高考核动力届高考物理一轮复习牛顿运动定律的综合应用课件

1、第第3单元单元 牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用填一填填一填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：当物体在方向上有加速度时，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重力牛顿运动定律的适用范围是的物体，它不适用于的物体2超重、失重和完全失重的比较宏观、低速微观、高速1整体法整体法当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体的各物体的相同相同时，可以把系统内的所有物体看成时，可以把系统内的所有物体看成，分析其受，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对力和运动情况，运用牛顿第二定律对列方程求

2、解列方程求解的方法的方法2隔离法隔离法当求系统内物体间当求系统内物体间时，常把某时，常把某个物体从系统中个物体从系统中出来，分析其受力和运动出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对情况，再用牛顿第二定律对出来的物体出来的物体列方程求解的方法列方程求解的方法加速度加速度一个整体一个整体3外力和内力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用力，这些力是该系统受到的，而系统内各物体，而系统内各物体间的相互作用力为间的相互作用力为应用牛顿第二定律列方应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来作

3、为研究对象，则程时不考虑内力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内力将转换为隔离体的外力练一练练一练1关于超重和失重的下列说法中，正确的是关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了受的重力减小了B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用自由落体运动的物体不受重力作用C物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态下的速度时处于失重

4、状态D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化且不发生变化【解析】【解析】物体具有向上的加速度时处于超重状态，具物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，综上所述，生了变化，综上所述，A、B、C均错，均错，D正确正确【答案】【答案】D2下列实例属于超重现象的是下列实例属于超重现象的是()A汽车驶过拱桥顶端时汽车驶过拱桥顶端时

5、B火箭点火后加速升空时火箭点火后加速升空时C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时【解析】【解析】发生超重现象时，物体的加速度方向竖直向发生超重现象时，物体的加速度方向竖直向上汽车驶过拱桥顶端时，其向心加速度竖直向下指向圆上汽车驶过拱桥顶端时，其向心加速度竖直向下指向圆心，汽车处于失重状态，心，汽车处于失重状态，A错误；火箭点火后加速升空，加错误；火箭点火后加速升空，加速度竖直向上，处于超重状态，速度竖直向上，处于超重状态，B正确；跳水运动员离开跳正确；跳水运动员离开跳板向上运动

6、时，只受重力，运动员处于完全失重状态，板向上运动时，只受重力，运动员处于完全失重状态，C错错误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状态，态，D错误错误【答案】【答案】B3如图所示，质量分别为如图所示，质量分别为m和和2m的两个小球置于光滑水平面上，的两个小球置于光滑水平面上，且固定在一轻质弹簧的两端，已知弹簧的原长为且固定在一轻质弹簧的两端，已知弹簧的原长为L，劲度系数为，劲度系数为k.现沿现沿弹簧轴线方向在质量为弹簧轴线方向在质量为2m的小球上有一水平拉力的小球上有一水平拉力F，使两球一起做匀加，使两球一起做匀加速运动，则此时两

7、球间的距离为速运动，则此时两球间的距离为()【答案】【答案】C4. 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的的A、B两个物体，两个物体，A、B间的最大静摩擦力为间的最大静摩擦力为mg，现用水平，现用水平拉力拉力F拉拉B，使，使A、B以同一加速度运动，则拉力以同一加速度运动，则拉力F的最大值的最大值为为()Amg B2mgC3mg D4mg【答案】【答案】C考点一对超重、失重的理解考点一对超重、失重的理解考点梳理考点梳理1尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay0，物体就会出现超重或失重状态当ay方向竖直向上时，物体处于超重状

8、态；当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态2尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态3超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了在发生这些现象了，完全失重也不是说重力完全消失了在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)发生变化发生变化4在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完

9、全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等力、液体柱不再产生向下的压强等【温馨提示】【温馨提示】超、失重并非重力发生变化而是视重发生变化，要做好超、失重并非重力发生变化而是视重发生变化，要做好受力分析和运动情况分析受力分析和运动情况分析 典例应用典例应用在升降电梯内的地板上放一体重计，电在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重

10、计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是图所示，在这段时间内下列说法中正确的是() A晓敏同学所受的重力变小了晓敏同学所受的重力变小了B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动D电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下，方向一定竖直向下【课堂笔记】【课堂笔记】由题知体重计的示数为由题知体重计的示数为40 kg时，人对时，人对体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有变化，的重力并没有变化，A错；由牛顿第三定

11、律知错；由牛顿第三定律知B错；电梯具错；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，有向下的加速度，但不一定是向下运动，C错；由牛顿第二错；由牛顿第二定律定律mgFNma，可知，可知a ，方向竖直向下，方向竖直向下，D对对【答案】【答案】D【总结提升】【总结提升】1判断超重和失重现象的三个技巧判断超重和失重现象的三个技巧(1)从受力的角度判断从受力的角度判断当物体受向上的拉力当物体受向上的拉力(或支持力或支持力)大于重力时，物体处于大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态重状态(2)从加速度的角度判断从加速

12、度的角度判断当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态完全失重状态(3)从速度变化角度判断从速度变化角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重物体向下加速或向上减速时，失重2物体超重或失重的多少是由发生超、失重现象的物物体超重或失重的多少是由发生超、失重现象的物体的质量和竖直方向的加速度共同决定的，其大小等于体的质量和竖直方向的加速度共同决定的，其大小等于ma.一木箱

13、静止在地面上，木箱连同固定在箱子一木箱静止在地面上，木箱连同固定在箱子上的杆总质量为上的杆总质量为M，有一质量为，有一质量为m的环套在杆上，给环一初的环套在杆上，给环一初速度，使其沿杆向上减速运动，试求环向上运动的加速度速度，使其沿杆向上减速运动，试求环向上运动的加速度多大时，才使箱子对地面的压力为零？多大时，才使箱子对地面的压力为零？ 考点二连接体问题的处理考点二连接体问题的处理考点梳理考点梳理所谓连接体是指用轻质细绳、杆或弹簧相连的物体，或所谓连接体是指用轻质细绳、杆或弹簧相连的物体，或叠放在一起的两个或两个以上的物体，这些物体往往以共同叠放在一起的两个或两个以上的物体，这些物体往往以共同

14、的加速度运动，处理连接体问题常常是灵活地应用整体法和的加速度运动，处理连接体问题常常是灵活地应用整体法和隔离法隔离法1隔离法的选取原则：隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者求出系统内两物体之间的作用力时，就加速度不相同，或者求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解解2整体法的选取原则：整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以

15、把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离先整体求加速度，后隔离求内力求内力”典例应用典例应用如图所示，水平桌面光滑，如

16、图所示，水平桌面光滑，A、B物体间的动摩擦因数物体间的动摩擦因数为为(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，A物体质量为物体质量为2 m，B和和C物物体的质量均为体的质量均为m，滑轮光滑，砝码盘中可以任意加减砝码在保持，滑轮光滑，砝码盘中可以任意加减砝码在保持A、B、C三个物体相对静止共同向左运动的情况下，三个物体相对静止共同向左运动的情况下，BC间绳子所能达到的间绳子所能达到的最大拉力是最大拉力是() 【解题指导】【解题指导】BC间绳子的拉力达到最大，也即是间绳子的拉力达到最大，也即是C的的加速度最大，也即是加速度最大，也即是B达到最大加速度，即达到最大加速度，

17、即AB间达到最大静间达到最大静摩擦力摩擦力【课堂笔记】【课堂笔记】因桌面光滑，当因桌面光滑，当A、B、C三者共同的加三者共同的加速度最大时，速度最大时，FBCmCa才能最大这时，才能最大这时，A、B间的相互作间的相互作用力用力FAB应是最大静摩擦力应是最大静摩擦力2mg，对，对BC整体来讲：整体来讲：FAB2mg(mBmC)a2ma，ag，所以，所以FBCmCamg，选项选项B正确正确【答案】【答案】B【总结提升】【总结提升】1涉及隔离法与整体法的具体问题类型涉及隔离法与整体法的具体问题类型(1)涉及滑轮的问题涉及滑轮的问题若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法绳跨过定滑若要求绳的拉力，一般都必

18、须采用隔离法绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同，故采用轮，连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同，故采用隔离法隔离法(2)水平面上的连接体问题水平面上的连接体问题这类问题一般多是连接体这类问题一般多是连接体(系统系统)各物体保持相对静各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法离的方法建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度则，或者正交分解力，或者正交分解加速度(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题斜面体与

19、上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析静止时，解题时一般采用隔离法分析2解决这类问题的关键解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各个物体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，分别确定出之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解如图所示，一质量为如图所示，一质量为M5 kg的斜面放在光滑的斜面放在光滑水平面上，斜面

20、高度为水平面上，斜面高度为H1 m，M与与m之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为0.8，m的质量为的质量为1 kg，起初，起初m在在M竖直面上的最高点现在竖直面上的最高点现在使使M受到一个大小为受到一个大小为60 N的水平恒力的水平恒力F的作用，并且同时释的作用，并且同时释放放m，F作用持续了作用持续了0.5秒后撤去，求从撤去秒后撤去，求从撤去F到到m落地，落地，M的的位移为多少？位移为多少？(g取取10 m/s2)【答案】【答案】1.5 m 考点三临界极值问题考点三临界极值问题考点梳理考点梳理动力学中的临界问题一般有三种解法：动力学中的临界问题一般有三种解法： 1.极限法极限法在题目中如出现

21、在题目中如出现“最大最大”“”“最小最小”“”“刚好刚好”等词语时，等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或或过程过程)推向极端，从而使临界现象推向极端，从而使临界现象(或状态或状态)暴露出来，达到尽暴露出来，达到尽快求解的目的快求解的目的2假设法假设法有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法这类题，一般用假设法3数学法数学法 将物理过程转化为数学

22、公式，根据数学表达式求解得出将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件临界条件典例应用典例应用一个弹簧测力计放在水平地面上，一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知为一重物，已知P的质量的质量M10.5 kg，Q的质量的质量m1.5 kg，弹簧的质量不计，劲度系数，弹簧的质量不计，劲度系数k800 N/m，系统处于静止如图所示，现给，系统处于静止如图所示，现给P施加一个方向施加一个方向竖直向上的力竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前在前0.2 s内，内，F

23、为变力，为变力，0.2 s 以后，以后，F为恒力求力为恒力求力F的最大的最大值与最小值值与最小值(取取g10 m/s2)【解题指导】【解题指导】(1)P做匀加速运动，它受到的合外力一定做匀加速运动，它受到的合外力一定是恒力是恒力P受到的外力共有受到的外力共有3个：重力、向上的力个：重力、向上的力F及及Q对对P的支的支持力持力FN，其中重力，其中重力Mg为恒力，为恒力，FN为变力题目中为变力题目中“0.2 s以以后，后，F为恒力为恒力”，说明，说明t0.2 s时刻，正是时刻，正是P与与Q开始脱离接触的开始脱离接触的时刻，即临界点时刻，即临界点(2)t0.2 s时刻，是时刻，是Q对对P的作用力的作

24、用力FN恰好减为零的时刻，恰好减为零的时刻，此时刻此时刻P与与Q具有相同的速度及加速度因此，此时刻弹簧并具有相同的速度及加速度因此，此时刻弹簧并未恢复原长未恢复原长(3)当当t0时刻，应是力时刻，应是力F最小的时刻，此时最小的时刻，此时F小小(Mm)a (a为它们的加速度为它们的加速度)随后，由于弹簧弹力逐渐变小，而随后，由于弹簧弹力逐渐变小，而P与与Q受到的合力保持不变，因此力受到的合力保持不变，因此力F逐渐变大，至逐渐变大，至t0.2 s时刻，时刻，F增至最大，此时增至最大，此时F大大M(ga)以上三点中以上三点中(2)是解决此问题的关键所在，只有明确了是解决此问题的关键所在，只有明确了P

25、与与Q脱离接触的瞬间情况，才能确定这脱离接触的瞬间情况，才能确定这0.2 s时间内物体的位移，时间内物体的位移，从而求出加速度从而求出加速度a，其余问题也就迎刃而解了，其余问题也就迎刃而解了【答案】【答案】F大168 NF小72 N互动探究互动探究本例中若本例中若P的质量的质量M12 kg，Q的质量忽略不计，其他条件不的质量忽略不计，其他条件不变，则力变，则力F的最大值与最小值又各是多少？的最大值与最小值又各是多少？【答案】【答案】210 N,90 N 等效法及应用等效法就是在保证效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程

26、、物理现象的思想方法合力与分力、运动的合成与分解等都是等效法在物理学中的实际应用等效法在物理解题中有广泛的应用，主要有：物理模型的等效替代，物理过程的等效替代，作用效果的等效替代如图所示，弹性物块处在两弹性挡板如图所示，弹性物块处在两弹性挡板A、B之之间的间的A处，已知处，已知A、B之间的距离为之间的距离为2 m，物块与水平地面之，物块与水平地面之间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为0.25，物块运动的初速度为，物块运动的初速度为v010 m/s，弹性物块与挡板碰撞后的速度与碰撞前的速度等大反向，求弹性物块与挡板碰撞后的速度与碰撞前的速度等大反向，求物块运动的总路程与总时间物块运动的总路程与总时间

27、 【答案】【答案】20 m4 s【总结提升】【总结提升】本题利用等效的思想把物体的往返运动看成沿某一方向本题利用等效的思想把物体的往返运动看成沿某一方向做直线运动，再由牛顿第二定律和运动学公式求解，这样使做直线运动，再由牛顿第二定律和运动学公式求解，这样使解题过程变得简单了解题过程变得简单了如图所示，一小铁球用细线悬挂且置于盛水如图所示，一小铁球用细线悬挂且置于盛水的量杯中，量杯放在台秤的托盘上，则烧断细线在球下落的量杯中，量杯放在台秤的托盘上，则烧断细线在球下落过程中，台秤的示数过程中，台秤的示数()A不变不变 B变大变大C变小变小 D无法确定无法确定【解析】【解析】铁球下落的加速度为铁球下

28、落的加速度为a，失重，失重ma，下落过程，下落过程可认为有同体积的水球正以加速度可认为有同体积的水球正以加速度a加速上升，超重加速上升，超重ma，而铁球重量而铁球重量m大于小球质量大于小球质量m，即失重部分，即失重部分ma大于超重部大于超重部分分ma，故整体失重，台秤示数变小，故整体失重，台秤示数变小，C对对【答案】【答案】C模拟题组模拟题组1(2015辽宁大连高三双基测试)如图所示，一些商场安装了智能化的自动电梯，当有乘客乘行时自动电梯经过先加速再匀速两个阶段运行，则电梯在运送乘客的过程中()A乘客始终受摩擦力作用B乘客经历先超重再失重C电梯对乘客的作用力始终竖直向上D电梯对乘客的作用力先指

29、向前上方，再竖直向上【解析】【解析】乘客先有斜向上的加速度再匀速，故乘客先超重后既不超重又不失重，选项B错误；匀速运动阶段乘客受竖直方向的重力与支持力作用而平衡，不受摩擦力，选项A错误；乘客在加速阶段受电梯的作用力与重力作用，合力沿平行电梯斜面向上，重力竖直向下，故电梯对乘客的作用力斜向前上方，选项D正确【答案】【答案】D2(2015洛阳高三上学期模拟洛阳高三上学期模拟)如图所示，在光滑水平如图所示，在光滑水平面上叠放着面上叠放着A、B两物体，已知两物体，已知mA6 kg、mB2 kg，A、B间动摩擦因数间动摩擦因数0.2，在物体，在物体A上系一细线，细线所能承受上系一细线，细线所能承受的最大

30、拉力是的最大拉力是20 N，现水平向右拉细线，现水平向右拉细线，g取取10 m/s2，则，则()A当拉力当拉力F12 N时，时，A相对相对B滑动滑动C当拉力当拉力F16 N时，时，B受受A的摩擦力等于的摩擦力等于4 ND无论拉力无论拉力F多大，多大，A相对相对B始终静止始终静止【答案】【答案】C高考题组高考题组3(2014北京理综，北京理综，18)应用物理知识分析生活中的常应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如平伸手掌托见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出对此起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出对此现象分析正确的是现象分析正确的是()A手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态态 B手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态态 C在物体离开手的