高考物理一輪總復習 專題三 第3講 牛頓運動定律的應用課件

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1、第 3 講牛頓運動定律的應用考點 1動力學的兩類基本問題1第一類問題：已知物體的受力情況，求物體的運動情況，如物體運動的速度、時間、位移等2第二類問題：已知物體的運動情況，求物體的受力情況，如所受某個力的大小和方向3動力學兩類基本問題的分析流程圖 3314應用牛頓運動定律解題的一般步驟(1)明確研究對象：根據(jù)問題的需要和解題的方便，確定某一物體或幾個物體組成的系統(tǒng)研究對象(2)分析物體的受力情況和運動情況，畫好受力示意圖，明確物體的運動性質和運動過程(3)利用牛頓第二定律(在受力情況已知時)或結合運動學公式(在運動情況已知時)進行求解(4)必要時對結果進行討論【跟蹤訓練】1一物體初速度 v05

2、 m/s，沿著傾角 37的斜面勻加速向下運動，若物體和斜面間的動摩擦因數(shù)為 0.25，則物體 3 s 末的)C速度為(斜面足夠長，取 g10 m/s2)(A12 m/sB15 m/sC17 m/sD20 m/s2用一水平恒力將質量為 250 kg 的木箱由靜止開始沿水平地面推行 50 m，歷時 10 s，若物體受到的阻力是物重的 0.1倍，則外加的推力多大？(取 g10 m/s2)設水平恒力為 F，根據(jù)牛頓第二定律，有Ffma又 f0.1mg由以上式子解得 F500 N.解：根據(jù)運動學公式 s12at2解得 a2st2250102m/s21 m/s2考點 2超重和失重1超重和失重的定義(1)超

3、重：物體對支持物的壓力(或對懸繩的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象大于(2)失重：物體對支持物的壓力(或對懸繩的拉力)_物體所受重力的現(xiàn)象小于(3) 完全失重：物體對支持物的壓力( 或對懸繩的拉力) 為_的現(xiàn)象零2發(fā)生超重或失重現(xiàn)象的條件上加速減速(1)發(fā)生超重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度如物體向上做_運動或向下做_運動(2)發(fā)生失重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度如物體做向上_運動或向下_運動(3)拓展：物體運動時，只要加速度具有向上的分量，物體就處于超重狀態(tài)；同理只要加速度具有向下的分量，物體就處于失重狀態(tài)減速加速下3超重和失重的本質超重和失重在本質上并不是物體受到的重力(實重)發(fā)生了變化，而是物體

4、在豎直方向有加速度時，物體對支持物的壓力或對懸繩的拉力(視重)發(fā)生了變化，即看起來好象物體的重力變了，但實際上物體的重力并沒有發(fā)生變化【跟蹤訓練】3下列關于超重和失重的說法中，正確的是()DA物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了B物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零C物體處于超重或者失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止狀態(tài)時增加或減小了D物體處于超重或者失重狀態(tài)時，其質量和受到的重力都沒有發(fā)生變化解析：不管是超重還是失重，發(fā)生變化的是視重，而物體的實際重力并沒有變化；衡量物體慣性大小的因素為物體的質量，超重和失重時物體的質量均無變化，所以慣性也未變化4(2011 年廣東五校聯(lián)考)一個人站在醫(yī)用體重計的測

5、盤上，在下蹲的全過程中，指針示數(shù)變化應是()DA先減小，后還原C始終不變B先增大，后還原D先減小，后增大，再還原解析：下蹲的過程，是由靜止開始，然后蹲下到底的時候還是速度為零那么要滿足這一過程，只有向下先加速后減速，就類似電梯的運動過程那么加速階段，GNma，指針讀數(shù)支持力重力，后增大；最后當蹲下靜止時，N 又等于 G. 所以先減小后增大最后還原到最初值5(雙選，2011 年珠海質檢)一個質量為 50 kg 的人，站在電梯中的臺秤上，當電梯以 2 m/s2 的加速度上升時，下列說法正確的是(取 g10 m/s2)()A.人對臺秤的壓力為 500 NB.人受到的重力為 500 NC.臺秤的示數(shù)是

6、 600 ND.臺秤對人的支持力為 500 N解析：人受到的重力不會變化，重力依然為 500 N，故 B正確人對地板的壓力地板對人的支持力 N，人和電梯保持相對靜止，所以人向上的加速度也為 2 m/s2，人處于超重，對人進行受力分析，受到重力和地板的支持力 N，Nmgma，支持力 Nmgma(5010502) N600 N，C 正確，故正確答案為 B、C.答案：BC熱點 1用牛頓運動定律解決連接體問題方法簡介：1正交分解法：當物體的受力情況較復雜時，根據(jù)物體所受力的具體情況和運動情況建立合適的直角坐標系，利用正交分解法來解2整體法與隔離法利用牛頓第二定律處理連接體問題時，常用的方法是整體法和隔

7、離法(1)整體法：當系統(tǒng)中各物體的加速度都相同時，我們可以把系統(tǒng)中所有物體看成一個整體，可先分析整體的受力情況和運動情況，然后根據(jù)牛頓第二定律，求出整體所受外力的某一未知力或加速度(2)隔離法：為解題方便，當求系統(tǒng)內物體間相互作用力時，常將某個研究對象從系統(tǒng)中“隔離”出來，進行受力分析，應用相應的定律來分析求解處理連接體問題時，整體法和隔離法在解題中往往是交替使用，一般的思路是先用整體法求加速度，再用隔離法求物體間的作用力【例 1】(雙選)如圖 332 所示，水平地面上兩個完全相同的物體 A 和 B 緊靠在一起，在水平推力 F 的作用下運動，F(xiàn)AB代表 A、B 間的作用力，則()圖 332A若

8、地面完全光滑，則 FABFB若地面完全光滑，則 FABF2C若地面的動摩擦因數(shù)為，則 FABFD若地面的動摩擦因數(shù)為，則 FABF2F2mgg審題突破：物體 A、B 在力 F 的作用下一起向右加速運動，具有相同的加速度，故先用整體法求解運動的加速度，再用隔離法求解它們之間的作用力所以 a2mF2m隔離 B，則有 FABmgma解析：設物體的質量為 m，且與地面間有摩擦A、B 加速度相同，以整體為研究對象，由牛頓第二定律得F2mg2ma答案：BD備考策略：連接體問題是牛頓第二定律應用中的重點，連接體內各物體具有相同的加速度時，可以把它們視為一整體，利用整體法求出加速度，再結合隔離法求解它們之間的

9、作用力易出現(xiàn)錯誤的地方是對物體進行受力分析【觸類旁通】1(雙選，2010 年東莞一中模擬)如圖 333 所示，A、B 兩物體質量分別為 mA、mB ，緊靠著放在光滑水平面上，現(xiàn)用水平力 F 推 A，用 FN 表示 A 對 B 的壓力，以下判斷正確的是(A若 mAmB ，則 FNFB若 mAmB ，則 FN mB ，則 FN mB ，則 FN F圖 333)解析：本題無需計算，由于整體與 B 的加速度相同，故整體受的合外力 F 一定大于 B 受的合外力，故選擇 B、C.BC熱點 2超重和失重【例 2】(雙選，廣東六校 2011 屆高三聯(lián)考)如圖 334所示，輕質彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈

10、簧下端懸掛一個小鐵球，在電梯運行時，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜)止時的伸長量大了，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)圖 334思路點撥：彈簧的伸長量變大，說明彈簧的彈力變大，從而判斷出小鐵球的合外力向上和加速度向上解析：電梯靜止時，彈簧的拉力和小鐵球所受重力相等現(xiàn)在，彈簧的伸長量變大，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動或減速向下運動答案：BD備考策略：超重和失重現(xiàn)象是生產和生活中常見的現(xiàn)象，近年高考比較注重對本部分的考查解決此類問題的實質是牛頓第二定律的應用注意，

11、我們判斷物體處于超重或失重狀態(tài)是看加速度方向如何，而不是看速度方向【觸類旁通】2(2011 年石家莊模擬)幾位同學為了探究電梯起動和制動時的加速度大小，他們將體重計放在電梯中一位同學站在體重計上，然后乘坐電梯從 1 層直接到 10 層，之后又從 10 層直接回到 1 層并用照相機進行了相關記錄，如圖 335 所示)他們根據(jù)記錄，進行了以下推斷分析，其中正確的是(圖 335A.根據(jù)圖(b)和圖(c)可估測出電梯向上起動時的加速度B.根據(jù)圖(a)和圖(b)可估測出電梯向上制動時的加速度C.根據(jù)圖(a)和圖(e)可估測出電梯向下制動時的加速度D.根據(jù)圖(d)和圖(e)可估測出電梯向下起動時的加速度答

12、案：C熱點 3用牛頓運動定律解決摩擦力的突變問題方法簡介：在物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，往往達到某一個特定狀態(tài)時，有關的物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，相應的物理量的值為臨界值當物體受力或運動發(fā)生變化時，摩擦力常發(fā)生突變摩擦力的突變，又會導致物體的受力情況和運動性質的突變，其突變點(時刻或位置)往往具有很深的隱蔽性，稍不留心就容易出錯解決摩擦力發(fā)生突變時的臨界問題的關鍵在于分析突變情況，找出摩擦力突變的點【例 3】(雙選)如圖 336 所示，物體 A 和 B 疊放在光滑的水平面上，A、B 的質量分別為 mA2 kg、mB6 kg，為了保持 A 與 B 相對靜止在水平面上做加速運動，作

13、用在 B 上的水平拉力 F 不能超過 4 N如果將此水平拉力作用在物體 A 上，則可能出現(xiàn)的運動情況是()圖 336A. A、B 仍相對靜止一起加速運動B. A、B 將發(fā)生相對運動C. A 做勻速運動，B 做加速運動D. A、B 一起做勻速運動審題突破：靜摩擦力是被動力，其存在及大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值存在靜摩擦的連接系統(tǒng)，相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達到最大值.解析：設 A 和 B 之間最大靜摩擦力為 fmax，當水平拉力 F作用在 B 上時，則F(mAmB)a，fmaxmAa所以 fmax1 N當水平拉力作用在 A 上時，A、B 不發(fā)生相對運

14、動，一起運動的最大加速度和拉力的最大值分別為所以當 FmaxF4 N 時，A、B 將發(fā)生相對運動，A、B 都做加速運動，當 FFmax 時，A、B 仍相對靜止都做加速運動，故選項 A、B 正確答案：AB同類延伸：解決摩擦力發(fā)生突變時的臨界問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件靜摩擦力為零的狀態(tài)，是方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力到達最大值，是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)【觸類旁通】3如圖 337 所示，木塊 A、B 靜止疊放在光滑水平面上，A 的質量為 m，B 的質量為 2m . 現(xiàn)施加水平力 F 拉 B，A、B 剛好不發(fā)生相對滑動，一起沿水平面運動若改為

15、水平力 F拉 A，使 A、B 也保持相對靜止，一起沿水平面運動，則 F不得超過()圖 337A2FB.F2C3FD.F3解析：水平力 F 拉 B 時，A、B 剛好不發(fā)生相對滑動，這實際上是將要滑動，但尚未滑動的一種臨界狀態(tài)，從而可知此時 A、B 間的摩擦力即為最大靜摩擦力先用整體法考慮，對 A、B 整體：F(m2m)a再將 A 隔離可得 A、B 間最大靜摩擦力為 fmma解以上兩方程組得 fmF3若將 F作用在 A 上，隔離 B 可得：B 能與 A 一起運動，而 A、B 不發(fā)生相對滑動的最大加速度 afm2m再用整體法考慮，對 A、B 整體：F(m2m)a答案：B4如圖 338 所示，物體 A

16、、B 的質量分別為 mA1 kg、mB2 kg，A、B 間靜摩擦力的最大值是 5 N，水平面光滑用水平力 F 拉 B，當拉力大小分別是 F10 N 和 F20 N 時，A、B 的加速度各多大？解：先確定臨界值，即剛好使 A、B 發(fā)生相對滑動的 F 值當 A、B 間的靜摩擦力達到 5 N 時,既可以認為它們仍然保持相對靜止，有共同的加速度,又可以認為它們間已經發(fā)生了相對滑動，A 在滑動摩擦力作用下加速運動.這時以 A 為研究對象得到a5 m/s2；再以A、B 系統(tǒng)為研究對象得到F(mAmB)a15 N.圖 3383.3 m/s2.(1)當 F10 N15 N 時，A、B 間一定發(fā)生了相對滑動，用

17、質點組牛頓第二定律列方程得FmAaAmBaB而 aA5 m/s2可以得到 aB7.5 m/s2.【例 4】(2010 年濟寧一模)如圖 339 所示，質量為 M8 kg 的小車 B 放在光滑的水平面上，在小車右端加一個水平向右的恒力 F8 N當小車向右運動的速度達到 v0 1.5 m/s時，在小車右端輕輕地放上一個大小不計、質量 m2 kg 的小物塊 A，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.2，小車足夠長，g10 m/s2.求從 A 放上小車經過 t1.5 s 后位移的大小圖 339審題突破：當 A、B 速度達到相同后，判斷它們是否發(fā)生相對運動是摩擦力發(fā)生突變(由滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力)的臨界狀態(tài)，由此判斷 A 此后的運動狀態(tài)正是求解此題的突破口設 A、B 速度相同時所經過的時間為 t1，則v0aBt1aAt1解得 t11 s1(mAmB)g2 N 時，如果A、B 相對靜止，鐵塊與木板有相同的加速度 a，則F1(mAmB)g(mAmB)aFfmAa解得 F2f2此時 f 2mAg4 N，也即 F6 N當 F 6 N 時，A、B 相對滑動，此時鐵塊受到的摩擦力為 f2 mA g4 N.因此，fF 圖象如圖 15 所示圖 15