《高考物理总复习（教科）课件：第三章 牛顿运动定律 专题讲座三 牛顿运动定律的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习（教科）课件：第三章 牛顿运动定律 专题讲座三 牛顿运动定律的综合应用（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题讲座三 牛顿运动定律的综合应用 核心探究 演练提升 核心探究 分类探究 各个击破 考点一 超重与失重 1 物体的超 失重 2 判断超重和失重现象的三个技巧 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 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 3 超重和失重现象的两点说明 1 不论超重 失重或完全失重 物体的重力都不变 只
2、是 视重 改变 2 当物体处于完全失重状态时 重力只有使物体产生a g的加速度效果 不再 有其他效果 此时 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如物体悬浮 空中 天平失效 液体不再产生压强和浮力 天宫二号 中的航天员躺着 和站着睡觉一样舒服等 典例1 2018 南京金陵中学模拟 图 甲 是某人站在力传感器上做下蹲 起跳动作的示意图 中间的点表示人的重心 图 乙 是根据传感器采集到的数据 画出的力 时间图线 两图中a g各点均对应 其中有几个点在图 甲 中没有画 出 取重力加速度g 10 m s2 根据图像分析可知 B A 人的重力为1 500 N B c点位置人处于超重状态 C e点位置
3、人处于失重状态 D d点的加速度小于f点的加速度 核心点拨 1 力传感器上显示的是压力 静止时重力等于压力的大小 只有比较合力的大小才能比较加速度的大小 2 压力大于重力就是超重 压力小于重力就是失重 典例2 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t 0时由静止开始上升 a t图像如图2所示 电梯总质量m 2 0 103 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 解析 1 电梯向上做匀加速运动时拉力最大 由牛顿第二定律得F1
4、 mg ma1 所以F1 mg ma1 2 0 103 10 1 0 N 2 2 104 N 电梯向上做匀减速运动时拉力最小 由牛顿第二定律得mg F2 ma2 故F2 mg ma2 2 0 103 10 1 0 N 1 8 104 N 答案 1 2 2 104 N 1 8 104 N 2 类类比是一种常用的研究方法 对对于直线线运动动 教科书书中讲讲解了由v t图图像求位 移的方法 请请你借鉴鉴此方法 对对比加速度和速度的定义义 根据图图2所示a t图图像 求 电电梯在第1 s内的速度改变变量 v1和第2 s末的速率v2 答案 2 0 5 m s 1 5 m s 3 求电梯以最大速率上升时
5、拉力做功的功率P 再求在0 11 s时间内 拉力和 重力对电梯所做的总功W 答案 3 2 0 105 W 1 0 105 J 多维训练 1 由 视重 判断超重 失重现象 多选 如图所示是某同学站在力传感器 上做下蹲 起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线 由图线可知该同 学 A 体重约为650 N B 做了两次下蹲 起立的动作 C 做了一次下蹲 起立的动作 且下蹲后约2 s起立 D 下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态 AC 解析 当该同学站在力传感器上静止不动时 其合力为零 即压力示数等于该 同学的体重 由图线可知 该同学的体重约为650 N A正确 每次下蹲 该同学 都将经历先向下做
6、加速 加速度方向向下 后减速 加速度方向向上 的运 动 即先经历失重状态 后经历超重状态 示数F先小于体重 后大于体重 每 次起立 该同学都将经历先向上做加速 加速度方向向上 后减速 加速度 方向向下 的运动 即先经历超重状态 后经历失重状态 示数F先大于体重 后小于体重 由图线可知 C正确 B D错误 2 导学号 58826056 超重 失重问题的分析和计算 空中缆车是旅游景点给 游客准备的上山和进行空中参观的交通工具 如图所示 一质量为m的游客乘坐 空中缆车沿着坡度为30 的钢绳索上行 开始时缆车平稳匀速上行 由于故障 缆车以a 的加速度减速上行 下列判断中正确的是 A 缆车平稳匀速上行和
7、减速上行时 缆车对游客的摩擦力平行钢绳索向上 B 缆车平稳匀速上行和减速上行时 游客对缆车的作用力均竖直向下 C 缆车减速上行时 缆车对游客的作用力比平稳匀速上行时的大 D 缆车减速上行时 缆车对游客的支持力比平稳匀速上行时的小 D 考点二 应用整体法与隔离法处理连接体问题 1 方法选取 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 则可以把 它们看成一个整体 分析整体受到的合外力 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 若连接体内各物体的加速度不相同 或者需要求出系统内各物体之间的作用力 则需要把物体从系统中隔离出来 应用牛顿第
8、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 且需要求物体之间的作用力 则可以选用 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 2 连接体问题的具体类型 1 通过滑轮和绳的连接体问题 若要求绳的拉力 绳跨过定滑轮 连接的两物 体虽然加速度大小相同但方向不同 故采用隔离法 2 水平面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统 中各物体保持相 对静止 即具有相同的加速度 解题时 一般整体法 隔离法交替应用 3 斜面体及其上面物体组成的系统的问题 当物体具有沿斜面方向的加速度 而斜面体相对于地
9、面静止时 解题时一般采用隔离法分析 若物体随斜面体共 同加速运动 一般整体法 隔离法交替应用 典例3 多选 质量分别为M和m的物块形状大小均相同 将它们通过轻绳跨 过光滑定滑轮连接 如图 甲 所示 绳子平行于倾角为 的斜面 M恰好能静止 在斜面上 不考虑M m与斜面之间的摩擦 若互换两物块位置 按图 乙 放置 然 后释放M 斜面仍保持静止 则下列说法正确的是 A 轻绳的拉力等于Mg B 轻绳的拉力等于mg C M运动的加速度大小为 1 sin g D M运动的加速度大小为 g BC 核心点拨 1 M和m一起加速时 求它们的加速度时以整体为研究对象比较 快捷 2 求轻绳的拉力 适合隔离M或m为研
10、究对象 解析 M静止在斜面上时 对M由平衡条件有Mgsin mg 互换位置后 对M和m 组成的系统有Mg mgsin M m a 解得a 1 sin g 对m有T mgsin ma 解得T mg 故A D错误 B C正确 例题拓展 在典例3图 乙 中 若保持质量为m的物块相对于斜面位置不动 则应使斜面体由静止开始沿水平方向运动 试确定斜面体的运动情况 设滑轮 足够小 方法技巧 解决滑轮类连接体问题的注意要点 1 细绳跨过滑轮时 绳中各处张力处处相同 2 两物体通过定滑轮连接时 其速度 加速度大小相等 方向不同 两物体通 过动滑轮连接时 绳对滑轮的作用力F 2T T为绳的张力 两物体间位移 速
11、度 加速度关系由几何关系确定 多维训练 1 滑轮类的连接体问题 如图所示 一根轻绳跨过光滑定滑轮 两端分别系一 个质量为m1 m2的物块 m1放在地面上 m2离地面有一定高度 当m2的质量不同时 m1的加速度a的大小也将随之改变 以下四个图像 最能准确反映a与m2间的关系 的是 D 2 导学号 58826057 水平面上的连接体问题 2018 吉林长春质检 如图所示 质量均为m的A B两物块置于水平地面上 物块与地面间的动摩擦因数均为 物 块间用一恰好伸直的水平轻绳相连 现用水平力F向右拉物块A 假设最大静摩擦 力等于滑动摩擦力 重力加速度为g 下列说法中不正确的是 A 当0 F mg时 绳中
12、拉力为0 B 当 mg2 mg时 绳中拉力等于 D 无论F多大 绳中拉力都不可能等于 D 3 斜面上的连接体问题 2018 山东济南调研 如图所示 物体A和B叠放在固定 光滑斜面上 A B的接触面与斜面平行 当A B以相同的速度沿斜面向上运动时 关 于物体A的受力个数 正确的是 A 2 B 3 C 4 D 5 B 解析 由于A B一起运动 加速度相同 以A B整体为研究对象 由牛顿第二定律得 mA mB gsin mA mB a 即a gsin 隔离B物体 设A对B的摩擦力沿斜面向下 大小为f 由牛顿第二定律得f mBgsin mBa 则f 0 故A B间无摩擦力 物体A 受重力 斜面的支持力
13、 B对A的压力共3个力 选项B正确 考点三 动力学中的图像问题 1 常见四类动力学图像及解题办法 v t图图像 根据图图像的斜率判断加速度的大小和方向 进进 而根据牛顿顿第二定律求解合外力 F a图图像 首先要根据具体的物理情境 对对物体进进行受力 分析 然后根据牛顿顿第二定律推导导出两个量间间 的函数关系式 根据函数关系式结结合图图像 明 确图图像的斜率 截距或面积积的意义义 从而由图图 像给给出的信息求出未知量 a t图图像 要注意加速度的正负负 正确分析每一段的运动动 情况 然后结结合物体受力情况根据牛顿顿第二定 律列方程 F t图图像 要结结合物体受到的力 根据牛顿顿第二定律求出 加速
14、度 分析每一时间时间 段的运动动性质质 2 解题策略 1 问题实质是力与运动的关系 解题的关键在于弄清图像斜率 截距 交点 拐点 面积的物理意义 2 应用物理规律列出与图像对应的函数方程式 进而明确 图像与公式 图 像与物体 间的关系 以便对有关物理问题作出准确判断 典例4 多选 某同学为了测定木块与斜面间的动摩擦因数 他用测速仪研究 木块在斜面上的运动情况 装置如图 甲 所示 他使木块以初速度v0 4 m s的速 度沿倾角 30 的斜面上滑紧接着下滑至出发点 并同时开始记录数据 结果电 脑只绘出了木块从开始上滑至最高点的v t图线如图 乙 所示 g取10 m s2 则根 据题意计算出的下列物
15、理量正确的是 A 上滑过程中木块的加速度的大小a1 8 m s2 B 木块与斜面间的动摩擦因数 C 木块回到出发点时的速度大小v 2 m s D 木块经2 s返回出发点 ABC 核心点拨 1 v t图像的斜率表示加速度 结合在上滑过程中木块的受力情况 根据牛顿第二定律可求出木块与斜面间的动摩擦因数 2 求出了动摩擦因数 要判断木块能否沿斜面向下滑 若能 由牛顿第二定律和运 动学规律可以求出下滑过程的加速度 时间 末速度等 方法技巧 处理动力学图像问题的两个注意点 1 对于相对复杂的图像 应首先将物体的运动过程与图像一一对应起来 2 无论是哪种图像相关的问题 都要先对物体受力分析 再分析其运动过
16、程 典例5 2014 全国 卷 24 2012年10月 奥地利极限运动员菲利克斯 鲍姆加特纳 乘气球升至约39 km的高空后跳下 经过4分20秒到达距地面约1 5 km高度处 打开降落伞 并成功落地 打破了跳伞运动的多项世界纪录 取重力加速度的大小g 10 m s2 1 若忽略空气阻力 求该运动员从静止开始下落至1 5 km高度处所需的时间及其在此处 速度的大小 解析 1 设该运动员从开始自由下落至1 5 km高度处的时间为t 下落距离为s 在1 5 km 高度处的速度大小为v 根据运动学公式有 v gt s gt2 根据题意有s 3 9 104 m 1 5 103 m 联立 式得t 87 s v 8 7 102 m s 答案 1 87 s 8 7 102 m s 2 实际实际 上 物体在空气中运动时动时 会受到空气的阻力 高速运动时动时 所受阻力的 大小可近似表示为为f kv2 其中v为为速率 k为为阻力系数 其数值值与物体的形状 横截面积积及空气密度有关 已知该该运动员动员 在某段时间时间 内高速下落的v t图图像 如图图所示 若该该运动员动员 和所带带装备备的总质总质 量m 10
