高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 第3講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件
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1、第 3 講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用考點(diǎn) 1動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題1第一類(lèi)問(wèn)題:已知物體的受力情況,求物體的運(yùn)動(dòng)情況,如物體運(yùn)動(dòng)的速度、時(shí)間、位移等2第二類(lèi)問(wèn)題:已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,求物體的受力情況,如所受某個(gè)力的大小和方向3動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題的分析流程圖 3314應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟(1)明確研究對(duì)象:根據(jù)問(wèn)題的需要和解題的方便,確定某一物體或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)研究對(duì)象(2)分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,畫(huà)好受力示意圖,明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程(3)利用牛頓第二定律(在受力情況已知時(shí))或結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式(在運(yùn)動(dòng)情況已知時(shí))進(jìn)行求解(4)必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論【跟蹤訓(xùn)練】1一物體初速度 v05
2、 m/s,沿著傾角 37的斜面勻加速向下運(yùn)動(dòng),若物體和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.25,則物體 3 s 末的)C速度為(斜面足夠長(zhǎng),取 g10 m/s2)(A12 m/sB15 m/sC17 m/sD20 m/s2用一水平恒力將質(zhì)量為 250 kg 的木箱由靜止開(kāi)始沿水平地面推行 50 m,歷時(shí) 10 s,若物體受到的阻力是物重的 0.1倍,則外加的推力多大?(取 g10 m/s2)設(shè)水平恒力為 F,根據(jù)牛頓第二定律,有Ffma又 f0.1mg由以上式子解得 F500 N.解:根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 s12at2解得 a2st2250102m/s21 m/s2考點(diǎn) 2超重和失重1超重和失重的定義(1)超
3、重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象大于(2)失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象小于(3) 完全失重:物體對(duì)支持物的壓力( 或?qū)依K的拉力) 為_(kāi)的現(xiàn)象零2發(fā)生超重或失重現(xiàn)象的條件上加速減速(1)發(fā)生超重現(xiàn)象的條件:具有向_的加速度如物體向上做_運(yùn)動(dòng)或向下做_運(yùn)動(dòng)(2)發(fā)生失重現(xiàn)象的條件:具有向_的加速度如物體做向上_運(yùn)動(dòng)或向下_運(yùn)動(dòng)(3)拓展:物體運(yùn)動(dòng)時(shí),只要加速度具有向上的分量,物體就處于超重狀態(tài);同理只要加速度具有向下的分量,物體就處于失重狀態(tài)減速加速下3超重和失重的本質(zhì)超重和失重在本質(zhì)上并不是物體受到的重力(實(shí)重)發(fā)生了變化,而是物體
4、在豎直方向有加速度時(shí),物體對(duì)支持物的壓力或?qū)依K的拉力(視重)發(fā)生了變化,即看起來(lái)好象物體的重力變了,但實(shí)際上物體的重力并沒(méi)有發(fā)生變化【跟蹤訓(xùn)練】3下列關(guān)于超重和失重的說(shuō)法中,正確的是()DA物體處于超重狀態(tài)時(shí),其重力增加了B物體處于完全失重狀態(tài)時(shí),其重力為零C物體處于超重或者失重狀態(tài)時(shí),其慣性比物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)增加或減小了D物體處于超重或者失重狀態(tài)時(shí),其質(zhì)量和受到的重力都沒(méi)有發(fā)生變化解析:不管是超重還是失重,發(fā)生變化的是視重,而物體的實(shí)際重力并沒(méi)有變化;衡量物體慣性大小的因素為物體的質(zhì)量,超重和失重時(shí)物體的質(zhì)量均無(wú)變化,所以慣性也未變化4(2011 年廣東五校聯(lián)考)一個(gè)人站在醫(yī)用體重計(jì)的測(cè)
5、盤(pán)上,在下蹲的全過(guò)程中,指針示數(shù)變化應(yīng)是()DA先減小,后還原C始終不變B先增大,后還原D先減小,后增大,再還原解析:下蹲的過(guò)程,是由靜止開(kāi)始,然后蹲下到底的時(shí)候還是速度為零那么要滿(mǎn)足這一過(guò)程,只有向下先加速后減速,就類(lèi)似電梯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程那么加速階段,GNma,指針讀數(shù)支持力重力,后增大;最后當(dāng)蹲下靜止時(shí),N 又等于 G. 所以先減小后增大最后還原到最初值5(雙選,2011 年珠海質(zhì)檢)一個(gè)質(zhì)量為 50 kg 的人,站在電梯中的臺(tái)秤上,當(dāng)電梯以 2 m/s2 的加速度上升時(shí),下列說(shuō)法正確的是(取 g10 m/s2)()A.人對(duì)臺(tái)秤的壓力為 500 NB.人受到的重力為 500 NC.臺(tái)秤的示數(shù)是
6、 600 ND.臺(tái)秤對(duì)人的支持力為 500 N解析:人受到的重力不會(huì)變化,重力依然為 500 N,故 B正確人對(duì)地板的壓力地板對(duì)人的支持力 N,人和電梯保持相對(duì)靜止,所以人向上的加速度也為 2 m/s2,人處于超重,對(duì)人進(jìn)行受力分析,受到重力和地板的支持力 N,Nmgma,支持力 Nmgma(5010502) N600 N,C 正確,故正確答案為 B、C.答案:BC熱點(diǎn) 1用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決連接體問(wèn)題方法簡(jiǎn)介:1正交分解法:當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時(shí),根據(jù)物體所受力的具體情況和運(yùn)動(dòng)情況建立合適的直角坐標(biāo)系,利用正交分解法來(lái)解2整體法與隔離法利用牛頓第二定律處理連接體問(wèn)題時(shí),常用的方法是整體法和隔
7、離法(1)整體法:當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度都相同時(shí),我們可以把系統(tǒng)中所有物體看成一個(gè)整體,可先分析整體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,然后根據(jù)牛頓第二定律,求出整體所受外力的某一未知力或加速度(2)隔離法:為解題方便,當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力時(shí),常將某個(gè)研究對(duì)象從系統(tǒng)中“隔離”出來(lái),進(jìn)行受力分析,應(yīng)用相應(yīng)的定律來(lái)分析求解處理連接體問(wèn)題時(shí),整體法和隔離法在解題中往往是交替使用,一般的思路是先用整體法求加速度,再用隔離法求物體間的作用力【例 1】(雙選)如圖 332 所示,水平地面上兩個(gè)完全相同的物體 A 和 B 緊靠在一起,在水平推力 F 的作用下運(yùn)動(dòng),F(xiàn)AB代表 A、B 間的作用力,則()圖 332A若
8、地面完全光滑,則 FABFB若地面完全光滑,則 FABF2C若地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,則 FABFD若地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,則 FABF2F2mgg審題突破:物體 A、B 在力 F 的作用下一起向右加速運(yùn)動(dòng),具有相同的加速度,故先用整體法求解運(yùn)動(dòng)的加速度,再用隔離法求解它們之間的作用力所以 a2mF2m隔離 B,則有 FABmgma解析:設(shè)物體的質(zhì)量為 m,且與地面間有摩擦A、B 加速度相同,以整體為研究對(duì)象,由牛頓第二定律得F2mg2ma答案:BD備考策略:連接體問(wèn)題是牛頓第二定律應(yīng)用中的重點(diǎn),連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度時(shí),可以把它們視為一整體,利用整體法求出加速度,再結(jié)合隔離法求解它們之間的
9、作用力易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方是對(duì)物體進(jìn)行受力分析【觸類(lèi)旁通】1(雙選,2010 年?yáng)|莞一中模擬)如圖 333 所示,A、B 兩物體質(zhì)量分別為 mA、mB ,緊靠著放在光滑水平面上,現(xiàn)用水平力 F 推 A,用 FN 表示 A 對(duì) B 的壓力,以下判斷正確的是(A若 mAmB ,則 FNFB若 mAmB ,則 FN mB ,則 FN mB ,則 FN F圖 333)解析:本題無(wú)需計(jì)算,由于整體與 B 的加速度相同,故整體受的合外力 F 一定大于 B 受的合外力,故選擇 B、C.BC熱點(diǎn) 2超重和失重【例 2】(雙選,廣東六校 2011 屆高三聯(lián)考)如圖 334所示,輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上,彈
10、簧下端懸掛一個(gè)小鐵球,在電梯運(yùn)行時(shí),乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜)止時(shí)的伸長(zhǎng)量大了,這一現(xiàn)象表明(A電梯一定是在下降B電梯可能是在上升C電梯的加速度方向一定是向下D乘客一定處在超重狀態(tài)圖 334思路點(diǎn)撥:彈簧的伸長(zhǎng)量變大,說(shuō)明彈簧的彈力變大,從而判斷出小鐵球的合外力向上和加速度向上解析:電梯靜止時(shí),彈簧的拉力和小鐵球所受重力相等現(xiàn)在,彈簧的伸長(zhǎng)量變大,則彈簧的拉力變大,小鐵球的合力方向向上,加速度方向向上,小鐵球處于超重狀態(tài)但電梯可以是加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)答案:BD備考策略:超重和失重現(xiàn)象是生產(chǎn)和生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象,近年高考比較注重對(duì)本部分的考查解決此類(lèi)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是牛頓第二定律的應(yīng)用注意,
11、我們判斷物體處于超重或失重狀態(tài)是看加速度方向如何,而不是看速度方向【觸類(lèi)旁通】2(2011 年石家莊模擬)幾位同學(xué)為了探究電梯起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的加速度大小,他們將體重計(jì)放在電梯中一位同學(xué)站在體重計(jì)上,然后乘坐電梯從 1 層直接到 10 層,之后又從 10 層直接回到 1 層并用照相機(jī)進(jìn)行了相關(guān)記錄,如圖 335 所示)他們根據(jù)記錄,進(jìn)行了以下推斷分析,其中正確的是(圖 335A.根據(jù)圖(b)和圖(c)可估測(cè)出電梯向上起動(dòng)時(shí)的加速度B.根據(jù)圖(a)和圖(b)可估測(cè)出電梯向上制動(dòng)時(shí)的加速度C.根據(jù)圖(a)和圖(e)可估測(cè)出電梯向下制動(dòng)時(shí)的加速度D.根據(jù)圖(d)和圖(e)可估測(cè)出電梯向下起動(dòng)時(shí)的加速度答
12、案:C熱點(diǎn) 3用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決摩擦力的突變問(wèn)題方法簡(jiǎn)介:在物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的過(guò)程中,往往達(dá)到某一個(gè)特定狀態(tài)時(shí),有關(guān)的物理量將發(fā)生突變,此狀態(tài)即為臨界狀態(tài),相應(yīng)的物理量的值為臨界值當(dāng)物體受力或運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化時(shí),摩擦力常發(fā)生突變摩擦力的突變,又會(huì)導(dǎo)致物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的突變,其突變點(diǎn)(時(shí)刻或位置)往往具有很深的隱蔽性,稍不留心就容易出錯(cuò)解決摩擦力發(fā)生突變時(shí)的臨界問(wèn)題的關(guān)鍵在于分析突變情況,找出摩擦力突變的點(diǎn)【例 3】(雙選)如圖 336 所示,物體 A 和 B 疊放在光滑的水平面上,A、B 的質(zhì)量分別為 mA2 kg、mB6 kg,為了保持 A 與 B 相對(duì)靜止在水平面上做加速運(yùn)動(dòng),作
13、用在 B 上的水平拉力 F 不能超過(guò) 4 N如果將此水平拉力作用在物體 A 上,則可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)情況是()圖 336A. A、B 仍相對(duì)靜止一起加速運(yùn)動(dòng)B. A、B 將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)C. A 做勻速運(yùn)動(dòng),B 做加速運(yùn)動(dòng)D. A、B 一起做勻速運(yùn)動(dòng)審題突破:靜摩擦力是被動(dòng)力,其存在及大小、方向取決于物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),而且靜摩擦力存在最大值存在靜摩擦的連接系統(tǒng),相對(duì)滑動(dòng)與相對(duì)靜止的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值.解析:設(shè) A 和 B 之間最大靜摩擦力為 fmax,當(dāng)水平拉力 F作用在 B 上時(shí),則F(mAmB)a,fmaxmAa所以 fmax1 N當(dāng)水平拉力作用在 A 上時(shí),A、B 不發(fā)生相對(duì)運(yùn)
14、動(dòng),一起運(yùn)動(dòng)的最大加速度和拉力的最大值分別為所以當(dāng) FmaxF4 N 時(shí),A、B 將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),A、B 都做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng) FFmax 時(shí),A、B 仍相對(duì)靜止都做加速運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng) A、B 正確答案:AB同類(lèi)延伸:解決摩擦力發(fā)生突變時(shí)的臨界問(wèn)題重在形成清晰的物理圖景,分析清楚物理過(guò)程,從而找出臨界條件或達(dá)到極值的條件靜摩擦力為零的狀態(tài),是方向變化的臨界狀態(tài);靜摩擦力到達(dá)最大值,是物體恰好保持相對(duì)靜止的臨界狀態(tài)【觸類(lèi)旁通】3如圖 337 所示,木塊 A、B 靜止疊放在光滑水平面上,A 的質(zhì)量為 m,B 的質(zhì)量為 2m . 現(xiàn)施加水平力 F 拉 B,A、B 剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),一起沿水平面運(yùn)動(dòng)若改為
15、水平力 F拉 A,使 A、B 也保持相對(duì)靜止,一起沿水平面運(yùn)動(dòng),則 F不得超過(guò)()圖 337A2FB.F2C3FD.F3解析:水平力 F 拉 B 時(shí),A、B 剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),這實(shí)際上是將要滑動(dòng),但尚未滑動(dòng)的一種臨界狀態(tài),從而可知此時(shí) A、B 間的摩擦力即為最大靜摩擦力先用整體法考慮,對(duì) A、B 整體:F(m2m)a再將 A 隔離可得 A、B 間最大靜摩擦力為 fmma解以上兩方程組得 fmF3若將 F作用在 A 上,隔離 B 可得:B 能與 A 一起運(yùn)動(dòng),而 A、B 不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的最大加速度 afm2m再用整體法考慮,對(duì) A、B 整體:F(m2m)a答案:B4如圖 338 所示,物體 A
16、、B 的質(zhì)量分別為 mA1 kg、mB2 kg,A、B 間靜摩擦力的最大值是 5 N,水平面光滑用水平力 F 拉 B,當(dāng)拉力大小分別是 F10 N 和 F20 N 時(shí),A、B 的加速度各多大?解:先確定臨界值,即剛好使 A、B 發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的 F 值當(dāng) A、B 間的靜摩擦力達(dá)到 5 N 時(shí),既可以認(rèn)為它們?nèi)匀槐3窒鄬?duì)靜止,有共同的加速度,又可以認(rèn)為它們間已經(jīng)發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),A 在滑動(dòng)摩擦力作用下加速運(yùn)動(dòng).這時(shí)以 A 為研究對(duì)象得到a5 m/s2;再以A、B 系統(tǒng)為研究對(duì)象得到F(mAmB)a15 N.圖 3383.3 m/s2.(1)當(dāng) F10 N15 N 時(shí),A、B 間一定發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),用
17、質(zhì)點(diǎn)組牛頓第二定律列方程得FmAaAmBaB而 aA5 m/s2可以得到 aB7.5 m/s2.【例 4】(2010 年濟(jì)寧一模)如圖 339 所示,質(zhì)量為 M8 kg 的小車(chē) B 放在光滑的水平面上,在小車(chē)右端加一個(gè)水平向右的恒力 F8 N當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到 v0 1.5 m/s時(shí),在小車(chē)右端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量 m2 kg 的小物塊 A,物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,小車(chē)足夠長(zhǎng),g10 m/s2.求從 A 放上小車(chē)經(jīng)過(guò) t1.5 s 后位移的大小圖 339審題突破:當(dāng) A、B 速度達(dá)到相同后,判斷它們是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)是摩擦力發(fā)生突變(由滑動(dòng)摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力)的臨界狀態(tài),由此判斷 A 此后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)正是求解此題的突破口設(shè) A、B 速度相同時(shí)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為 t1,則v0aBt1aAt1解得 t11 s1(mAmB)g2 N 時(shí),如果A、B 相對(duì)靜止,鐵塊與木板有相同的加速度 a,則F1(mAmB)g(mAmB)aFfmAa解得 F2f2此時(shí) f 2mAg4 N,也即 F6 N當(dāng) F 6 N 時(shí),A、B 相對(duì)滑動(dòng),此時(shí)鐵塊受到的摩擦力為 f2 mA g4 N.因此,fF 圖象如圖 15 所示圖 15
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