 a 2 22m s2 m 45kg 可能三 数据为匀速和失重的视重 mg 550N mg ma 450N解得 a 1 82m s2 m 55kg 综上所述 A B C选项正确 超重 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 称为视重 视重的大小等于弹簧测力计受到物体的 或台秤受到的 示数 拉力 压力 2 超重 1 概念 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 物体所受的重力的现象 2 产生条件 物体具有 的加速度 与物体的速度的大小和方向无关 3 产生原因 当物体具有 的加速度a时 支持物对物体的支持力 或悬挂物对物体的拉力 为F 由牛顿第二定律可得 F mg ma 解得F m g a mg 由牛顿第三定律知 物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力 F mg 4 运动状态 加速 或减速 大于 竖直向上 竖直向上 上升 下降 3 失重 1 概念 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 重力的现象 2 产生条件 物体具有 的加速度 与物体速度的大小和方向无关 3 产生原因 当物体具有 的加速度a时 悬绳对物体的拉力 或支持物对物体的支持力 为F 由牛顿第二定律得mg F ma 所以F mg ma mg 由牛顿第三定律可知 物体对悬绳的拉力 或对支持物的压力 F mg ma mg 4 运动状态 加速 或减速 小于 竖直向下 竖直向下 下降 上升 4 完全失重 1 概念 物体对悬线的拉力 或对支持物的压力 等于零的现象 此时物体的加速度竖直向下且大小等于g 比如 自由落体运动 2 在完全失重状态下 平常由重力产生的一切物理现象都会消失 比如物体对桌面无压力 浸在水中的物体不受浮力 液体对容器壁没有压强等 靠重力才能使用的仪器也不能再使用 如天平 液体气压计等 特别提醒1 超重和失重现象都是由加速度的方向决定的 加速度向上就是超重 加速度向下就是失重 与物体的运动方向无关 2 无论超重还是失重 物体的重力都没有变化 变化的是 视重 即 物体对接触面向下的压力或对竖直悬线向下的拉力发生变化 热门考点研析 1 当物体处于超重或失重状态时 物体受到的重力并没有变化 所谓的 超 和 失 是指视重 超 和 失 的大小取决于物体的质量和物体的竖直方向的加速度 2 物体处于超重状态和物体处于失重状态 不在于物体是向上运动还是向下运动 而取决于物体的加速度方向是向上还是向下或加速度有竖直方向的分量 只要物体的加速度向上 物体就处于超重状态 只要物体的加速度向下 物体就处于失重状态 超重 失重的理解 考点1 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的加速度效果 不再产生其他效果 即由重力产生的一切现象都不存在 4 处于超重状态下液体的浮力公式为F浮 V排 g a 处于失重状态下液体的浮力公式为F浮 V排 g a 处于完全失重状态下液体的浮力为零 即在完全失重状态下液体对浸在液体中的物体不再产生浮力 2016届浙江二模 如图为 高车踢碗 的杂技 演员踩着独轮车 头顶着碗 将一只碗扣在一只脚上 将碗踢起 由于碗底与空气的接触面积较大 碗所受的空气阻力不可忽略 碗离开脚后在空中划出一段弧线 正好落在头顶的碗里 对碗从扣在脚上到碗落入头顶碗里的整个过程中 A 碗在离开脚后处于完全失重状态B 碗离开脚后所做的运动是斜抛运动 例1 D 碗脱离脚的瞬间 脚 踢碗的那部分 的加速度大小一定大于碗的加速度大小 思路引导 1 完全失重的条件是什么 斜上抛运动的条件是什么 2 两物体分离的临界条件是什么 答案 D 总结提升 1 判断物体超重与失重的方法 1 物体处于超重还是失重状态 只取决于加速度的方向 与物体的运动方向无关 2 当物体的加速度方向向上时 处于超重状态 3 当物体的加速度方向向下时 处于失重状态 4 当物体的加速度向下 且a g时 处于完全失重状态 2 超重与失重运动状态的判断 1 物体处于超重状态时 不一定向上加速运动 也可能向下减速运动 2 物体处于失重状态时 不一定向下加速运动 也可能向上减速运动 在保证人身安全的情况下 某人从某一高度处竖直跳下到达水平地面 从脚尖着地 双腿逐渐弯曲到静止的过程中 下列分析正确的是 A 人一直向下做减速运动B 人先向下做加速运动 后向下做减速运动C 人处于失重状态D 人处于超重状态解析 人从高处跳下脚尖着地时 为了安全起见 重力大于支持力 仍将向下做加速运动 当重力等于支持力时 速度达到最大值 后续过程中 支持力大于重力 人开始减速运动 直至运动到最低点 B选项正确 答案 B 针对训练1 高考中涉及的运动学中的图象包括x t图象 v t图象 a t图象等 涉及的力学中的图象包括F t图象 F x图象等 1 t图象中可以得到的信息 1 速度 物体运动的速度可以直接在图象中读出 图象在时间轴的上方表示速度为正 图象在时间轴的下方表示速度为负 2 加速度 图象的斜率表示加速度的大小 图象的倾斜方向反映了加速度的方向 正向倾斜表示加速度为正 反向倾斜表示加速度为负 3 位移 图象与时间轴围成的面积表示物体运动的位移大小 面积在时间轴的上方表示位移为正 在时间轴的下方表示位移为负 4 交点 两个物体在同一v t图象中的交点表示速度相等 动力学中的图象问题 考点2 2 应用牛顿运动定律分析运动图象问题的步骤 1 理解各个图象中 点 线 面 对应的物理状态和物理过程 2 根据图象构建运动情景 提取物理模型 3 确定各物理模型对应的运动情况和受力情况 4 结合图象根据牛顿运动定律和运动学公式列式求解 2015年重庆高考 若货物随升降机运动的v t图象如图所示 竖直向上为正 则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图象可能是 例2 思路引导 1 温习速度 时间图象的物理意义 2 如何根据物体的运动情况确定受力情况 解析 分析v t图象可知 货物先加速向下运动 支持力Fmg 后续的运动过程中 先加速向上运动 F mg 然后匀速直线运动 F mg 再减速向上运动到速度为零 F mg B选项正确 答案 B 总结提升 图象问题的实质是力和运动的关系 求解这类问题的关键是理解图象的物理含义 动力学中图象问题的易错点1 没有看清横 纵坐标所表示的物理量及单位 2 没有注意坐标原点是否从零开始 3 不清楚图线的点 斜率 面积等的物理意义 4 忽视对物体的受力情况和运动情况的分析 多选 2015年新课标卷 如图甲 一物块在t 0时刻滑上一固定斜面 其运动的v t图线如图乙所示 若重力加速度及图中的v0 v1 t1均为已知量 则可求出 A 斜面的倾角B 物块的质量C 物块与斜面间的动摩擦因数D 物块沿斜面向上滑行的最大高度 针对训练2 答案 ACD 方法技巧归纳 多运动过程问题的解题技巧多运动过程指的是物体参与了多个阶段的运动 在这些运动阶段中 存在着受力的变化 运动状态的变化 解决此类问题的步骤 1 认真审题 根据题目叙述的情景 合理的选取研究对象 2 划分物体经历的各个阶段 划分的依据是力的变化点 如摩擦力突变 运动状态的变化点 如匀变速运动转变为匀速运动 3 分析每一个阶段的受力情况和运动情况 关键是运动规律的分析 以及前后运动阶段的状态特征 两个阶段的连接点就是运动的临界点 这是解题的关键 4 选取解决问题的方法 利用运动学规律和牛顿运动定律列式求解 对运动过程就要以加速度变化来分段处理 如果与其他运动关联 注意找时间 位移关系 这往往是解决问题的关键条件 在处理多过程问题时 如果不涉及加速度和时间 动能定理也可以求解 如图所示 倾角为30 的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接 现将一滑块 可视为质点 从斜面上A点由静止释放 最终停在水平面上的C点 已知A点距水平面的高度h 0 8m B点距C点的距离L 2 0m 滑块经过B点时没有能量损失 g 10m s2 求 1 滑块在运动过程中的最大速度 2 滑块与水平面间的动摩擦因数 3 滑块从A点释放后 经过时间t 1 0s时速度的大小 思路引导 1 分析滑块的受力情况 判断处于何位置时 速度最大 2 分析滑块减速运动的过程 运用牛顿第二定律和速度位移公式 联立求解动摩擦因数 3 滑块从A点释放 运动时间为t 1 0s时 滑块处于何处 处于哪种运动状态 例3 2 滑块在BC段运动时 根据牛顿第二定律得 a2 g 位移为L 根据运动学公式得 v 2a2L 联立解得 0 4 3 滑块在AB段的运动时间为t1 根据运动学公式得 vm a1t1 解得运动时间t1 0 8s 1 0s 故经过时间t 1 0s时滑块已运动到水平面上做减速运动 根据运动学公式得 v vm a2 t t1 联立解得 v 3 2m s 答案 1 4m s 2 0 4 3 3 2m s 如图为一条平直公路中的两段 其中A点左边的路段为足够长的柏油路面 A点右边路段为水泥路面 已知汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数为 1 与水泥路面的动摩擦因数为 2 当汽车以速度v0在路面行驶时 若刚过A点时紧急刹车后 车轮立即停止转动 汽车要滑行一段距离到B处才能停下 若该汽车以2v0速度在柏油路面上行驶 突然发现B处有障碍物 需在A点左侧的柏油路段上某处紧急刹车 若最终汽车刚好撞不上障碍物 重力加速度为g 1 求水泥路面AB段的长度 2 在第二种情况下汽车运动了多长时间才停下 解析 1 汽车以速度v0在柏油路面行驶 通过A点紧急刹车后 受到滑动摩擦力作用 做匀减速直线运动 到B 针对训练3 物理模型构建 传送带模型传送带问题属于物体间相互作用的模型 实质是相对运动问题 1 模型的特点 1 传送带分为水平传送带和倾斜传送带 以传送带顺时针匀速转动为例 两种类型 2 从运动角度分析 物体一般情况下经历先加速后匀速运动的过程 运动状态的改变时刻就是物体速度和传送带速度相等的时刻 3 从受力角度分析 加速运动过程中受到滑动摩擦力作用 匀速运动过程中受到静摩擦力 倾斜传送带 或不受摩擦力作用 水平传送带 共速时 前后摩擦力发生了突变 这是运动的分界点 2 模型的解题思路 1 运动状态分析 根据物体运动速度和传送带运动速度的大小关系判断物体的运动规律 即 加速运动还是匀速运动 2 受力分析 根据物体的运动规律判断物体所受摩擦力的大小和方向 注意物体与传送带共速时 摩擦力发生突变 3 解题过程中的注意点 1 传送物体的过程中 涉及两种运动 一是物体对地的运动 二是物体相对于传送带的运动 不要混淆 2 物体与倾斜传送带共速之后 受到静摩擦力作用 直到运动到最高点 物体与水平传送带共速后 水平方向不再受力 这类问题综合性较强 难度较大 但是只要建立模型 正确运用规律即可求解 解决的关键是弄清物体与传送带之间的相对运动及各运动阶段的受力情况和运动性质 如图 水平传送带A B两端相距s 3 5m 工件与传送带间的动摩擦因数 0 1 工件滑上A端瞬时速度vA 4m s 达到B端的瞬时速度设为vB 则不正确的是 A 若传送带不动 则vB 3m sB 若传送带以速度v 4m s逆时针匀速转动 vB 3m sC 若传送带以速度v 2m s顺时针匀速转动 vB 3m sD 若传送带以速度v 2m s顺时针匀速转动 vB 2m s 思路引导 1 工件滑上传送带后 在选项中涉及到的几种情况下 工件的受力情况如何 2 分析工件的受力情况 根据牛顿第二定律分析传送带运动与不动时加速度的关系 例4 解析 传送带静止不动 工件在传送带上做匀减速直线运动 加速度a g 根据运动学公式得 v v 2as 代入数据解得vB 3m s A选项正确 传送带以速度v 4m s逆时针匀速转动 工件在传送带上做匀减速直线运动 受力情况不变 加速度仍为a g 解得到达B端速度vB 3m s B选项正确 传送带以速度v 2m s顺时针匀速转动 工件比传送带运动的快 摩擦力水平向左 工件在传送带上做匀减速直线运动 受力情况不变 到达B端速度vB 3m s C选项正确 D选项错误 答案 D 1 小物体运动到B点时的速度v的大小 2 小物体与运输带间的动摩擦因数 3 小物体从A点运动到C点所经历的时间t 针对训练4 解析 1 小物体在BC段运动过程中 根据牛顿第二定律得 mgsin30 1mgcos30 ma1 根据运动学公式得 v2 2a1L 联立两式代入数据解得 小物体运动到B点时的速度v 3m s 2 运输带运行速度恒为v0 5m s 小物体运动到B点的速度v v0 故小物体在传送带上一直加速运动 根据牛顿第二定律得 mgcos37 mgsin37 ma 由运动学公式得 v2 2ax 联立各式代入数据解得 0 875 答案 1 3m s 2 0 875 3 3 4s 考题随堂演练 1 多选 蹦极是一种极限体育项目 可以锻炼人的胆量和意志 运动员从高处跳下 弹性绳被拉展前做自由落体运动 弹性绳被拉展后 在弹性绳的缓冲作用下 下落一定高度后速度减为零 在下落的全过程中 下列说法中正确的是 A 弹性绳拉展后运动员先处于失重状态 后处于超重状态B 弹性绳拉展后运动员处于失重状态 弹性绳拉展后做运动增大的减速运动C 弹性绳拉展后运动员先做加速度减小的加速运动 后做加速度增大的减速运动D 弹性绳拉展后运动员先做加速度增大的加速运动 后做加速度减小的减速运动 解析 物体处于超重状态时具有向上的加速度 物体处于失重状态时具有向下的加速度 弹性绳拉展前运动员只受重力 处于完全失重状态 弹性绳拉展后 开始拉力小于重力 加速度方向向下 处于失重状态 加速度逐渐的减小 当拉力大于重力 运动员加速度方向向上 处于超重状态 加速度逐渐的增大 所以弹性绳拉展后运动员先处于失重状态 后处于超重状态 故A C选项正确 B D选项错误 答案 AC 2 2016届沧州月考 物体甲 乙原来静止于光滑水平面上 从t 0时刻开始 甲沿水平面做直线运动 位移x和时间平方t2的关系图象如图甲 乙受到如图乙所示的水平拉力F的作用 则在0 4s的时间内 A 甲物体所受合力不断变化B 甲物体的速度不断减小C 2