2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第3講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件.ppt

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第3講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 考點(diǎn) 超重和失重 大于 小于 0 豎直向下 g 下 豎直向上 續(xù)表 a a 0 基礎(chǔ)自測(cè) 1 在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(jì) 電梯靜止時(shí) 曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上 體重計(jì)示數(shù)為50kg 電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖3 3 1所示 在這段 時(shí)間內(nèi)下列說(shuō)法正確的是 圖3 3 1 A 曉敏同學(xué)所受的重力變小了 B 曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C 電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng) 答案 D 2 2017年上海靜安區(qū)高三質(zhì)檢 某同學(xué)把一體重秤放在電梯的地板上 他站在體重秤上隨電梯運(yùn)動(dòng) 并在下表中記錄了幾個(gè)特定時(shí)刻體重秤的示數(shù) 表內(nèi)時(shí)刻不存在先后順序 若已 知t0時(shí)刻電梯處于靜止?fàn)顟B(tài) 則 A t1時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量并沒(méi)有變化 但所受重力發(fā)生變化B t2時(shí)刻電梯可能向上做減速運(yùn)動(dòng)C t1和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動(dòng)的方向相反D t3時(shí)刻電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)答案 B 3 2017年湖南邵陽(yáng)高三第二次大聯(lián)考 學(xué)校 身邊的物理 社團(tuán)小組利用傳感器研究物體的運(yùn)動(dòng) 在一小球內(nèi)部裝上無(wú)線(xiàn)傳感器 并將小球豎直向上拋出 通過(guò)與地面上接收裝置相連的計(jì)算機(jī)描繪出小球上拋后運(yùn)動(dòng)規(guī)律的相關(guān)圖象 已知小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力隨速度的增大而增大 則下列圖象可能是計(jì)算機(jī)正確描繪的是 已知v t分別表示小球速度的 大小 運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 A B C D 答案 D 4 2013年新課標(biāo) 卷 一物塊靜止在粗糙的水平桌面上 從某時(shí)刻開(kāi)始 物塊受到一方向不變的水平拉力作用 假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 以a表示物塊的加速度大小 F表示水平拉力的大小 能正確描述F與a之間關(guān)系的 圖象是 A B C D 解析 設(shè)物體所受滑動(dòng)摩擦力為f 在水平拉力F作用下 物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 由牛頓第二定律 F f ma F ma f 所以能正確描述F與a之間關(guān)系的圖象是C 選項(xiàng)C正確 答案 C 熱點(diǎn)1 超重與失重現(xiàn)象 熱點(diǎn)歸納 1 超重并不是重力增加了 失重并不是重力減小了 完全失重也不是重力完全消失了 在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí) 物體的重力依然存在 且不發(fā)生變化 只是物體對(duì)支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化 即 視重 發(fā)生變化 2 只要物體有向上或向下的加速度 物體就處于超重或失 重狀態(tài) 與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān) 3 盡管物體的加速度不是在豎直方向 但只要其加速度在 豎直方向上有分量 物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài) 4 物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共 同決定的 其大小等于ma 考向1 對(duì)超重與失重現(xiàn)象的理解及判斷 典題1 多選 如圖3 3 2所示 輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上 彈簧下端懸掛一個(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 圖3 3 2 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) 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 考向2 超重與失重的圖象問(wèn)題 典題2 多選 2015年江蘇卷 一人乘電梯上樓 在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線(xiàn)如圖3 3 3所示 以 豎直向上為a的正方向 則人對(duì)地板的壓力 圖3 3 3 A t 2s時(shí)最大C t 8 5s時(shí)最大 B t 2s時(shí)最小D t 8 5s時(shí)最小 解析 人受重力mg和支持力FN的作用 由牛頓第二定律得FN mg ma 由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力FN FN mg ma 當(dāng)t 2s時(shí)a有最大值 FN 最大 當(dāng)t 8 5s時(shí) a有最小值 FN 最小 選項(xiàng)A D正確 答案 AD 考向3 關(guān)于超重與失重的計(jì)算 典題3 小明用臺(tái)秤研究人在升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象 他在地面上用臺(tái)秤稱(chēng)得其體重為500N 再將臺(tái)秤移至電梯內(nèi)稱(chēng)其體重 電梯從t 0時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到t 11s時(shí)停止 得到臺(tái)秤的示數(shù)F隨時(shí)間t變化的圖象如圖3 3 4所示 g取10m s2 求 圖3 3 4 1 小明在0 2s內(nèi)加速度a1的大小 并判斷在這段時(shí)間內(nèi) 他處于超重還是失重狀態(tài) 2 在10 11s內(nèi) 臺(tái)秤的示數(shù)F3 3 小明運(yùn)動(dòng)的總位移x 解 1 由圖象可知 在0 2s內(nèi) 臺(tái)秤對(duì)小明的支持力 F1 450N 由牛頓第二定律 得mg F1 ma1解得a1 1m s2 加速度方向豎直向下 故小明處于失重狀態(tài) 2 設(shè)在10 11s內(nèi)小明的加速度為a3 時(shí)間為t3 0 2s 的時(shí)間為t1 則a1t1 a3t3 解得a3 2m s2 由牛頓第二定律 有F3 mg ma3解得F3 600N 2 10s內(nèi)位移x2 a1t1t2 16m 小明運(yùn)動(dòng)的總位移x x1 x2 x3 19m 熱點(diǎn)2 牛頓第二定律與圖象結(jié)合的問(wèn)題 熱點(diǎn)歸納 常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)圖象 v t圖象 a t圖象 F t圖象 F a圖象等 1 分清圖象的類(lèi)別 即分清橫 縱坐標(biāo)所代表的物理量 明確其物理意義 掌握物理圖象所反映的物理過(guò)程 會(huì)分析臨界點(diǎn) 2 注意圖線(xiàn)中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義 圖線(xiàn)與橫 縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn) 圖線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn) 兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)等 3 明確能從圖象中獲得哪些信息 把圖象與具體的題意 情境結(jié)合起來(lái) 再結(jié)合斜率 特殊點(diǎn) 面積等的物理意義 確定從圖象中反饋出來(lái)的有用信息 這些信息往往是解題的突破口或關(guān)鍵點(diǎn) 考向1 由v t圖象分析物體的受力情況 典題4 多選 2015年新課標(biāo) 卷 如圖3 3 5甲所示 一物塊在t 0時(shí)刻滑上一固定斜面 其運(yùn)動(dòng)的v t圖線(xiàn)如圖乙所示 若重力加速度及圖中的v0 v1 t1均為已知量 則可求出 甲 乙 圖3 3 5 A 斜面的傾角B 物塊的質(zhì)量 C 物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) D 物塊沿斜面向上滑行的最大高度 答案 ACD 考向2 由F t圖象分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 典題5 質(zhì)量為2kg的物體靜止在足夠大的水平地面上 物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 2 最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等 從t 0時(shí)刻開(kāi)始 物體受到方向不變 大小呈周期性變化的水平拉力F的作用 F隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3 3 6所示 重力加速度g取10m s2 則物體在t 0至t 12s這段時(shí) 間的位移大小為 圖3 3 6 A 18m B 54m C 72m D 198m 解析 拉力F只有大于最大靜摩擦力fmax mg 0 2 2 10N 4N時(shí) 物體才會(huì)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 0 3s時(shí) F fmax 物體保持靜止 s1 0 3 6s時(shí) F fmax 物體由靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 由題意知 滑動(dòng)摩擦力f fmax 6 9s時(shí) F f 物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) s3 vt 6 3m 18m 9 12s時(shí) F f 物體以6m s為初速度 以2m s2為加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 所以0 12s內(nèi)物體的位移為s s1 s2 s3 s4 54m 選項(xiàng)B正確 答案 B 考向3 a F圖象 典題6 2017年甘肅蘭州實(shí)戰(zhàn)考試 用一水平力F拉靜止在水平面上的物體 在F從零開(kāi)始逐漸增大的過(guò)程中 加速度a隨外力F變化的圖象如圖3 3 7所示 g取10m s2 水平 滑動(dòng)摩擦力 A 物體與水平面間的滑動(dòng)摩擦力B 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)C 外力F為12N時(shí)物體的速度 D 物體的質(zhì)量 圖3 3 7 答案 C 方法技巧 解決圖象綜合問(wèn)題的關(guān)鍵 圖象反映了兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系 必要時(shí)需要根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行推導(dǎo) 得到函數(shù)關(guān)系后結(jié)合圖線(xiàn)的斜率 截距 面積 交點(diǎn)坐標(biāo) 拐點(diǎn)的物理意義對(duì)圖象及運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析 熱點(diǎn)3 動(dòng)力學(xué)中的臨界極值問(wèn)題 熱點(diǎn)歸納 動(dòng)力學(xué)中的典型臨界條件 1 接觸與脫離的臨界條件 兩物體相接觸或脫離 臨界條件是彈力FN 0 2 相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件 兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí) 常存在著靜摩擦力 則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值 3 繩子斷裂與松弛的臨界條件 繩子所能承受的拉力是有限度的 繩子斷與不斷的臨界條件是繩中拉力等于它所能承受的最大拉力 繩子松弛的臨界條件是FT 0 4 加速度變化時(shí) 速度達(dá)到最值的臨界條件 當(dāng)加速度變 為零時(shí) 考向1 動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題 典題7 一斜面放在水平地面上 傾角為 45 一個(gè)質(zhì)量為m 0 2kg的小球用細(xì)繩吊在斜面頂端 如圖3 3 8所示 斜面靜止時(shí) 球緊靠在斜面上 繩與斜面平行 不計(jì)斜面與水 平面的摩擦 下列說(shuō)法正確的是 圖3 3 8 A 當(dāng)斜面以向右的加速度a m s2運(yùn)動(dòng)時(shí) 斜面對(duì)小 球的彈力為零B 斜面向右的加速度超過(guò)a 10m s2時(shí) 球與斜面脫離C 無(wú)論斜面做什么運(yùn)動(dòng) 繩子拉力的豎直分力一定等于球的重力D 無(wú)論斜面做什么運(yùn)動(dòng) 繩子拉力與斜面彈力的合力一定豎直向上 解析 設(shè)小球剛剛脫離斜面時(shí) 斜面向右的加速度為a0 此時(shí)斜面對(duì)小球的支持力恰好為零 小球只受重力和細(xì)繩的拉力 且細(xì)繩仍然與斜面平行 小球受力如圖3 3 9所示 由牛頓第二定律得 mgcot ma0 解得臨界加速度a0 gcot 10m s2 故A錯(cuò)誤 B正確 斜面對(duì)小球的彈力不為零時(shí) 斜面對(duì)小球的彈力與繩子拉力在豎直向上方向上的合力大小等于重力 C錯(cuò)誤 當(dāng)球與斜面脫離時(shí) 斜面對(duì)球的彈力為零 拉力與彈力的合 圖3 3 9 力不在豎直方向上 D錯(cuò)誤 答案 B 遷移拓展 如圖3 3 10所示 質(zhì)量為m 1kg的物塊放在傾角為 37 的斜面體上 斜面體的質(zhì)量為M 2kg 斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 2 地面光滑 現(xiàn)對(duì)斜面體施加一水平推力F 要使物塊相對(duì)斜面靜止 試確定推力F的取值范圍 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 圖3 3 10 解 假設(shè)水平推力F較小 物塊相對(duì)斜面具有下滑趨勢(shì) 當(dāng)剛要下滑時(shí) 推力F具有最小值 設(shè)大小為F1 此時(shí)物塊受力如圖D19甲所示 取加速度方向?yàn)閤軸正方向 對(duì)物塊分析 在水平方向 有 FNsin FNcos ma1在豎直方向 有 FNcos FNsin mg 0對(duì)整體 有F1 M m a1 聯(lián)立以上各式解得a1 4 8m s2 F1 14 4N 甲 乙 圖D19假設(shè)水平推力F較大 物塊相對(duì)斜面具有上滑趨勢(shì) 當(dāng)剛要上滑時(shí) 推力F具有最大值 設(shè)大小為F2 此時(shí)物塊受力如圖乙所示 對(duì)物塊分析 在水平方向 有FN sin FN cos ma2 在豎直方向 有 FN cos FN sin mg 0對(duì)整體有 F2 M m a2 聯(lián)立以上各式解得a2 11 2m s2 F2 33 6N 綜上所述可知推力F的取值范圍為 14 4N F 33 6N 考向2 動(dòng)力學(xué)中的極值問(wèn)題 典題8 如圖3 3 11所示 一質(zhì)量m 0 4kg的小物塊 以v0 2m s的初速度在與斜面成某一夾角的拉力F作用下 沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng) 經(jīng)t 2s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) A B之間的距離L 10m 已知斜面傾角 30 物塊與 斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 重力加速度g取10m s2 1 求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小 2 拉力F與斜面夾角為多大時(shí) 拉力F最 小 拉力F的最小值是多少 圖3 3 11 解 1 設(shè)物塊加速度的大小為a 到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立 式 代入數(shù)據(jù)得 a 3m s2v 8m s v v0 at 2 設(shè)物塊所受支持力為FN 所受摩擦力為Ff 拉力與斜面間的夾角為 受力分析如圖3 3 12所示 由牛頓第二定律得圖3 3 12 Fcos mgsin Ff ma Fsin FN mgcos 0 又Ff FN 聯(lián)立 式得