《高考物理全国通用一轮总复习配套课件第三章牛顿运动定律3.3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理全国通用一轮总复习配套课件第三章牛顿运动定律3.3（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲牛顿运动定律的综合应用,一、超重和失重 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读数称为视重。 (2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。,2.超重、失重和完全失重,【提示】超重和失重的两个易混点: (1)超重是物体有向上的加速度,而不一定是速度向上。 (2)失重是物体有向下的加速度,而不一定是速度向下。,二、整体法与隔离法 1.整体法 当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时,可以把系统内的所有物体看成整体,分析其受力和运动情况,运用牛顿第二定律对整体列方程求解。,2.隔离法 当求系统内物体间相互作用力时,常把某个物体从系统中
2、隔离出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解。 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外力,而系统内各物体间的相互作用力为内力。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。,【提示】牛顿定律应用的三点提醒: (1)要明确研究对象是单一物体,还是几个物体组成的系统。对于系统要注意:加速度相同,可采用整体法;加速度不同,应采用隔离法。 (2)要明确物体的运动过程是单一过程,还是多过程,注意分析每一运动过程的受力情况和运动情况。 (3)对于多过程问题,要注意分析联系
3、前、后两个过程的关键物理量是速度,前一过程的末速度是后一过程的初速度。,考点二,考点三,考点一,考点一对超重、失重问题的理解 1.尽管物体的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,即ay0,物体就会出现超重或失重现象。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.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现象。 3.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
4、生变化。 4.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。,考点二,考点一,典例1某同学想研究电梯上升过程的运动规律。某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5 kg的砝码和一套便携式DIS实验系统,砝码悬挂在力传感器上。电梯从第一层开始启动,中间不间断,一直到最高层停止。在这个过程中,显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示。取重力加速度g=10 m/s2,根据图中的数据。求:,(1)电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小; (2)电梯在3.0 s13.0 s时段内的速度v的大小; (3)
5、电梯在19.0 s内上升的高度H。,考点三,考点二,考点一,【参考答案】 (1)1.6 m/s20.8 m/s2(2)4.8 m/s (3)69.6 m,考点三,考点二,考点一,考点二整体法和隔离法 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
6、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。,考点三,考点二,考点一,典例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 ),考点三,考点二,考点一,【解题思路】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
7、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 ),D项正确。 【参考答案】 D,考点三,考点二,考点一,【名师归纳】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
8、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。,考点三,考点二,考点一,(多选)如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接放在倾角为的斜面上,用始终平行于斜面向上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为。为了增加轻线上的张力,可行的办法是 ( AB ) A.减小A物块的质量B.增大B物块的质量 C.增大倾角D.增大动摩擦因数,【解析】先取A、B为一整体,由牛顿第二定律得F-(mA+mB)gsin -(mA+mB)gcos =(mA+mB)a,再隔离物块B,由牛顿第二定律得FT-mBgsin -mBgcos =mBa;以上两式联立可解
9、得 ,可见FT与、无关,A、B项正确,C、D项错误。,考点三,考点三传送带模型 1.传送带模型 一个物体以速度v0(v00)在另一个运动的物体上运动的力学系统可看作“传送带”模型,如图所示。 2.水平传送带问题 求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断。判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等。物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻。,考点二,考点一,考点三,3.倾斜传送带问题 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是否受到滑动摩擦力作用。如果受到滑动摩擦力作
10、用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变。,考点二,考点一,考点三,典例3水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,如图所示为一水平传送带装置示意图。绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率v=1 m/s运行,一质量为m=4 kg的行李无初速放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间的动摩擦因数=0.1,A、B间的距离L=2 m,g取10 m/s2。 (1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小; (2)求行李做匀加速
11、直线运动的时间; (3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处,求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。,考点二,考点一,考点三,【参考答案】 (1)4 N1 m/s2(2)1 s(3)2 s2 m/s,考点二,考点一,考点三,【名师归纳】对于传送带问题,一定要全面掌握上面提到的几类传送带模型,尤其注意要根据具体情况适时进行讨论,看一看有没有转折点、突变点,做好运动阶段的划分及相应动力学分析。,考点二,考点一,考点三,1.(多选)如图所示,水平传送带以速度v1匀速运动,小物体P、Q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P在传送带左端具有速度v2,P与定滑
12、轮间的绳水平,t=t0时刻P离开传送带。不计定滑轮质量和摩擦,绳足够长。正确描述小物体P速度随时间变化的图象可能是 ( BC ),考点二,考点一,考点三,考点二,考点一,考点三,2.(多选)如图所示,传送带的水平部分长为L,传动速率为v,在其左端无初速释放一小木块,若木块与传送带间的动摩擦因数为,则木块从左端运动到右端的时间可能是 ( ACD ),考点二,考点一,考点三,考点二,考点一,考点三,动力学中的“滑块滑板”模型 1.模型特点 (1)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)常见两种位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移
13、之差等于板长;若反向运动,位移之和等于板长。 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,找出滑块和木块之间的位移关系或速度关系,建立方程。,典例(2015新课标全国卷)一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁的距离为4.5 m,如图(a)所示。t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后1 s时间内小物块的v-t图线如图(b)所示。木
14、板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取10 m/s2。求: (1)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数2; (2)木板的最小长度; (3)木板右端离墙壁的最终距离。,【参考答案】 (1)0.10.4(2)6.0 m(3)6.5 m,【名师点睛】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,此时可以借助v-t图象,从图象中找到时间与空间的位置关系,是解决问题的有效手段。,如图所示,质量为M=4 kg的木板长L=1.4 m,静止放在
15、光滑的水平地面上,其右端静置一质量为m=1 kg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=28 N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,g取10 m/s2)?,解:在力F作用过程中,M和m都做匀加速直线运动,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的左端,则时间为最短时间,作v-t图象如图示。 设t1时刻撤掉力F,此时,滑块的速度为v2,木板的速度为v1,t2时刻达到最终速度v3,阴影部分的面积为板长L。 在0t1的过程中,由牛顿第二定律得 对滑块mg=ma2,v2=a
16、2t1 对木板F-mg=Ma1,v1=a1t1 撤去力F后,木板的加速度变为a3,则mg=Ma3 由v-t图象知 v1-a3(t2-t1)=a2t2 联立以上各式得t1=1 s,1.(2015江苏高考)(多选)一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力 ( AD ) A.t=2 s时最大 B.t=2 s时最小 C.t=8.5 s时最大D.t=8.5 s时最小,【解析】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t=2 s时,压力最大,A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,因此t=8.5 s时压力最小,D项正确。,2.(2015石家庄质检)(多选)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲-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( AC ) 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,
