物理第3章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用 新人教版

牛顿运动定律牛顿运动定律第 三 章第第3讲牛顿运动定律的综合应用讲牛顿运动定律的综合应用1 1知 识 梳 理 自 测知 识 梳 理 自 测2 2核 心 考 点 突 破核 心 考 点 突 破3 3阶段培优微专题阶段培优微专题4 42 2 年 高 考 模 拟年 高 考 模 拟知识梳理自测知识梳理自测 1实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态_。 (2)视重： 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的_称为视重。 视重大小等于弹簧测力计所受物体的_或台秤所受物体的_。超重与失重无关无关 示数示数 拉力拉力 压力压力 2超重、失重和完全失重的比较超重现象失重现象完全失重现象概念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(或对于悬挂物的拉力)_的现象大于大于 小于小于 等于零等于零超重现象失重现象完全失重现象产生条件物体的加速度方向_物体的加速度方向_物体的加速度方向_，大小_原理方程FmgmaF_mgFmaF_mgFmamgF_运动状态_上升或_下降_下降或_上升以ag_下降或_上升竖直向上竖直向上 竖直向下竖直向下 竖直向下竖直向下 ag m(ga) m(ga) 0加速加速 减速减速 加速加速 减速减速 加速加速 减速减速 1整体法：当连接体内(即系统内)各物体的_相同时，可以把系统内的所有物体看成一个_，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：当求系统内物体间_时，常把某个物体从系统中_出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对_出来的物体列方程求解的方法。牛顿运动定律的应用加速度加速度 整体整体 整体整体 相互作用的内力相互作用的内力 隔离隔离 隔离隔离 3外力和内力 (1)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_，而系统内各物体间的相互作用力为_。 (2)应用牛顿第二定律对整体列方程时不考虑_。如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转变为隔离体的_。外力外力 内力内力 内力内力 外力外力 例：如图所示，光滑水平地面上有两块完全相同的木块A、B，质量均为m，在水平推力F的作用下运动，用FAB代表A、B间的相互作用力。 则：对A、B整体，如图甲，有：_； 对B，如图乙，有：_。F2maFABma 思维诊断： (1)超重就是物体的重力变大的现象。() (2)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。() (3)加速上升的物体处于超重状态。() (4)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。() (5)处于完全失重状态的物体，重力并没有发生变化。() (6)超重和失重现象与物体运动的速度大小和方向无关。() (7)站在台秤上的人下蹲过程，台秤的示数保持不变。()B 解析当物体的加速度方向向上时，物体处于超重状态；当加速度方向向下时，物体处于失重状态，与物体的重力没有关系，即重力不变，则A错误，B正确；卫星中的物体，向上加速发射时处于超重状态，则C错误；物体对支持物(或悬挂物)的压力(或拉力)增大时，若没有竖直向上的加速度则不处于超重状态，则D错误。 解析不计空气阻力，则A、B均处于完全失重状态，在上升和下降过程中，A对B的压力一定都为零，A正确。A C 解析由题意可知，体重计的示数最大时，人应具有向上的最大加速度，处于超重状态，故A、D错误；由Fmgma，可得Fmgma，则当a1.5m/s2时体重计的示数最大，故C正确，B错误。C 解析以滑块A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律得加速度为ag(sin1cos)，设A对B的摩擦力方向沿斜面向下，大小为f，则有mgsinfma，解得fmamgsin1mgcos，负号表示摩擦力方向沿斜面向上，故A、B、D错误，C正确。核心考点突破核心考点突破 1判断方法 (1)不管物体的加速度是不是竖直方向，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。 (2)尽管不是整体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。超重与失重现象 2易错易混点拨 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。 (2)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、液体柱不再产生压强等。A A该同学做了一次下蹲再起立的动作 B该同学做了两次下蹲再起立的动作 C下蹲过程中人一直处于失重状态 D下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态 解析人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降处于失重状态，到达一个最大速度后再减速下降处于超重状态，故人下蹲动作对应先失重再超重，起立时对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲再起立的动作，故A正确，B、C、D错误。 规律总结： 超重和失重现象判断的“三”技巧 (1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)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重状态。 (2)从加速度的角度判断，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。 (3)从速度变化的角度判断 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。类题演练类题演练 1 B 解析物体在位置受到重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力方向水平向右，因为合力指向圆心，所以重力大于支持力；物体在位置受到重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力方向水平向左，因为合力指向圆心，所以重力大于支持力，所以物体在位置、时受到的弹力都小于重力，故B正确，A、C、D错误。 1连接体问题的类型 物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体。 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，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。若不求力的具体数值，只是判断力的方向、力的大小，即使加速度不相同，也可用整体法。应用整体法与隔离法处理连接体问题 3隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各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。 4整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求出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”。 (1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小； (2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示。 求此状态下杆的加速度大小a； 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？ 解题导思：(1)小铁环套在光滑的轻绳上，“光滑”二字的隐含意义是什么？ (2)杆与铁环保持相对静止，如何选择研究对象？ 答案：(1)说明铁环两端绳上的张力大小相等。 (2)由于杆与铁环保持相对静止，加速度相同，则可以以杆与铁环整体为研究对象。类题演练类题演练 2 A 类题演练类题演练 3 B 解析物块先减速上滑，后加速下滑，加速度方向一直沿斜面向下，但加速度大小发生了变化。对整体分析，整体在竖直方向上有向下的加速度，水平方向上有向左的加速度，但大小发生了变化。由牛顿第二定律得地面对物体M的支持力总小于(Mm)g，B对；地面对物体M的摩擦力方向始终向左，但大小会发生变化，故A、C、D均错。类题演练类题演练 4 AD 解析不考虑杆对滑块的作用时，滑块受重力、支持力和滑动摩擦力，根据牛顿第二定律，对滑块A有m1gsin1mgcosm1a1，解得a1g(sin1cos)；同理，对滑块B有a2g(sin2cos)。考虑杆对两滑块的作用，若12，则a1a2，B的加速度较大，则杆受到压力，故A正确；若12，则a1a2，两滑块加速度相同，说明无相对运动趋势，杆不受到作用力，故B错误，D正确；若1a2，A的加速度较大，则杆受到拉力，故C错误。 1临界或极值问题的关键词 “刚好”、“恰好”、“正好”“取值范围”等，表明题述的过程存在临界点；“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等，表明题述的过程存在极值。 2产生临界值和极值的条件 (1)两物体脱离的临界条件：相互作用的弹力为零，加速度相等。 (2)绳子松弛(断裂)的临界条件：绳中张力为零(最大)。动力学中的临界值或极值问题 (3)两物体发生相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值。 (4)加速度最大的条件：合外力最大。 (5)速度最大的条件：应通过运动过程分析，很多情况下当加速度为零时速度最大。 3临界或极值问题的方法 (1)假设分析法 (2)数学极值法D 解题导思：(1)A、B何时发生相对滑动？ (2)适合以哪一物体求临界加速度？ 答案：(1)当A、B间摩擦力达到最大值时。 (2)B。类题演练类题演练 5 C 类题演练类题演练 6 D 阶段培优微专题阶段培优微专题 传送带模型 物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型。因物体与传送带间的动摩擦因数、斜面倾角、传送带速度、传送方向、滑块初速度的大小和方向的不同，传送带问题往往存在多种可能，因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析，是解决此类问题的关键。 1水平传送带模型 2.倾斜传送带模型 (1)若传送带顺时针转动，物块从A到B的时间tAB； (2)若传送带逆时针转动，物块从A运动到B时的速度vB的大小； (3)在上述第(2)问基础上，从物块滑上木板开始计时，则之后物块运动的总时间T。 规律总结： 滑块在传送带上运动的“六点”注意问题： (1)注意滑块相对传送带的运动方向，正确判定摩擦力的方向。 (2)在水平传送带上，滑块与传送带共速时，滑块与传送带相对静止做匀速运动。 (3)在倾斜传送带上，滑块与传送带共速时，需比较mgsin与mgcos的大小才能确定运动情况。 (4)注意滑块与传送带运动方向相反时，滑块速度减为零后反向加速返回。 (5)注意传送带的长度，判定滑块与传送带共速前是否滑出。 (6)滑块在传送带上运动形成的划痕长度是滑块与传送带的相对位移。类题演练类题演练 7 CD A物体从右端滑到左端所需的时间一定大于物体从左端滑到右端的时间 B若v2v1，物体从左端滑上传送带必然先做加速运动，再做匀速运动 C若v2v1，物体从右端滑上传送带，则物体可能到达左端 D若v2v1，物体从右端滑上传送带又回到右端，在此过程中物体先做减速运动再做加速运动 解析若v2v1，物体从左端滑上传送带时，由于传送带相对物体向右运动，所以物体受到向右的滑动摩擦力，在滑动摩擦力作用下做匀加速运动；若在到达传送带右端之前，物体和传送带达到共速，则之后物体做匀速直线运动，若在到达传送带右端时物体的速度仍小于传送带的速度，则物体在传送带上整个运动过程中都做匀加速直线运动，故B错误；若v2v1，并且v2足够大，无论从左端还是从右端滑上传送带的过程中，物体在传送带上运动的整个过程中都做匀减速直线运动，加速度ag，所以运动时间相同，故A错误。