浙江省严州中学新安江校区高考物理 牛顿运动定律的应用复习课件.ppt

,2014高三物理新课标,严州中学新校区,10牛顿运动定律的应用,一、超重、失重问题,1在以加速度为a匀加速上升的电梯里，有一个质量为m的人，下述说法中正确的是()人的重力为m(ga)人的重力为mg人对电梯的压力为m(ga)人对电梯的压力为mgabcd,b,3如图所示，a为电磁铁，挂在支架c上，放到台秤的托盘中，在它的正下方有一铁块b，铁块b静止时，台秤示数为g，当电磁铁通电后，在铁块被吸引上升的过程中，台秤的示数将()a变大b变小c大于g，但呈恒量d先变大，后变小,a,变式题：如图所示，a、b两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是：a在上升和下降过程中a对b的压力一定为零b上升过程中a对b的压力大于a物体受到的重力c下降过程中a对b的压力大于a物体受到的重力d在上升和下降过程中a对b的压力等于a物体受到的重力,a,二、涉及物体组的动力学问题,对涉及多个研究对象的动力学问题的分析，尤其是对于由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系统的动力学问题，要特别注意合理选取研究对象。常用的方法有整体法和隔离法，这两种方法在学习平衡问题时均已用到。(1)整体法将一组连接体作为一个整体看待，牛顿第二定律f合=ma中，f合是整体受的合外力，只分析整体所受的外力即可(连接体的相互作用力属内力，可不分析)，简化了受力分析。(2)隔离法在求解连接体的相互作用力时采用，将某个部分从连接体中分离出来，其他部分对它的作用力则作为外力处理。,d,例2、如图1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，如图2所示反映a1和a2变化的图线中正确的是(),a,变式题：如图所示，a、b两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中b受到的摩擦力()a.方向向左，大小不变b.方向向左，逐渐减小c.方向向右，大小不变d.方向向右，逐渐减小,a,a、b的质量分别为m=1kg、m=5kg，斜面倾角=370。水平地面光滑。在水平推力f作用下，a、b一起向右运动(无相对滑动)。(1)a、b之间也是光滑的，则水平推力f；(2)若a、b之间的动摩擦因数=0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。,一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在底角=53的斜面顶端，如图所示斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s2的加速度向左做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。(g取10m/s2),2.83n0,规律小结解决临界和极值问题时，首先做好受力分析，利用极限法将某一物理量推到极大或极小，找出临界状态，再根据牛顿运动定律分析求解。,2发生临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力fn=。(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到。,1动力学中的临界极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界值出现。,三、临界和极值问题分析方法,0,最大值,(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：ft。(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大；合外力最小时，具有最小。当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值。,0,加速度,加速度,例3、如图所示，被水平拉伸的弹簧右端拴在小车壁上，左端拴一质量为10kg的物块m。小车静止不动，弹簧对物块的弹力大小为5n时，物块处于静止状态当小车以加速度a=1m/s2沿水平地面向右加速运动时()a物块m相对小车仍静止b物块m受到的摩擦力大小不变c物体m受到的摩擦力将减小d物体m受到的弹簧的拉力将增大,ab,【方法点拨】在应用牛顿定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态。特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界现象。此时要采用极限分析法，看物体在不同加速度时会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界和极值问题。有些问题的转折点是速度为零或速度取某一定值，如下面的变式题。,如图所示，水平面上质量均为4kg的两木块a、b用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态。现用一竖直向上的力f拉动木块a，使木块a向上做加速度为5m/s2的匀加速直线运动。选定a的起始位置为坐标原点，g10m/s2，从力f刚作用在木块a的瞬间到b刚好离开地面这个过程中，力f与木块a的位移x之间关系图象正确的是：(),a,临界问题的解法一般有三种1极限法：把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的。2假设法：临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题。3数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件。,例5、如图，一细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块a的顶端p处，细线的另一端拴以质量为m的小球，.当滑块至少以多大加速度向左运动时，小球对滑块的压力为零？.当滑块以加速度a=2g向左运动时，线中张力多大？,变式题：如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的a处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图乙所示。已知v2v1，则(),a.t2时刻，小物块离a处的距离达到最大b.t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大c.0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左d.0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用,b,四、动力学综合问题的分析,动力学问题的复杂性体现在两个方面，一是研究对象的复杂性，即研究对象众多，二是研究过程的复杂性，即运动过程众多。突破运动过程的复杂性，主要是要依据“程序法”处理问题：(1)将题目涉及的物理问题合理地分解为几个彼此相对独立、又相互联系的过程。(2)对各个物理过程进行受力分析及运动状态分析。(3)根据各个过程遵从的物理规律逐个建立方程。(4)通过各过程把相关联的物理量联系起来。,例4、如图所示，在高出水平地面h=1.8m的光滑平台上放置一质量m=2kg、由两种不同材料连接成一体的薄板a，其右段长度l1=0.2m且表面光滑，左段表面粗糙在a最右端放有可视为质点的物块b，其质量m=1kg。b与a左段间动摩擦因数=0.4.开始时二者均静止，现对a施加f=20n水平向右的恒力，待b脱离a(a尚未露出平台)后，将a取走。b离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x=1.2m。(取g=10m/s2)求：(1)b离开平台时的速度vb；(2)b从开始运动到刚脱离a时，b运动的时间tb和位移xb；(3)a左端的长度l2。,(1)2m/s(2)0.5s、0.5m(3)1.5m,点评对单物体多过程问题，由各阶段的受力情况确定运动性质是基础，找到连接各阶段运动的物理量(速度)是关键。作出物体整个运动过程的运动示意图，可使问题的分析与求解较为直观，如下面的变式题。,(1)4n(2)42m(3)2.1s,变式题：航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m=2kg，动力系统提供的恒定升力f=28n。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。(1)第一次试飞，飞行器飞行t1=8s时到达高度h=64m求飞行器所受阻力f的大小；(2)第二次试飞，飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。,整体法、隔离法的应用以及临界问题的分析,a,如图所示，物体a叠放在物体b上，b置于光滑水平面上。a、b质量分别为6.0kg和2.0kg，a、b之间动摩擦因数0.2。在物体a上施加水平方向的拉力f，开始时f=10n，此后逐渐增大，在增大到45n的过程中，以下判断正确的是：（）a两物体间始终没有相对运动b两物体间从受力开始就有相对运动c当拉力f12n时，两物体均保持静止状态d两物体开始没有相对运动，当f16n时，开始相对滑动,五、变力作用下的分离问题,例、一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物体，有一木板将物体托住，并使弹簧保持原长，如图所示现让木板由静止以加速度a（agsin，a才受沿传送带向上的静摩擦力作用b只有agsin，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,整体法、隔离法的应用以及临界问题的分析,a,如图所示，物体a叠放在物体b上，b置于光滑水平面上。a、b质量分别为6.0kg和2.0kg，a、b之间动摩擦因数0.2。在物体a上施加水平方向的拉力f，开始时f=10n，此后逐渐增大，在增大到45n的过程中，以下判断正确的是：（）a两物体间始终没有相对运动b两物体间从受力开始就有相对运动c当拉力f12n时，两物体均保持静止状态d两物体开始没有相对运动，当f16n时，开始相对滑动,(1)0.2n(2)0.375m,动力学中的图象问题,变式、一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力f随时间t变化的关系如图(a)所示，速度v随时间t变化的关系如图(b)所示。取g=10m/s2，求：(1)1s末物块所受摩擦力的大小f1；(2)物块在前6s内的位移大小x；(3)物块与水平地面间的动摩擦因数.,(a),(b),(1)4n(2)12m(3)0.4,2分析图象问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位；(2)不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。,求解图象问题的思路,1一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则()at3时刻火箭距地面最远bt2t3的时间内，火箭在向下降落ct1t2的时间内，火箭处于失重状态d0t3的时间内，火箭始终处于失重状态,a,2将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是(),c,3如图甲所示，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x之间的关系如图乙所示(g=10m/s2)，则下列结论正确的是()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7.5n/cmc物体的质量为3kgd物体的加速度大小为5m/s2,d,4日本大地震以及随后的海啸给日本造成了巨大的损失。灾后某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m=4kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力f随位移x变化的图象如图乙所示。已知物体与地面之间的动摩擦因数为=0.5，g=10m/s2。求：(1)运动过程中物体的最大加速度为多少？(2)距出发点多远时物体的速度达到最大？,(1)20m/s2(2)3.2m,f,m,m,3.3超重失重牛顿第二定律的瞬时性问题,12、(1)第1秒内学生加速下滑的加速度：,13、(1)最大拉力,1秒末速度最大：,(2)学生下滑的平均速度：