创新设计高考物理大一轮复习 第三章 牛顿运动定律 能力课1 牛顿运动定律的综合应用课件 新人教版

能力课能力课1牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用超重与失重现象超重与失重现象1超重、失重和完全失重比较超重、失重和完全失重比较比较超重失重完全失重产生条件加速度方向向上加速度方向向下加速度方向向下，且大小ag动力学原理FmgmaFm(ga)mgFmaFm(ga)mgFmgF0可能状态加速上升；减速下降加速下降；减速上升自由落体运动和所有的抛体运动；绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等2.对超重、失重的理解对超重、失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重视重”改变。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，而在于物体的加速度方向，只要其加速度在竖直向下运动，而在于物体的加速度方向，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。方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。(3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生ag的的加速度效果，不再有其他效果。加速度效果，不再有其他效果。图图1解析解析由由vt图象可知：过程图象可知：过程为向下匀加速直线运动为向下匀加速直线运动(加速度加速度向下，失重，向下，失重，Fmg)；过程；过程为向下匀速直线运动为向下匀速直线运动(处于平衡状处于平衡状态，态，Fmg)；过程；过程为向下匀减速直线运动为向下匀减速直线运动(加速度向上，超重，加速度向上，超重，Fmg)；过程；过程为向上匀加速直线运动为向上匀加速直线运动(加速度向上，超重，加速度向上，超重，Fmg)；过程；过程为向上匀速直线为向上匀速直线(处于平衡状态，处于平衡状态，Fmg)；过程；过程为向上匀减速直线运动为向上匀减速直线运动(加速度向下，失重，加速度向下，失重，Fmg)。综合选。综合选项分析可知选项项分析可知选项B正确。正确。答案答案B判断超重和失重的方法判断超重和失重的方法方法技巧方法技巧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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态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，失重图图2答案答案BD图图3At2 s时最大时最大 Bt2 s时最小时最小Ct8.5 s时最大时最大 Dt8.5 s时最小时最小解析解析当电梯有向上的加速度时，人处于超重状态，人对地板当电梯有向上的加速度时，人处于超重状态，人对地板的压力大于重力，向上的加速度越大，压力越大，因此的压力大于重力，向上的加速度越大，压力越大，因此t2 s时，时，压力最大，压力最大，A项正确；当有向下的加速度时，人处于失重状态，项正确；当有向下的加速度时，人处于失重状态，人对地板的压力小于人的重力，向下的加速度越大，压力越小，人对地板的压力小于人的重力，向下的加速度越大，压力越小，因此因此t8.5 s时压力最小，时压力最小，D项正确。项正确。答案答案AD动力学中的图象问题动力学中的图象问题1明确常见图象的意义，如下表：明确常见图象的意义，如下表：vt图象根据图象的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解合外力Fa图象首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图象，明确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量at图象要注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程Ft图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质2.图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律Fma为纽带，理解图象的种类，图象的轴、点、线、截距、为纽带，理解图象的种类，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。运用图象解决问题一般包括两个斜率、面积所表示的意义。运用图象解决问题一般包括两个角度：角度：(1)用给定图象解答问题；用给定图象解答问题；(2)根据题意作图，用图象解答问题。在实际的应用中要建立根据题意作图，用图象解答问题。在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系。物理情景与函数、图象的相互转换关系。图图4A斜面的倾角斜面的倾角B物块的质量物块的质量C物块与斜面间的动摩擦因数物块与斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑行的最大高度物块沿斜面向上滑行的最大高度答案答案ACD数形结合解决动力学图象问题数形结合解决动力学图象问题(1)在图象问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函在图象问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函数关系，进而明确数关系，进而明确“图象与公式图象与公式”“”“图象与物体图象与物体”间的关系；间的关系；然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图。然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图。(2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的与横坐标包围的“面积面积”等所对应的物理意义，尽可能多地等所对应的物理意义，尽可能多地提取解题信息。提取解题信息。方法技巧方法技巧图图5A01 s内，物体的加速度大小为内，物体的加速度大小为2 m/s2B12 s内，物体的加速度大小为内，物体的加速度大小为2 m/s2C01 s内，物体的位移为内，物体的位移为7 mD02 s内，物体的总位移为内，物体的总位移为11 m答案答案BD连接体问题连接体问题角度角度1加速度相同的连接体问题加速度相同的连接体问题1连接体的分类连接体的分类根据两物体之间相互连接的媒介不同，常见的连接体可以分根据两物体之间相互连接的媒介不同，常见的连接体可以分为三大类。为三大类。(1)绳绳(杆杆)连接：两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起；连接：两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起；(2)弹簧连接：两个物体通过弹簧的作用连接在一起；弹簧连接：两个物体通过弹簧的作用连接在一起；(3)接触连接：两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接触连接：两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起。接在一起。2连接体问题的分析方法连接体问题的分析方法(1)分析方法：整体法和隔离法。分析方法：整体法和隔离法。(2)选用整体法和隔离法的策略：选用整体法和隔离法的策略：当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；运动状态不同时，宜选用隔离法；对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解。整体法与隔离法才能求解。A8 B10 C15 D18答案答案BC图图6A弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是50 NB弹簧测力计的示数是弹簧测力计的示数是24 NC在突然撤去在突然撤去F2的瞬间，的瞬间，m2的加速度大小为的加速度大小为4 m/s2D在突然撤去在突然撤去F2的瞬间，的瞬间，m1的加速度大小为的加速度大小为10 m/s2答案答案B图图7答案答案BD(1)木板与地面间的动摩擦因数木板与地面间的动摩擦因数1及小物块与木板间的动摩擦因及小物块与木板间的动摩擦因数数2；(2)木板的最小长度；木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。木板右端离墙壁的最终距离。图图8答案答案(1)0.10.4(2)6 m(3)6.5 m加速度不同的连接问题的处理方法加速度不同的连接问题的处理方法若系统内各物体的加速度不同，一般应采用隔离法。分别以若系统内各物体的加速度不同，一般应采用隔离法。分别以各物体为研究对象，对每个研究对象进行受力和运动状态分各物体为研究对象，对每个研究对象进行受力和运动状态分析，分别应用牛顿第二定律建立方程，并注意应用各个物体析，分别应用牛顿第二定律建立方程，并注意应用各个物体间的相互作用关系，联立求解。间的相互作用关系，联立求解。规律方法规律方法甲甲 乙乙图图9(1)物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a1，木板开始，木板开始做匀加速直线运动的加速度大小做匀加速直线运动的加速度大小a2，达到相同速度后一起匀减，达到相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小速直线运动的加速度大小a；(2)物块质量物块质量m与长木板质量与长木板质量M之比；之比；(3)物块相对长木板滑行的距离物块相对长木板滑行的距离x。答案答案(1)1.5 m/s21 m/s20.5 m/s2(2)32(3)20 m动力学中的临界极值问题动力学中的临界极值问题分析临界问题的三种方法分析临界问题的三种方法极限法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的假设法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学法将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件图图10(1)求物块加速度的大小及到达求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小；点时速度的大小；(2)拉力拉力F与斜面夹角多大时，拉力与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力最小？拉力F的最小值是多的最小值是多少？少？图图11答案答案B图图12答案答案ABD动力学中极值问题的临界条件和处理方法动力学中极值问题的临界条件和处理方法(1)“四种四种”典型的临界问题相应的临界条件典型的临界问题相应的临界条件接触或脱离的临界条件：弹力接触或脱离的临界条件：弹力FN0；相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值；相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值；绳子断裂的临界条件是张力等于绳子最大承受力，绳子松绳子断裂的临界条件是张力等于绳子最大承受力，绳子松弛的临界条件是弛的临界条件是FT0；速度达到最值的临界条件：加速度为零。速度达到最值的临界条件：加速度为零。规律方法规律方法(2)“四种四种”典型的数学处理方法典型的数学处理方法三角函数法；三角函数法；根据临界条件列不等式法；根据临界条件列不等式法；利用二次函数的判别式法；利用二次函数的判别式法；极限法。极限法。1(2016海南单科，海南单科，5)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力向上的拉力F的作用，其下滑的速度时间图线如图的作用，其下滑的速度时间图线如图13所示。所示。已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在05 s，510 s，1015 s内内F的大小分别为的大小分别为F1、F2和和F3，则，则()图图13AF1F3CF1F3 DF1F3解析解析根据根据vt图象可以知道，在图象可以知道，在05 s内加速度为内加速度为a10.2 m/s2，方向沿斜面向下；在方向沿斜面向下；在510 s内，加速度内，加速度a20；在；在1015 s内加内加速度为速度为a30.2 m/s2，方向沿斜面向上；受力分析如图。在，方向沿斜面向上；受力分析如图。在05 s内，根据牛顿第二定律：内，根据牛顿第二定律：mgsin fF1ma1，则，则F1mgsin f0.2m；在；在510 s内，根据牛顿第二定律：内，根据牛顿第二定律：mgsin fF2ma2，则，则F2mgsin f；在；在1015 s内，根据牛顿第内，根据牛顿第二定律：二定律：fF3mgsin ma3，则，则F3mgsin f0.2m，故可，故可以得到以得到F3F2F1，故选项，故选项A正确。正确。答案答案A2(2016武汉市二模武汉市二模)物块物块A、B放在光滑的水平地面上，其质放在光滑的水平地面上，其质量之比量之比mAmB21。现用水平。现用水平3 N的拉力作用在物体的拉力作用在物体A上，上，如图如图14所示，则所示，则A对对B的拉力等于的拉力等于()图图14A1 N B1.5 N C2 N D3 N答案答案A3(2017安徽屯溪一中月考安徽屯溪一中月考)(多选多选)如图如图15甲所示，在升降机的甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在的小球，若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力时间内传感器显示弹簧弹力F随时间随时间t变化的图象如图乙所示，变化的图象如图乙所示，g为重力加速度，则为重力加速度，则()图图15A升降机停止前在向上运动升降机停止前在向上运动B0t1时间内小球处于失重状态，时间内小球处于失重状态，t1t2时间内小球处于超重时间内小球处于超重状态状态Ct1t3时间内小球向下运动，速度先增大后减小时间内小球向下运动，速度先增大后减小Dt3t4时间内小球向下运动，速度一直增大时间内小球向下运动，速度一直增大解析解析由图象看出，升降机停止后弹簧的拉力变小，小球向上由图象看出，升降机停止后弹簧的拉力变小，小球向上运动，而小球的运动方向与升降机原来的运动方向相同，则知运动，而小球的运动方向与升降机原来的运动方向相同，则知升降机停止前在向上运动，故升降机停止前在向上运动，故A正确；正确；0t1时间内拉力小于重时间内拉力小于重力，小球处于失重状态，力，小球处于失重状态，t1t2时间内拉力也小于重力，小球也时间内拉力也小于重力，小球也处于失重状态，故处于失重状态，故B错误；错误；t1时刻弹簧处于原长状态，时刻弹簧处于原长状态，t1t3时间时间内小球向上运动，内小球向上运动，t3时刻小球到达最高点，弹簧处于压缩状态，时刻小球到达最高点，弹簧处于压缩状态，小球所受的合力方向向下，与速度方向相反，速度减小，小球所受的合力方向向下，与速度方向相反，速度减小，C错误；错误；t3t4时间内小球向下运动，重力做正功，弹簧的弹力也做正功，时间内小球向下运动，重力做正功，弹簧的弹力也做正功，小球动能增大，速度增大，小球动能增大，速度增大，D正确。正确。答案答案AD(1)木板与斜面间的动摩擦因数木板与斜面间的动摩擦因数2；(2)物块和木板发生相对滑动时，所挂钩码质量物块和木板发生相对滑动时，所挂钩码质量m应满足什么条应满足什么条件？件？图图16