《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 3.3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 3.3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用課件.ppt（90頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3講 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用,【知識導(dǎo)圖】,大于,豎直向上,小于,豎直向下,等于0,豎直向下,a=g,系統(tǒng)外的物體,系統(tǒng)內(nèi)物體,【微點撥】 超重、失重的三點注意: (1)不管物體的加速度是否沿豎直方向,只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會處于超重或失重狀態(tài)。,(2)發(fā)生超重、失重現(xiàn)象時,物體的重力依然存在,且不發(fā)生變化,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化。 (3)超重、失重現(xiàn)象中,牛頓第二定律仍然適用。,【慧眼糾錯】 (1)失重時,物體的重力小于mg。 糾錯:_____________________________。 (2)物體超重時,一定向上運動。 糾錯:_____

2、____________________________________ ___________。,失重時,物體的重力不變,等于mg,物體超重時,可能是向上加速運動,也可能是向,下減速運動,(3)應(yīng)用牛頓第二定律進行整體分析時,需要分析內(nèi)力。 糾錯:_______________________。 (4)重力屬于內(nèi)力。 糾錯:___________________________________________ __________________________________________。,應(yīng)用整體法時不分析內(nèi)力,重力可能屬于內(nèi)力,例如,研究地球和物體組成的,系統(tǒng)時;也可能屬于外力,例

3、如,單獨研究物體時,(5)加速度大小等于g的物體一定處于完全失重狀態(tài)。 糾錯:__________________________________________ ___________。,加速度大小等于g且方向豎直向下的物體處于完,全失重狀態(tài),考點1超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象的分析 【典題探究】 【典例1】(2018泰安模擬)下列哪個說法是正確的 () A.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài),B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài) C.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài) D.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài),【解題探究】 (1)超重時,物體的加速度

4、和受力有何特點? 提示:超重時,物體具有向上的加速度,受到的拉力或支持力大于自身重力。,(2)失重時,物體的加速度和受力有何特點? 提示:失重時,物體具有向下的加速度,受到的拉力或支持力小于自身重力。,【解析】選B。體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于靜止狀態(tài),蹦床運動員在空中上升和下落過程中加速度向下,都處于失重狀態(tài),選項A錯誤,B正確;舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于靜止狀態(tài),游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于靜止狀態(tài),選項C、D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 判斷超重和失重現(xiàn)象的三個角度: (1)從受力的角度判斷:當物體受到的向上的拉力(或支持力)大于重力時,物體處于超重狀態(tài);小于重

5、力時處于失重狀態(tài);等于零時處于完全失重狀態(tài)。,(2)從加速度的角度判斷:當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài);具有向下的加速度時處于失重狀態(tài);向下的加速度恰好等于重力加速度時處于完全失重狀態(tài)。 (3)從速度變化角度判斷:物體向上加速或向下減速時,超重;物體向下加速或向上減速時,失重。,【考點沖關(guān)】 1.(2018威海模擬)如圖所示是某同學(xué)站在力傳感器上,做下蹲起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線,縱坐標為力(單位為N),橫坐標為時間(單位為s)。由圖可知,該同學(xué)的體重約為650 N,除此以外,還可以得到的信息有 (),A.該同學(xué)做了兩次下蹲起立的動作 B.該同學(xué)做了一次下蹲起立的動作, 且下

6、蹲后約2 s起立 C.下蹲過程中人處于失重狀態(tài) D.下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài),【解析】選B。在34 s下蹲過程中,先向下加速再向 下減速,故人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài);在6 7 s起立過程中,先向上加速再向上減速,故人先處于 超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài),選項A、C、D錯誤,B正確。,2.(2018哈爾濱模擬)2017年1月15日,“賀新春、拜大年”賀蘭山滑雪公開賽在賀蘭山國家森林公園滑雪場盛大開幕。比賽場地可簡化為如圖所示的助滑區(qū)、弧形過渡區(qū)、著陸坡、減速區(qū)等組成。若將運動員視為質(zhì)點,且忽略空氣阻力,下列說法正確的是() 導(dǎo)學(xué)號04450063,A.運動員在助滑區(qū)加速下滑時處

7、于超重狀態(tài) B.運動員在弧形過渡區(qū)運動過程 中處于失重狀態(tài) C.運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸之前的過程中處于 完全失重狀態(tài) D.運動員在減速區(qū)減速過程中處于失重狀態(tài),【解析】選C。運動員在加速下滑時加速度沿豎直方向的分加速度方向向下,處于失重狀態(tài),A項錯;由圓周運動知識可知,運動員在弧形過渡區(qū)加速度方向指向圓心,具有豎直向上的分加速度,運動員處于超重狀態(tài),B項錯;運動員跳離弧形過渡區(qū)到著陸前,只受重力作用,處于完全失重狀態(tài),C項正確;運動員在減速區(qū)具有豎直向上的分加速度,處于超重狀態(tài),D項錯誤。,【加固訓(xùn)練】 (多選)某人乘電梯從24樓到1樓的v-t圖象如圖所示,下列說法正確的是(),A.04

8、 s內(nèi)人做勻加速直線運動,加速度為1 m/s2 B.416 s內(nèi)人做勻速直線運動,速度保持4 m/s不變,處于完全失重狀態(tài) C.1624 s內(nèi),人做勻減速直線運動,速度由4 m/s減至0,處于失重狀態(tài) D.024 s內(nèi),此人經(jīng)過的位移為72 m,【解析】選A、D。04 s內(nèi),v-t圖線是一條傾斜直線, 且a= =1 m/s2,A對;416 s內(nèi),a=0,不是完全失重狀 態(tài),B錯;1624 s內(nèi),電梯減速下降,a向上,處于超重狀 態(tài),C錯;024 s內(nèi),位移大小等于圖線與橫軸圍成的面 積數(shù)值,故x= (24+12)4 m=72 m,D對。,考點2整體法和隔離法解決連接體問題 【典題探究】 【典

9、例2】(2018新鄉(xiāng)模擬)如圖所示,粗糙水平面上 放置B、C兩物體,A疊放在C上,A、B、C的質(zhì)量分別為 m、2m和3m,物體B、C與水平面間的動摩擦因數(shù)相同,,其間用一不可伸長的輕繩相連,輕繩能承受的最大拉力為FT?，F(xiàn)用水平拉力F拉物體B,使三個物體以同一加速度向右運動,則() 導(dǎo)學(xué)號04450064,A.此過程中物體C受五個力作用 B.當F逐漸增大到FT時,輕繩剛好被拉斷 C.當F逐漸增大到1.5FT時,輕繩剛好被拉斷 D.若水平面光滑,則繩剛斷時,A、C間的摩擦力為,【題眼直擊】 (1)粗糙水平面上放置B、C兩物體_______________ _________________。 (2

10、)輕繩能承受的最大拉力為FT________________。 (3)使三個物體以同一加速度向右運動___________ _________。,B、C兩物體可能,會受到摩擦力作用,超過FT輕繩被拉斷,三者的合力,方向向右,【解析】選C。對A,A受重力、支持力和向右的靜摩擦 力作用,可以知道C受重力、A對C的壓力、地面的支持 力、繩子的拉力、A對C的摩擦力以及地面的摩擦力六 個力作用,故A錯誤。對整體分析,整體的加速度a= 隔離對AC分析,根據(jù)牛頓第二定律,得,FT-4mg=4ma,計算得出FT= F,當F=1.5FT時, 輕繩剛好被拉斷,故B錯誤,C正確。水平面光滑,繩剛 斷時,對

11、AC分析,加速度a= ,隔離對A分析,A的摩擦 力Ff=ma= ,故D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 1.整體法的選取原則及步驟: (1)當只涉及系統(tǒng)的受力和運動情況而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的受力和運動情況時,一般采用整體法。,(2)運用整體法解題的基本步驟。,2.隔離法的選取原則及步驟: (1)當涉及系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力和運動情況時,一般采用隔離法。 (2)運用隔離法解題的基本步驟。 明確研究對象或過程、狀態(tài)。,將某個研究對象或某段運動過程、某個狀態(tài)從系統(tǒng)或全過程中隔離出來。 畫出某狀態(tài)下的受力圖或運動過程示意圖。 選用適當?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。,【考點沖關(guān)】 1.(2018長沙模擬)如圖

12、是汽車運送 圓柱形工件的示意圖,圖中P、Q、N是 固定在車體上的壓力傳感器,假設(shè)圓柱形工件表面光滑, 汽車靜止不動時Q傳感器示數(shù)為零,P、N傳感器示數(shù)不 為零。當汽車向左勻加速啟動過程中,P傳感器示數(shù)為,零時,Q、N傳感器示數(shù)不為零。已知sin 15 =0.26,cos 15=0.97,tan 15=0.27,g取 10 m/s2,則汽車向左勻加速啟動的加速度可能 為() A.3 m/s2B.2.7 m/s2 C.1.5 m/s2D.1 m/s2,【解析】選A。當汽車向左勻加速啟動過 程中,P傳感器示數(shù)為零而Q、N傳感器示數(shù) 不為零,受力分析如圖: 豎直方向:FQ+mg=FN cos 15;

13、水平方向:F合=FN sin 15=ma 聯(lián)立解得:a= tan 15= 0.27+2.7 2.7 m/s2,故A選項正確。,2.如圖所示,在粗糙的水平面上,質(zhì)量 分別為m和M的物塊A、B用輕彈簧相連,且mM=13,兩 物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)相同。若用水平力F向右 拉B且兩物塊共同向右加速運動時,彈簧的伸長量為x1; 若用大小相同的水平力向左拉A且兩物塊共同向左加速 運動時,彈簧的伸長量為x2,則x1x2等于多大?,【解析】由于mM=13,即M=3m 用水平力F向右拉B時, 對整體,根據(jù)牛頓第二定律,有: F-(m+M)g=(m+M)a 隔離物體A,根據(jù)牛頓第二定律,有: kx1-mg=

14、ma 聯(lián)立解得:kx1=,當用大小相同的水平力向左拉A且兩物塊共同向左加速 運動時, 對整體,根據(jù)牛頓第二定律,有: F-(m+M)g=(m+M)a 隔離物體B,根據(jù)牛頓第二定律,有:kx2-Mg=Ma,聯(lián)立解得:kx2= F 故: 答案:13,【加固訓(xùn)練】 (多選)如圖所示,在粗糙的水平面上,質(zhì)量分別為m和M 的物塊A、B用輕彈簧相連,兩物塊與水平面間的動摩擦 因數(shù)均為,當用水平力F作用于B上且兩物塊共同向右 以加速度a1勻加速運動時,彈簧的伸長量為x1;當用同 樣大小的恒力F沿著傾角為的光滑斜面方向作用于B,上且兩物塊共同以加速度a2勻加速沿斜面向上運動時,彈簧的伸長量為x2,則下列說

15、法中正確的是(),A.若mM,有x1=x2 B.若msin ,有a1=a2 D.若

16、誤。,考點3動力學(xué)中的臨界和極值問題 【典題探究】 【典例3】(2018錦州模擬)如圖所示,靜止在光滑水 平面上的斜面體,質(zhì)量為M,傾角為,其斜面上有一靜 止的滑塊,質(zhì)量為m,兩者之間的動摩擦因數(shù)為,滑塊,受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力,重力加速度為g?，F(xiàn)給斜面體施加水平向右的力使斜面體加速運動,求:導(dǎo)學(xué)號04450065,(1)若要使滑塊與斜面體一起加速運動,圖中水平向右的力F的最大值。 (2)若要使滑塊做自由落體運動,圖中水平向右的力F的最小值。,【題眼直擊】 (1)滑塊恰好與斜面體一起加速運動時___________ _______________________________

17、_。 (2)滑塊恰好做自由落體運動時_________________ _________________。,斜面體對滑,塊的作用力為最大靜摩擦力Ffm=FN,滑塊與斜面體沒有,相互作用但仍接觸,【解析】(1)當滑塊與斜面體一起向右加速時,力F越大,加速度越大,當F最大時,斜面體對滑塊的作用力為最大靜摩擦力Ffm=FN,滑塊受力如圖所示。,設(shè)一起加速的最大加速度為a,對滑塊應(yīng)用牛頓第二定律得:FNcos+Ffmsin=mg Ffmcos-FNsin=ma 由題意知Ffm=FN 聯(lián)立解得:a= g 對整體受力分析:F=(M+m)a 聯(lián)立解得:,(2)如圖所示,要使滑塊做自由落體運動,滑塊與斜

18、面體之間沒有力的作用,滑塊的加速度為g,設(shè)此時M的加速度為aM,則對M:F=MaM,當水平向右的力F最小時,二者沒有相互作用但仍接觸, 則有 即 =tan 聯(lián)立解得:F= 答案:(1) (2),【遷移訓(xùn)練】,遷移1:臨界法分析動力學(xué)中的臨界問題 如圖所示,一質(zhì)量為M、傾角為的斜面 體放在光滑水平地面上,斜面上疊放一 質(zhì)量為m的光滑楔形物塊,物塊在水平恒力的作用下與 斜面體一起恰好保持相對靜止地向右運動。重力加速 度為g。下列說法中正確的是 (),A.水平恒力大小F=mgtan B.地面對斜面體的支持力大小N2=(M+m)g C.物塊對斜面的壓力大小N1=mgcos D.斜面體的加速度

19、大小為gtan ,【解析】選B。物塊與斜面體相對靜止,加速度相同,對 物塊、斜面體這個整體,豎直方向上受力平衡有N2= (M+m)g,選項B正確;水平方向上根據(jù)牛頓第二定律有 F=(M+m)a,對斜面體,豎直方向上受力平衡有N2=Mg+ N1cos ,水平方向上根據(jù)牛頓第二定律有N1sin =Ma,解得N1= 選項A、C、D均錯誤。,遷移2:解析法分析動力學(xué)中的臨界問題 (多選)(2018蚌埠模擬)如圖所示,質(zhì)量分別為mA=1kg 和mB=2 kg的A、B兩物塊并排放在光滑水平面上,A受到向右推力FA=9-2t(N)作用,B受到向右拉力FB=2t(N)作用。從t=0開始計時,則 (

20、),導(dǎo)學(xué)號04450066 A.當t=3 s時,A、B開始分離 B.當t=4.5 s時,A、B開始分離 C.A、B分離之前整體做加速度相同的勻加速直線運動 D.A、B分離之后A、B各做加速度不同的勻加速直線運動,【解析】選A、C。A、B分離之前,對于A、B整體,根據(jù) 牛頓第二定律有a= =3 m/s2,設(shè)A、B間的作用為 f,以B為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律可得f+FB=mBa,解 得f=6-2t(N),當t=3 s時f=0,A、B兩物塊開始分離。此 后A物塊做加速度逐漸減小的加速運動,當t=4.5 s時A 物塊的加速度為零而速度不為零,t4.5 s后,A所受合 外力反向,即做減速運動。B一

21、直做加速度逐漸增大的 加速運動。故A、C正確。,遷移3:動力學(xué)中的極值問題 如圖所示,一質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊,以v0=2 m/s的初 速度,在與斜面成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上 做勻加速運動,經(jīng)t=2 s的時間物塊由A點運動到B點,A、 B之間的距離L=10 m。已知斜面傾角=30,物塊與斜 面之間的動摩擦因數(shù)= 。重力加速度g取10 m/s2。,(1)求物塊加速度的大小及到達B點時速度的大小。 (2)拉力F與斜面夾角多大時,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?,【解析】(1)設(shè)物塊加速度的大小為a,到達B點時速度 的大小為v,由運動學(xué)公式得L=v0t+ at2 v=v0+at

22、聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得a=3 m/s2 v=8 m/s,(2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為Ff,拉力與斜面間的夾角為,受力分析如圖所示,,由牛頓第二定律得Fcos -mgsin -Ff=ma Fsin +FN-mgcos =0 又Ff=FN 聯(lián)立式,可得: F= ,由數(shù)學(xué)知識得 cos + sin = sin(60+) 由式可知對應(yīng)F最小時的夾角=30 聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得F的最小值為 Fmin= N 答案:(1)3 m/s28 m/s(2)30 N,【通關(guān)秘籍】 1.“四種”典型臨界條件: (1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力FN=0。 (2)相

23、對滑動的臨界條件:兩物體相接觸且處于相對靜止時,常存在著靜摩擦力,則相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。,(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛與拉緊的臨界條件是FT=0。 (4)加速度變化時,速度達到最值的臨界條件是當加速度變?yōu)?時。,2.“兩種”典型分析方法: (1)臨界法:分析題目中的物理過程,明確臨界狀態(tài),直接從臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界條件入手,求出臨界值。 (2)解析法:明確題目中的變量,求解變量間的數(shù)學(xué)表達式,根據(jù)數(shù)學(xué)表達式分析臨界值。,【加固訓(xùn)練】 如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎

24、直彈簧上并保持靜止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,運動距離h時,B與A分離,下列說法正確的是(),A.B和A剛分離時,彈簧長度等于原長 B.B和A剛分離時,它們的加速度為g C.彈簧的勁度系數(shù)等于 D.在B和A分離前,它們做勻加速直線運動,【解析】選C。A、B分離前,A、B共同做加速運動,由于 F是恒力,而彈力是變力,故A、B做變加速直線運動,當 兩物體要分離時,FAB=0,對B:F-mg=ma, 對A:kx-mg=ma。即F=kx時,A、B分離,此時彈簧處于壓 縮狀態(tài),由F=mg,拉B前設(shè)彈簧壓縮量為x0,則2mg=kx0, h=x0-x,解以上各式得k= ,綜上所述,只有 C項正確。,用

25、牛頓運動定律處理動力學(xué)問題 【經(jīng)典案例】 (17分)(2016四川高考)避險車道是避免惡性交通事 故的重要設(shè)施,由制動坡床和防撞設(shè)施等組成,如圖豎 直平面內(nèi),制動坡床視為與水平面夾角為的斜面。一,輛長12 m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫?動坡床,當車速為23 m/s時,車尾位于制動坡床的底端, 貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動,當貨物在車廂內(nèi)滑動了 4 m時,車頭距制動坡床頂端38 m,再過一段時間,貨車 停止。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍,貨物與車廂間 的動摩擦因數(shù)為0.4;貨車在制動坡床上運動受到的坡,床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44倍。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板,取cos=1

26、,sin=0.1,g= 10 m/s2。求:導(dǎo)學(xué)號04450068,(1)貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向。 (2)制動坡床的長度。,【思維軌跡】 (1)貨物在車廂內(nèi)滑動過程中: 受力分析:重力、支持力、摩擦力,F合=f+mgsin。 運動分析:勻減速直線運動F合=ma。,(2)貨車從車尾位于制動坡床的底端到車頭距制動坡床頂端s0=38 m的過程中: 受力分析:重力、坡床的支持力、貨物的壓力、摩擦力、制動坡床的阻力。,運動分析:初速度為23 m/s 的勻減速直線運動。 Mgsin +F-f=Ma2 x=v0t- a2t2。 (3)貨物與貨車在發(fā)生相對滑動過程中的位移關(guān)系 x貨-x車=4 m

27、。,【規(guī)范解答】 解:(1)設(shè)貨物的質(zhì)量為m,貨物在車廂內(nèi)滑動過程中,貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)=0.4,受摩擦力大小為f,加速度大小為a1,則 f+mgsin=ma1(2分) f=mgcos(1分),聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得a1=5 m/s2(2分) a1的方向沿制動坡床向下。 (2)設(shè)貨車的質(zhì)量為M,從車尾位于制動坡床的底端、車 速為v=23 m/s到車頭距制動坡床頂端s0=38 m的過程中, 所用時間為t,貨物相對于制動坡床的位移為s1,在車廂 內(nèi)滑動了s=4 m,貨車的加速度大小為a2,貨車相對于制,動坡床的位移為s2,貨車受到制動坡床的阻力大小為 F,F是貨車和貨物總重力的k倍,k=0.44,

28、貨車長度l0= 12 m,制動坡床的長度為l,則M=4m Mgsin+F-f=Ma2(2分) F=k(m+M)g(2分) s1=vt- a1t2(2分),s2=vt- a2t2(2分) s=s1-s2(1分) l=l0+s0+s2(1分) 聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得 l=98 m(2分),【答題規(guī)則】 規(guī)則1:解析過程、分步列式 解題時要注意分步列式,不要漏掉或合并關(guān)系式,避免閱卷時找不到得分點,或者合并的綜合算式一處錯誤而導(dǎo)致全部丟分。,規(guī)則2:矢量方程,注意方向 牛頓第二定律及勻變速直線運動的運動學(xué)公式都是矢量式,列方程時要注意正方向的規(guī)定。,規(guī)則3:數(shù)學(xué)運算,可以淡化 應(yīng)用物理過程導(dǎo)出的一般數(shù)學(xué)運算過程不是得分點,解析過程中可以簡化。,規(guī)則4:文字說明,簡潔明了 分析過程,分步列式時應(yīng)加以必要的文字說明,使解題過程更具有系統(tǒng)性。,