高考物理一轮复习 第三章 第3单元 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt

必考部分 第三章牛顿运动定律 第3单元牛顿运动定律的综合应用 网控基础点提炼命题源 一 超重与失重1 视重 1 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 2 视重大小等于弹簧测力计所受物体的 或台秤所受物体的 1 读数 2 拉力压力 读读教材 2 超重 失重和完全失重的比较大于小于等于零向上向下向下减速下降减速上升 二 整体法与隔离法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 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 1 加速度一个整体整体2 相互作用力隔离隔离 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 而系统内各物体间的相互作用力为 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 外力内力 1 如图所示 A B两物体叠放在一起 以相同的初速度上抛 不计空气阻力 下列说法正确的是 A 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B 上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 练练基础 题组一 超重 失重现象 2 多选 如图所示 木箱内有一竖直放置的弹簧 弹簧上方有一物块 木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上 若在某一段时间内 物块对箱顶刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能为 A 加速下降B 加速上升C 减速上升D 减速下降 3 如图所示 竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质量为2kg的物体A 处于静止状态 若将一个质量为3kg的物体B轻放在A上的一瞬间 则B对A的压力大小为 取g 10m s2 A 30NB 0C 15ND 12N 题组二 整体法与隔离法 解析 在B轻放在A上的瞬间 对整体应用牛顿第二定律得mBg mA mB a 再对B应用牛顿第二定律得mBg FN mBa 解得FN 12N 据牛顿第三定律可知B对A的压力大小为12N 故选D 4 多选 如图所示 水平地面上有两块完全相同的木块A B 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 1 不管物体处于失重状态还是超重状态 物体本身的重力并没有改变 只是物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 不等于物体本身的重力 2 超重或失重现象与物体的速度无关 只决定于加速度的方向 3 当问题中出现相互作用的多个物体时 可以选择系统为研究对象 也可以选择其中一个物体为研究对象 从而出现整体法与隔离法 小思考微总结 细研核心点练透经典题 1 尽管物体的加速度不是沿竖直方向 但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay 0 物体就会出现超重或失重状态 当ay方向竖直向上时 物体处于超重状态 当ay方向竖直向下时 物体处于失重状态 2 超重并不是说重力增加了 失重并不是说重力减小了 完全失重也不是说重力完全消失了 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 考点一超重与失重 3 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 液体柱不再产生向下的压强等 4 尽管整体没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 调研1 多选 如图甲所示 在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力的传感器 传感器下方挂上一轻质弹簧 弹簧下端挂一质量为m的小球 若升降机在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F随时间t变化的图象如图乙所示 g为重力加速度 则 A 升降机停止前在向上运动B 0 t2时间内小球处于失重状态 t2 t4时间内小球处于超重状态C t1时刻小球的加速度大小小于t3时刻小球的加速度大小D t2时刻小球的速度与t4时刻小球的速度相同 试题调研 解题探究 1 0 t1时间内 小球怎样运动 t1时刻小球的运动有何特点 提示 t 0时刻 弹力和重力二力平衡 弹簧处于伸长状态 0 t1时间内 弹力减小 说明伸长量减小 所以小球在减速上升 在t1时刻 弹力减为零 然后方向未变而增大 说明小球从t1开始向下运动 所以t1时刻速度等于零 加速度等于重力加速度 2 t1 t4时间内 小球怎样运动 t2 t3和t4时刻小球的运动有何特点 提示 t1 t2时间内 小球加速下降 t2 t3时间内 小球减速下降 t3 t4时间内 小球加速上升 在t2时刻 加速度为零 速度最大 在t3时刻 加速度最大 速度为零 在t4时刻 加速度为零 速度最大 解析 t 0时刻 弹力与重力大小相等 之后弹力减小 说明小球向上运动 则升降机停止前在向上运动 A项正确 0 t2时间内 弹力都小于重力 则小球处于失重状态 t2 t4时间内 弹力都大于重力 则小球处于超重状态 B项正确 t1时刻 弹力为零 小球只受重力 加速度大小等于重力加速度大小 t3时刻 小球处于最低点 弹力等于2mg 则小球受到的合外力等于mg 故加速度大小等于重力加速度大小 但方向竖直向上 C项错误 t2和t4时刻弹力都等于mg 小球处于平衡位置 故速度大小相等 但速度是矢量 方向不同 D项错误 答案 AB 判断超重和失重现象的常用方法1 从受力的角度判断当物体受向上的拉力 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 名师归纳点题破疑 1 1 2014 北京理综 应用物理知识分析生活中的常见现象 可以使物理学习更加有趣和深入 例如平伸手掌托起物体 由静止开始竖直向上运动 直至将物体抛出 对此现象分析正确的是 A 受托物体向上运动的过程中 物体始终处于超重状态B 受托物体向上运动的过程中 物体始终处于失重状态C 在物体离开手的瞬间 物体的加速度大于重力加速度D 在物体离开手的瞬间 手的加速度大于重力加速度 类题练熟 解析 物体在手掌的推力作用下 由静止竖直向上加速时 物体处于超重状态 当物体离开手的瞬间 只受重力作用 物体的加速度等于重力加速度 处于完全失重状态 故A B C错误 物体离开手的前一时刻 手与物体具有相同的速度 物体离开手的下一时刻 手的速度小于物体的速度 即在物体离开手的瞬间这段相同的时间内 手的速度变化量大于物体的速度变化量 故手的加速度大于物体的加速度 也就是手的加速度大于重力加速度 故D正确 1 2 在探究超重和失重规律时 某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作 传感器和计算机相连 经计算机处理得到压力F随时间t变化的图象 则下列图象中可能正确的是 解析 该同学完成一次下蹲动作 先加速下降 再减速下降 所以 该同学先处于失重状态 后处于超重状态 选项D正确 1 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 分析整体受到的外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 2 隔离法的选取原则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 3 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 考点二整体法与隔离法的灵活应用 调研2 如图所示 在质量为M的小车中 用细线悬挂一个质量为m的小球 在水平牵引力F的作用下 小车向右做匀加速运动 稳定时悬线向左偏离竖直方向的角度为 撤去牵引力F后 小车继续向右运动 稳定时悬线向右偏离竖直方向的角度为 则牵引力F的大小为 A mgtan B Mgtan C M m gtan D M m g tan tan 试题调研 解题探究 1 在水平牵引力F作用下 小车运动的加速度是多少 提示 因小车与小球相对静止 小球的加速度与小车的加速度相同 分析小球受力 可求出加速度 2 撤去牵引力后 稳定时小车的加速度又是多少 能否求出地面对小车的摩擦力 提示 撤去牵引力后 稳定时小球与小车相对静止 分析小球受力 可求出加速度 分析整体受力 可求出地面对小车的摩擦力 解析 当小车受到水平牵引力F作用时 对整体 由牛顿第二定律得F Ff M m a1对小球受力分析如图所示 则mgtan ma1当小车不受牵引力F作用时 对整体 由牛顿第二定律得Ff M m a2对小球 有mgtan ma2联立以上各式解得F M m g tan tan 选项D正确 答案 D 整体法 隔离法的使用技巧 1 不能把整体法和隔离法对立起来 而应该将两者结合起来 解题时 从具体问题的实际情况出发 灵活选取研究对象 恰当地选择使用整体法和隔离法 2 当系统有相同的加速度时 可依据所求力的情况确定选用整体法还是隔离法 若所求的力为外力则用整体法 若所求的力为内力则用隔离法 但在具体应用时 绝大多数情况是将两种方法相结合应用 求外力时 一般先隔离后整体 求内力时 一般先整体后隔离 先隔离或先整体的目的都是求解共同的加速度 名师归纳点题破疑 2 1 如图甲所示 光滑滑轮的质量不计 已知三个物体的质量关系是m1 m2 m3 这时弹簧秤的读数为T 若把质量为m2的物体从右边移到左边的物体上 如图乙所示 弹簧秤的读数将 A 增大B 减小C 不变D 无法确定 类题练熟 解析 开始时 弹簧秤的示数为T 2m1g 把质量为m2的物体移到左边的物体上后 弹簧秤的示数为T 选三个物体和滑轮组成的系统为研究对象 由牛顿第二定律有 m1 m2 m3 g T m1 m2 a m3a 解得T 2m1g 2m2a 可得T T 1 处理方法 临界状态一般比较隐蔽 它在一定条件下才会出现 若题目中出现 最大 最小 刚好 等词语 常有临界问题 解决临界问题一般用极端分析法 即把问题推向极端 分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件 应用物理规律列出在极端情况下的方程 从而找出临界条件 2 动力学中的典型临界问题 1 接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN 0 2 相对静止或相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时 常存在着静摩擦力 则相对静止或相对滑动的临界条件是 静摩擦力达到最大值 考点三牛顿运动定律中的临界和极值问题 试题调研 解题指导 1 分析物体受力 画出力的示意图 2 由A点到B点 物块做匀加速直线运动 利用运动学公式列式可求物块的加速度和到达B点的速度大小 3 根据牛顿第二定律列方程 求出拉力F的表达式 再利用数学知识求极值 求解临界极值问题的三种常用方法 1 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 2 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 3 数学方法 将物理过程转化为数学公式 根据数学表达式解出临界条件 名师归纳点题破疑 类题练熟 滑块 滑板 模型 归类 建模 提能 三 名师点睛 1 模型特点 上 下叠放两个物体 并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 2 解题思路 1 分析滑块和木板的受力情况 根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度 2 对滑块和木板进行运动情况分析 找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系 建立方程 特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移 经典范例 如图所示 质量为M 4kg的木板长L 1 4m 静止放在光滑的水平地面上 其右端静置一质量为m 1kg的小滑块 可视为质点 小滑块与木板间的动摩擦因数 0 4 今用水平力F 28N向右拉木板 要使小滑块从木板上掉下来 力F作用的时间至少要多长 不计空气阻力 取g 10m s2 解题指导 在力F作用过程中 M和m都做匀速直线运动 经过t1撤掉力F后 m继续做匀加速运动 M做匀减速运动 当两者达到共同速度时 如果m恰好滑到M的左侧 则时间为最短时间 该状态为临界状态 本题可以借助v t图象来解决 在 滑块 滑板 模型中 一般涉及两个物体 且二者产生相对运动 用隔离法分析二者受力情况 确定物体的运动情况是解题的基础 由于问题中往往伴随着临界值问题和多过程问题 使此类问题变得较为复杂 借助v t图象 从图象中找到时间与空间的关系 是解决问题的有效手段 多维思考技法提炼 针对训练 如图所示 质量M 4 0kg的长木板B静止在光滑的水平地面上 在其右端放一质量m 1 0kg的小滑块A 可视为质点 初始时刻 A B分别以v0 2 0m s向左 向右运动 最后A恰好没有滑离B板 已知A B之间的动摩擦因数 0 40 取g 10m s2 求 1 A B相对运动时的加速度aA和aB的大小与方向 2 A相对地面速度为零时 B相对地面运动已发生的位移大小x 3 木板B的长度l