[原创]2015年《南方新课堂·高考总复习》物理 专题三 第3讲 牛顿运动定律的应用[配套课件]

1、第3讲牛顿运动定律的应用考点 1 动力学的两类基本问题1第一类问题：已知物体的受力情况，求物体的运动情况，如物体运动的速度、时间、位移等2第二类问题：已知物体的运动情况，求物体的受力情况，如所受某个力的大小和方向3动力学两类基本问题的分析流程(如图 3-3-1 所示)图 3-3-14应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)明确研究对象：根据问题的需要和解题的方便，确定某一物体或几个物体组成的系统为研究对象(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力示意图，明确物体的运动性质和运动过程(3)利用牛顿第二定律(在受力情况已知时)或结合运动学公式(在运动情况已知时)进行求解(4)必要时对结果进行讨论处理

2、动力学问题一般以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿运动定律列方程联立求解【自主检测】1一物体初速度 v05 m/s，沿着倾角 37的斜面匀加速向下运动，若物体和斜面间的动摩擦因数为 0.25，则物体 3 s 末的速度为(斜面足够长，取 g10 m/s2)()A12 m/sB15 m/sC17 m/sD20 m/s答案：C2用一水平恒力将质量为 250 kg 的木箱由静止开始沿水平地面推行 50 m，历时 10 s，若物体受到的阻力是物重的 0.1倍，则外加的推力多大？(取 g10 m/s2)设水平恒力为 F，根据牛顿第二定律，有Ffma又 f0.1mg由以上式子解得 F500 N.项目超重失

3、重完全失重定义物体对支持物的压力( 或对悬挂物的拉力)_ 物体所受重力的现象物体对支持物的压力 ( 或对悬挂物的拉力)_ 物体所受重力的现象物体对支持物的压力 ( 或对悬挂物的拉力 ) 等于_的状态产生条件物体有向_的加速度物体有向_的加速度a_，方向竖直向_运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以 a g 加速下降或减速上升原理式FmgmamgFmamgFmaFm(g_)Fm(g_)F_考点 2 超重和失重大于小于0竖直向下下a竖直向上ga0超重和失重在本质上并不是物体受到的重力(实重)发生了变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力或对悬绳的拉力(视重)发生了变化，即看起

4、来好像物体的重力变了，但实际上物体的重力并没有发生变化【自主检测】3下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A物体处于超重状态时，其重力增加了B物体处于完全失重状态时，其重力为零C物体处于超重或者失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D物体处于超重或者失重状态时，其质量和受到的重力都没有发生变化答案：D热点 1 用整体法和隔离法解决连接体问题方法简介：利用牛顿第二定律处理连接体问题时，常用的方法是整体法和隔离法(1)整体法：当系统中各物体的加速度都相同时，我们可以把系统中所有物体看成一个整体，可先分析整体的受力情况和运动情况，然后根据牛顿第二定律，求出整体所受外力的某一未知力或加速

5、度(2)隔离法：为解题方便，当求系统内物体间相互作用力时，常将某个研究对象从系统中“隔离”出来，进行受力分析，应用相应的定律来分析求解处理连接体问题时，整体法和隔离法在解题中往往是交替使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力【例 1】(双选)如图 3-3-2 所示，水平地面上两个完全相同的物体 A 和 B 紧靠在一起，在水平推力 F 的作用下运动，FAB代表 A、B 间的作用力，则()图 3-3-2A若地面完全光滑，则 FABFB若地面完全光滑，则 FABF2C若地面的动摩擦因数为，则 FABFD若地面的动摩擦因数为，则 FABF2思路导引：物体 A、B 在力 F 的作

6、用下一起向右做加速运动，具有相同的加速度，故先用整体法求解运动的加速度，再用隔离法求解它们之间的作用力解析：设物体的质量为 m，且与地面间有摩擦A、B 加速度相同，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得F2mg2ma答案：BD方法技巧：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，分别确定它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解【触类旁通】1(2014 年汕头一模)如图 3-3-3 所示，物块 P 和 M 叠放在一起，且质量 mPmM.让它们从静止开始释放，不计空气阻力，)图 3-3-3重力加速度为 g，则在它们的下落过程中(AM 下落的速度较大BP

7、 对 M 的压力为零CP 对 M 的压力等于 mPgDP 对 M 的压力大于 0 而小于 mPg答案：B热点 2 超重和失重【例 2】(双选，广东六校2011届高三联考)如图3-3-4所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大了，这一现象表明()A电梯一定是在下降B电梯可能是在上升C电梯的加速度方向一定是向下D乘客一定处在超重状态图 3-3-4思路导引：弹簧的伸长量变大，说明弹簧的弹力变大，从而判断出小铁球的合外力向上和加速度向上解析：电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球所受重力相等现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力变

8、大，小铁球的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态但电梯可以是加速向上运动或减速向下运动答案：BD拓展提升：超重和失重现象是生产和生活中常见的现象，近年高考比较注重对本部分的考查解决此类问题的实质是牛顿第二定律的应用注意，我们判断物体处于超重或失重状态是看加速度方向如何，而不是看速度方向【触类旁通】2(广州越秀区2013 届摸底)建筑工人用图 3-3-5 所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg 的工人站在地面上，通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.50 m/s2 的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则绳子对人的拉力大)图 3-3-5小为(g 取

9、10 m/s2)(A210 NB190 NC700 ND200 N答案：A热点 3 传送带问题模型简介：传送带问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题(1)水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移 x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻，这样就可以确定物体运动的特点和规律，然后根据相应规律进行求解(2)倾斜传送带问题：求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定是否受到滑动摩擦力作用如果受到滑动摩擦力作用应进一步确

10、定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变【例 3】如图 3-3-6 所示，有一水平传送带以 2 m/s 的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间的动摩擦因数为 0.5，取 g10 m/s2，则传送带将该物体传送10 m 的距离所需时间为多少？图 3-3-6易错提醒：对物理过程认识错误，错误地认为物体一直加速运动会有如下解法：由于物体轻放在传送带上，所以初速度v00，物体在竖直方向合外力为零，在水平方向受到滑动摩擦力(传送带施加)，做初速度v00 的匀加速运动，位移为10 m.据牛顿第二定律 Fma

11、有fmgmaag5 m/s2根据初速度为零的匀加速直线运动位移公式正确解析：以物体为研究对象，如图3-3-7 所示，在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做初速度v00 的匀加速运动图3-3-7根据牛顿第二定律 Fma 有水平方向：fma 竖直方向：Nmg0 fN 由式解得 a5 m/s2设经时间 t1，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线运动的速度公式vtv0at 解得 t10.4 s时间 t1 内物体位移物体位移为 0.4 m 时，物体的速度与传送带的速度相同，物体0.4 s 后无摩擦力，开始做匀速运动，设匀速运动的位移为s2，有s2v2t2 因为 s2ss1(100.4)

12、m9.6 m，v22 m/s代入式式解得 t24.8 s则传送 10 m 所需时间为tt1t2(0.44.8) s5.2 s.方法技巧：对物体准确进行受力分析，是求解此类问题的关键判断两者什么时候达到共同速度，是解题的突破口【触类旁通】3传送带与水平面夹角为37，皮带以12 m/s 的速率沿顺时针方向转动，如图 3-3-8 所示今在传送带上端 A 处无初速度地放上一个质量为 m 的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为 0.75，若传送带 A 到 B 的长度为 24 m，g 取10 m/s2，则小物块从 A 运动到 B 的时间为多少？图 3-3-8解：开始阶段，由牛顿第二定律得mgsinmgcos

13、ma1a1gsingcos12 m/s2物体加速至与传送带速度相等时需要的时间Lx1由题知tan，物体相对于传送带静止，物体接着做匀速运动，运动时间为t2v 12 s1.5 s故小物块从 A 运动到 B 的时间为 tt1t22.5 s.图 D14246热点 4 用极限法分析临界问题物理学中的极限思维方法，是针对物理对象的过程和状态的变化，按照物理过程的变化趋势合理外推到极端的情况研究物理问题时，通常是将状态参量的一般变化，推到极限值相关物理量存在制约关系，其中当物理现象变化到某一状态出现极限或转折(如“最大”“最小”“刚好”等词语)时，都会出现临界现象，此时要用极限法，看物体加速度不同时，会有

14、哪些现象发生，找出临界点，求出临界条件临界问题一般都具有一定的隐蔽性，审题时应尽量还原物理情境，利用变化的观点分析物体的运动规律，利用极限法确定临界点，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向【例 4】(双选)如图 3-3-9 所示，物体 A 和 B 叠放在光滑的水平面上，A、B 的质量分别为 mA2 kg、mB6 kg，为了保持A 与 B 相对静止在水平面上做加速运动，作用在 B 上的水平拉力 F 不能超过 4 N如果将此水平拉力作用在物体 A 上，则可能出现的运动情况是()图 3-3-9A.A、B 仍相对静止一起加速运动B.A、B 将发生相对运动C.A 做匀速运动，B 做加速运动D.A、B

15、一起做匀速运动思路导引：静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值解析：设 A 和 B 之间最大静摩擦力为 fmax，当水平拉力 F作用在 B 上时，则F(mAmB)a，fmaxmAa所以 fmax1 N当水平拉力作用在 A 上时，A、B 不发生相对运动，一起运动的最大加速度和拉力的最大值分别为所以当 FmaxF4 N 时，A、B 将发生相对运动，A、B 都做加速运动，当 FFmax 时，A、B 仍相对静止都做加速运动，故选项 A、B 正确答案：AB拓展提升：解决摩擦力发生突变时的临界问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态；静摩擦力到达最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态【触类旁通】4如图 3-3-10 所示，质量为 M8 kg 的小车 B 放在光滑的水平面上，在小车右端加一个水平向右的恒力 F8 N当小车向右运动的速度达到 v01.5 m/s 时，在小车右端轻轻地放上一个大小不计、质量 m2 kg 的小物块 A，物块与小车间的动摩擦因数为0.2，小车足够长，g10 m/s2.求从 A 放上小车经过 t1.5 s 后位移的大小图