高考物理一轮 3.3牛顿运动定律的综合应用课件

第3单元牛顿运动定律的综合应用精研核心考点精研核心考点 1超重：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力) 物体所受重力的现象称为超重现象 2失重：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力) 物体所受重力的现象称为失重现象 3完全失重：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力) 的现象，称为完全失重现象大于大于小于小于等于零等于零 名师点拨 对超重和失重的进一步理解 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ag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. 1.如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是() A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B飞船加速下落时，宇航员处于失重状态 C飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力 D火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 解析：只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故A、D错误，B、C正确 答案：B、C 1整体法 一般当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法 2隔离法 从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中”隔离”出来进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法 3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用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力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为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力 名师点拨 整体法与隔离法的选取原则 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”突破疑难要点突破疑难要点 例1 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 B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 D电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下 规律小结 超重和失重现象的判断“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 1.2012年第五届亚洲室内田径锦标赛中，李玲以4.5米的成绩夺得女子撑杆跳比赛的冠军，如图为李玲的杆上英姿，若不计空气阻力，则她在这次撑杆跳高中() A起跳时杆对她的弹力大于她的重力 B起跳时杆对她的弹力小于她的重力 C起跳以后的下落过程中她处于超重状态 D起跳以后的下落过程中她处于失重状态 答案：A、D 例2 如图所示，质量为80 kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动，现观察到物体在磅秤上读数为1 000 N已知斜面倾角30，小车与磅秤的总质量为20 kg.(g10 m/s2) (1)拉力F为多少？ (2)物体对磅秤的静摩擦力为多少？ 规律小结 (1)当连接体各部分加速度相同时，一般的思维方法是先用整体法求出加速度，再求各部分间的相互作用力 (2)当求各部分之间作用力时一定要用隔离法考虑解题的方便有两个原则：一是选出的隔离体应包含所求的未知量；二是在独立方程的个数等于未知量的前提下，隔离体的数目应尽可能的少 2(2011年新课标全国理综)如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是() 答案：A整合高考热点整合高考热点 应用牛顿运动定律解决多过程问题 例 (2011年江苏)如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30角固定放置，将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为Mkm的小物块相连，小物块悬挂于管口，现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变(重力加速度为g) 规律小结 处理多过程问题时应注意的两个问题 (1)任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成，上一过程的末是下一过程的初，对每一个过程分析后，列方程，联立求解 (2)注意两个过程的连接处，加速度可能突变，但速度不会突变，速度是联系前后两个阶段的桥梁如本题中的小球先做匀减速运动到管口，后做平抛运动. 提升目标课堂提升目标课堂 1(2012年安徽理综)如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则() A物块可能匀速下滑 B物块仍以加速度a匀加速下滑 C物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D物块将以小于a的加速度匀加速下滑 答案：C 2(2011年四川理综)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则() A火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 B返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力 C返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功 D返回舱在喷气过程中处于失重状态 解析：对降落伞，匀速下降时受到的重力mg、绳的拉力FT和浮力F平衡，即FTFmg.在喷气瞬间，喷气产生的反冲力向上，使降落伞减速运动，设加速度大小为a，对降落伞应用牛顿第二定律有：FFTmgma，FTFmgmaFT，故A正确、B错误；加速度方向向上，返回舱处于超重状态，故D错误；合外力方向向上、位移方向向下，做负功，故C错误 答案：A 3.(2012年山东济南高三)如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一轻弹簧相连，轻弹簧能承受的最大拉力为T.现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块一起加速运动，则以下说法正确的是() A质量为2m的木块受到四个力的作用 B当F逐渐增大到T时，轻弹簧刚好被拉断 C当F逐渐增大到1.5 T时，轻弹簧还不会被拉断 D当F撤去瞬间，m所受摩擦力的大小和方向不变 解析：对质量为2m的木块进行受力分析可知该木块受5个力的作用，选项A错误；当F逐渐增大到T时，整体由牛顿第二定律可得T6ma，再对m、2m根据牛顿第二定律可得F弹3ma，两式联立可得F弹T/2，而弹簧能承受的最大拉力为T，故选项B错误，同理得C正确；当F撤去瞬间，弹簧形变量不变，m、2m加速度仍不变，对m分析可知摩擦力的大小和方向不变，选项D正确 答案：C、D 4(2011年福建理综)如图，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B.若滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2，已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是() 5(2012年北京理综)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米电梯的简化模型如图1所示考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a随时间t变化的已知电梯在t0时由静止开始上升，at图象如图2所示电梯总质量m2.0103 kg.忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2. (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2； (2)类比是一种常用的研究方法对于直线运动，教科书中讲解了由vt图象求位移的方法请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示at图象，求电梯在第1 s内的速度改变量v1和第2 s末的速度v2； (3)求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P，再求在011 s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W. 解析：(1)由牛顿第二定律，有Fmgma 由at图象可知，F1和F2对应的加速度分别是 a11.0 m/s2，a21.0 m/s2 F1m(ga1) 2.0103(101.0)N 2.2104 N F2m(ga2) 2.0103(101.0)N1.8104 N. (2)类比可得，所求速度变化量等于第1 s内at图线与t轴所围图形的“面积”，可得 v10.50 m/s 同理可得v2v2v01.5 m/s v00，第2 s末的速率v21.5 m/s. 答案：(1)F12.2104 NF21.8104 N (2)v10.50 m/sv21.5 m/s (3)P2.0105 WW1.0105 J