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1、第2讲 牛顿运动定律的应用,第三章 牛顿运动定律,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、两类动力学问题 1.两类动力学问题 (1)已知受力情况求物体的 . (2)已知运动情况求物体的 . 2.解决两类基本问题的方法 以 为“桥梁”，由 和 列方程求解，具体逻辑关系如下图：,运动情况,受力情况,加速度,运动学公式,牛顿第二定律,自测1 水平路面上质量是30 kg的手推车，在受到60 N的水平推力时做加速度为1.5 m/s2的匀加速运动.如果撤去推力，车的加速度的大小是多少？(g1
2、0 m/s2),答案 0.5 m/s2,解析 设阻力大小为Ff，则FFfma 解得Ff15 N 如果撤去推力，车的加速度大小为a， 则Ffma 解得a0.5 m/s2.,答案,解析,二、超重与失重 1.超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向上的加速度. 2.失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向下的加速度.,大于,小于,3.完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 的现象称为完全失重现象. (2)产生条件：物体的加速度ag，方向
3、 .,等于零,竖直向下,自测2 关于超重和失重的下列说法中，正确的是 A.超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了 B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用 C.物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态 D.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化,答案,研透命题点,命题点一 超重与失重现象,1.不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变. 2.在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失. 3.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，物体就会
4、处于超重或失重状态.,图象如图1所示.则下列相关说法正确的是 A.t4.5 s时，电梯处于失重状态 B.555 s时间内，绳索拉力最小 C.t59.5 s时，电梯处于超重状态 D.t59 s时，电梯处于失重状态,例1 广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t0时由静止开始上升，at,图1,答案,解析,解析 利用at图象可判断：t4.5 s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则A错误； 05 s时间内，电梯处于超重状态，拉力大于重力，555 s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力等于重力，5560 s时间
5、内，电梯处于失重状态，拉力小于重力，综上所述，B、C错误，D正确.,答案,解析,变式1 (2016慈溪中学期中)2016年10月份，萧山区某中学举行了校秋季运动会，小明同学参加了跳高决赛，他以背越式跳过1.65 m的高度拿到了本届校运会的亚军，为班级争了光.若忽略空气阻力，则下列说法正确的是 A.小明下降过程中处于失重状态 B.小明脚离地起跳以后在上升过程中处于超重状态 C.小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力 D.小明起跳以后在下降过程中重力消失了,解析 小明下降过程中，只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于失重状态，故A正确； 起跳以后在上升过程中，只受重力的作用，有向下的重力加速度，
6、处于失重状态，故B错误； 小明起跳时加速度的方向向上，所以地面对他的支持力大于他的重力，故C错误； 人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，故D错误.,答案,变式2 如图2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.在上升或下降过程中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,图2,解析 无论物体在上升过程中还是下降过程中，两物体组成的系统都只受重力作用，系统处于完全失重状态，所以在整个上升和下降过程中，A对B的压力始终为
7、零，故选项A正确.,解析,答案,变式3 质量为60 kg的人，站在升降机内的台秤上，测得体重为480 N，则升降机的运动是(g取10 m/s2) A.可能是匀速下降 B.升降机加速度大小为2 m/s2 C.升降机加速度大小为3 m/s2 D.可能是减速下降,解析 对人受力分析，受重力和支持力，支持力小于重力，故合力向下，加速度向下，故升降机的加速度也向下，所以升降机的运动是加速下降或减速上升，由牛顿第二定律得mgFma，解得a m/s22 m/s2，故B正确.,解析,命题点二 动力学中的图象问题,1.常见的动力学图象 vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等. 2.图象问题的类型 (1)已知物
8、体受的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况. (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况. (3)由已知条件确定某物理量的变化图象.,3.解决图象问题的关键 (1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始. (2)理解图象的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解.,例2 (2016平阳二中期中)如图3甲所示，用一水平外力F推物体，使其静止在倾角为的光滑固定斜面上.逐渐增大F，物体开始做变加速运动，其加速度a随F变化的图象如图乙所示.g取10 m/s2.根
9、据图乙中所提供的信息不能计算出的是 A.物体的质量 B.斜面的倾角 C.使物体静止在斜面上时水平外力F的大小 D.加速度为6 m/s2时物体的速度,图3,答案,解析,解析 对物体受力分析，物体受推力、重力、支持力，沿斜面方向和垂直于斜面方向分别建立x轴、y轴，并将力沿坐标轴的方向分解，如图所示.,x轴方向：Fcos mgsin ma，y轴方向：FNFsin mgcos 0，从图象中取两个点(0 N，6 m/s2)、(30 N，6 m/s2)代入，解得：m2 kg，37，当a0时，可解得F15 N，因而A、B、C可以算出； 根据图中信息无法求出加速度为6 m/s2时物体的速度大小，因而D不可以算
10、出.,变式4 雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是,答案,解析 雨滴速度增大时，阻力也增大，由牛顿第二定律得a ，故加速度逐渐减小，最终雨滴做匀速运动，故C正确.,解析,变式5 (2017浙江“91”高中联盟期中)水平力F方向确定，用力F拉静止在水平桌面上的小物块，F的大小按图4甲所示规律变化，在F从0开始逐渐增大的过程中，物块的加速度a随时间变化的图象如图乙所示.重力加速度大小为10 m/s2，则下列物块与水平桌面间的最大静摩擦力Ffm、物块与水平桌面间的滑动摩擦力Ff、物块与水平桌面间的动摩擦因数、物块质量m
11、的值正确的是 A.Ffm4 N B.0.1 C.Ff6 N D.m2 kg,甲 乙,答案,解析,图4,解析 t2 s时，FfmF6 N；F1mgma1， 即6mgm. t4 s时，F2mgma2， 即12mg3m， 解得m3 kg，0.1， 则Ffmg3 N.,命题点三 动力学的两类基本问题,1.把握“两个分析”“一个桥梁” 两个分析：物体的受力情况分析和运动过程分析. 一个桥梁：加速度是联系物体运动和受力的桥梁. 2.寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系.如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度，画图找出各过程的位移之间的联系.,例3 (2017浙江4月选考19)如图5所示，游船从某码头
12、沿直线行驶到湖对岸，小明对过程进行观测并记录数据如下表：,图5,(1)求游船匀加速运动过程中加速度大小a1及位移大小x1；,答案 0.105 m/s2 84 m,答案,解析,(2)若游船和游客的总质量M8 000 kg，求游船匀减速运动过程中所受的合力大小F；,答案 400 N,答案,解析,(3)求游船在整个行驶过程中的平均速度大小.,答案 3.86 m/s,答案,解析,变式6 (2016浙江10月学考19)如图6所示在某段平直的铁路上，一列以324 km/h高速行驶的列车在某时刻开始匀减速行驶，5 min后恰好停在某车站，并在该站停留4 min，随后匀加速驶离车站，经8.1 km后恢复到原速
13、324 km/h.(g取10 m/s2) (1)求列车减速时的加速度大小；,图6,答案 见解析,答案,解析,解析 列车的速度为324 km/h90 m/s， 经过5 min300 s停下，,(2)若该列车总质量为8.0105 kg，所受阻力恒为车重的0.1倍，求列车驶离车站加速过程中牵引力的大小；,答案 见解析,答案,解析,解析 Ff0.1mg，根据牛顿第二定律，F0.1mgma v22ax，因x8.1 km8 100 m， v90 m/s，m8.0105 kg 解得a0.5 m/s2 ，F1.2106 N,(3)求列车从开始减速到恢复原速这段时间内的平均速度大小.,答案 见解析,答案,解析,
14、变式7 (2016浙江4月选考19)如图7是上海中心大厦，小明乘坐大厦快速电梯，从底层到达第119层观光平台仅用时55 s.若电梯先以加速度a1做匀加速运动，达到最大速度18 m/s.然后以最大速度匀速运动，最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台.假定观光平台高度为549 m，取g10 m/s2. (1)若电梯经过20 s匀加速达到最大速度，求加速度a1 及上升高度h；,图7,答案 0.9 m/s2 180 m,答案,解析,解析 由运动学公式可得,(2)在(1)问中的匀加速上升过程中，若小明的质量为60 kg，求小明对电梯地板的压力；,答案 654 N，方向竖直向下,答案,解析,解析 对
15、小明受力分析，根据牛顿第二定律可得 FNmgma1 则FNmgma1654 N 根据牛顿第三定律得： 小明对地板的压力FNFN654 N，方向竖直向下,(3)求电梯匀速运动的时间.,答案 6 s,答案,解析,解析 设匀速运动时间为t0，运动的总时间为t总，作出整个过程的vt图象如图所示，则由vt图象可得H (t总t0)vm 解得t06 s.,变式8 如图8所示，一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角为30.现小球在F20 N的竖直向上的拉力作用下，从A 点静止出发沿杆向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数为 ，g取10 m/s2.试求：,图8,(1)小球运动的加速度大小；,答案 2.5 m/s2,答案,解析,解析 在力F作用下，对小球受力分析如图甲所示，,由牛顿第二定律得 (Fmg)sin 30(Fmg)cos 30ma1 解得a12.5 m/s2,(2)若F作用1.2 s后撤去，求小球上滑过程中距A点的最大距离.,答案 2.4 m,答案,解析,解析 刚撤去F时，小球的速度v1a1t13 m/s,撤去力F后，小球上滑时，受力分析如图乙.,
