牛顿运动定律的综合应用

牛顿运动定律的综合应用第1页，课件共40页，创作于2023年2月3．完全失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)

的情况称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下.等于零第2页，课件共40页，创作于2023年2月1.牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律．同时又是高考的热点复习中应重点理解及掌握以下几个问题：(1)灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体问题；(2)用正交分解法解决受力复杂的问题；(3)综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决多阶段(过程)的运动问题；(4)运用超重和失重的知识定性分析一些力学现象．另外，还应具有将实际问题抽象成物理模型的能力．第3页，课件共40页，创作于2023年2月2．牛顿定律应用中的整体法和隔离法(1)整体法当连接体内(即系统内)各物体具有相同的

时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为

考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对

列方程求解的方法．(2)隔离法当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的

力，则应把某个物体或某几个物体从系统中

出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法．加速度整体整体相互作用隔离第4页，课件共40页，创作于2023年2月第5页，课件共40页，创作于2023年2月1．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，物体具有向下的速度时处于失重状态D．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第6页，课件共40页，创作于2023年2月解析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，A、B、C均错，D正确．答案D第7页，课件共40页，创作于2023年2月2．下列说法正确的是()．A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态解析运动员是否超失重取决于加速度方向，A、C、D三个选项中，运动员均处于平衡状态，不超重也不失重．答案B第8页，课件共40页，创作于2023年2月3.如图3－3－1所示，质量m＝1kg、长L＝0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘相平．板与桌面间的动摩擦因数为μ＝0.4.现用F＝5N的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F的作用时间至少为(取g＝10m/s2)()．第9页，课件共40页，创作于2023年2月答案A第10页，课件共40页，创作于2023年2月4．如图3－3－2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，则达到稳定状态后，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第11页，课件共40页，创作于2023年2月答案C第12页，课件共40页，创作于2023年2月5．一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，运动时间为t1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，运动时间为t2，则()．A．t1＝t2 B．t1<t2C．t1>t2 D．无法判断t1与t2的大小答案A第13页，课件共40页，创作于2023年2月考点一超重、失重的理解及应用(小专题)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，而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度．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.第14页，课件共40页，创作于2023年2月【典例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3－3－3所示，则()．A．t3时刻火箭距地面最远B．t2～t3的时间内，火箭在向下降落C．t1～t2的时间内，火箭处于失重状态D．0～t3的时间内，火箭始终处于失重状态第15页，课件共40页，创作于2023年2月解析由速度图象可知，在0～t3内速度始终大于零，表明这段时间内火箭一直在上升，t3时刻速度为零，停止上升，高度达到最高，离地面最远，A正确、B错误．t1～t2的时间内，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭应处于超重状态，而在t2～t3时间由火箭在减速上升，具有向下的加速度，火箭处于失重状态，故C、D错误．答案A第16页，课件共40页，创作于2023年2月第17页，课件共40页，创作于2023年2月答案D第18页，课件共40页，创作于2023年2月【变式2】

(2012·梅州模拟)2009年当地时间9月23日，在位于印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什·达万航天中心，一枚PSLV—C14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，相关图片如图3－3－5所示．则下列说法不正确的是()．第19页，课件共40页，创作于2023年2月A．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B．发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等D．发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态解析由作用力与反作用力大小相等，可知A错误；火箭发射初期，因为火箭向上加速运动，故处于超重状态，随着火箭距地越来越远，所受的重力也越来越小，B正确；由作用力与反作用力的关系可知C正确；卫星进入轨道正常运转后，所受的万有引力充当向心力，此时各卫星均处于完全失重状态，D正确．答案A第20页，课件共40页，创作于2023年2月考点二牛顿定律解题中整体法和隔离法的应用1．隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要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解．2．整体法的选取原则：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(或其他未知量)．3．整体法、隔离法交替运用原则：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“先整体求加速度，后隔离求内力”．

第21页，课件共40页，创作于2023年2月【典例2】

如图3－3－6所示，车厢在运动过程中所受阻力恒为F阻，当车厢以某一加速度a向右加速时，在车厢的后壁上相对车厢静止着一物体m，物体与车厢壁之间的动摩擦因数为μ，设车厢的质量为M，则车厢内发动机的牵引力至少为多少时，物体在车厢壁上才不会滑下来？第22页，课件共40页，创作于2023年2月第23页，课件共40页，创作于2023年2月(1)研究对象的选取方法：整体法和隔离法．(2)对研究对象所受力的处理方法①合成法若物体只受两个力作用而产生加速度时，利用平行四边形定则求出两个力的合外力方向就是加速度方向．②分解法当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法．分解方式有两种：分解力或者分解加速度．

第24页，课件共40页，创作于2023年2月第25页，课件共40页，创作于2023年2月答案C第26页，课件共40页，创作于2023年2月2.传送带模型(1)模型概述一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图3－3－8(a)、(b)、(c)所示．图3－3－8

第27页，课件共40页，创作于2023年2月(2)模型特点物体在传送带上运动时，往往会牵涉到摩擦力的突变和相对运动问题．当物体与传送带相对静止时，物体与传送带间可能存在静摩擦力也可能不存在摩擦力．当物体与传送带相对滑动时，物体与传送带间有滑动摩擦力，这时物体与传送带间会有相对滑动的位移．摩擦生热问题见第五章．第28页，课件共40页，创作于2023年2月【典例】水平传送带AB以v＝200cm/s的速度匀速运动，如图3－3－9所示，A、B相距0.011km，一物体(可视为质点)从A点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，则物体从A沿传送带运动到B所需的时间为多少？(g＝10m/s2)第29页，课件共40页，创作于2023年2月答案6s第30页，课件共40页，创作于2023年2月【应用】传送带与水平面夹角为37°，皮带以12m/s的速率沿顺时针方向转动，如图3－3－10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24m，g取10m/s2，则小物块从A运动到B的时间为多少？第31页，课件共40页，创作于2023年2月解析小物块无初速度放在传送带上时，所受摩擦力为滑动摩擦力，方向沿斜面向下，对小物块用牛顿第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma解得a＝12m/s2设小物块加速到12m/s运动的距离为s1，所用时间为t1由v2－0＝2as1得s1＝6m由v＝at1得t1＝1s当小物块的速度加速到12m/s时，因mgsinθ＝μmgcosθ，小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦力突变为静摩擦力，而且此时刚好为最大静摩擦力，小物块此后随皮带一起做匀速运动．设AB间的距离为L，则L－s1＝vt2解得t2＝1.5s从A到B的时间t＝t1＋t2解得t＝2.5s.答案2.5s第32页，课件共40页，创作于2023年2月一、对超重、失重的考查(中频考查)1.(2010·海南高考)如图3－3－11所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为()．①加速下降②加速上升③减速上升④减速下降A．①② B．③④

C．①③ D．②④第33页，课件共40页，创作于2023年2月解析木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，表明系统有向上的加速度，是超重，所以木箱的运动状态可能为减速下降或加速上升，故②④正确．答案D第34页，课件共40页，创作于2023年2月2.(2010·浙江理综，14)如图3－3－12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物体受到的重力第35页，课件共40页，创作于2023年2月解析对于A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A