2018高考物理一轮复习 3.3牛顿运动定律的应用同步课件

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1、,第3讲 牛顿运动定律的应用,一、超重与失重 1视重：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示数叫做视重，其大小等于测力计 所受物体的 或台秤所受物体的 2超重、失重与完全失重,拉力,压力,二、整体法与隔离法 1整体法：当系统中各物体的 相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各 物体的 当整体受到的外力F已知时，可用 求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法,加速度,质量之和,第二定律,牛顿,2隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间 时，常把某个物体从系统中“隔离”出来进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连 接体问题的

2、思维方法叫做隔离法,相互,作用的内力,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 ，而系统内各物体间 的相互作用力为 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 将转换为隔离体的 ,外力,内力,内力,外力,1当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重力并没 有变化所谓“超”和“失”，是指视重，“超”和 “失”的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的 加速度 2物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物体向上 运动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还 是向下,3完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动，只要物体具 有竖直

3、向下的等于g的加速度就处于完全失重状态例 如：不计空气阻力的各种抛体运动，环绕地球做匀速圆 周运动的卫星等，都处于完全失重状态 在完全失重的状态下，由于重力产生的一切现象都不存 在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖直悬线 没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱不产生压 强，在液体中的物体不受浮力等等,1由物体处于失重或超重状态，可判断加速度的方向为 向下或向上，但并不能确定运动物体的速度方向 2当物体出现超重或失重时，物体的加速度不一定沿竖 直方向，但加速度一定有竖直方向的分量,1下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是 A荡秋千时当秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 B列车在水平直轨道上

4、加速行驶，车上的人处于超重状态C在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，因为这时候宇航员不受重力了 D电梯正在减速下降，人在电梯中处于超重状态,解析：当秋千摆到最低点时，人有向上的向心加速度，处于超重状态，A错；列车在水平直轨道上加速行驶，在竖直方向没有加速度，因此车上的人不超重也不失重，B错；在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，但仍有重力作用，C错；电梯向下减速时，加速度的方向竖直向上，因此，人在电梯中处于超重状态，D正确,答案：D,1选取隔离法与整体法的原则 (1)隔离法的选取原则：若连接体内各物体的加速度不相 同，且需要求物体之间的作用力，就需要把物体从系 统中隔离出来，将内力转化为

5、外力，分析物体的受力 情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求 解隔离法是受力分析的基础，应重点掌握,(2)整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度 (主要指大小)，且不需要求物体之间的作用力，就可以把 它们看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外 力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量) (3)整体法、隔离法交替运用的原则：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，可以先用整体 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涉及隔离法与整体法的具体问题 (1)涉及滑轮的问题若要求

6、绳的拉力，一般都必须采用隔 离法这类问题中一般都忽略绳、滑轮的重力和摩擦力， 且滑轮大小不计若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加 速度方向不同，但大小相同，也可以先整体求a的大小， 再隔离求FT. (2)固定在斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体 (系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题 时，一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要 考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或 者正交分解加速度,(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组 成的连接体(系统)的问题这类问题一般为物体与斜面体 的加速度不同，其中最多的是物体具有加速度，而斜面体 静止的情况解题

7、时，可采用隔离法，但是相当麻烦，因 涉及的力过多如果问题不涉及物体与斜面体的相互作 用，则采用整体法用牛顿第二定律求解,2如图331所示，在光滑水平面 上有两个质量分别为m1和m2的物体A、B，m1 m2，A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计若用 大小为F的水平力向右拉B，稳定后B的加速度大小 为a1，弹簧测力计示数为F1；如果改用大小为F的水 平力向左拉A，稳定后A的加速度大小为a2，弹簧测 力计示数为F2.则以下关系式正确的是 ( ),图331,Aa1a2，F1F2 Ba1a2，F1F2 Ca1a2，F1F2 Da1a2，F1F2,解析：以整体为研究对象，由牛顿第二定律得： F(m1m2)a

8、1(m1m2)a2 所以：a1a2 向右拉B时，对A分析：F1m1a1 向左拉A时，对B分析：F2m2a2 因m1m2所以F1F2.A项正确,答案：A,例1、一质量为m40 kg的小孩站在电梯内的体重计上电梯从t0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的变化如图332所示试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g10 m/s2),图332,思路点拨 解答本题时应注意以下几点： (1)体重计的示数大小为小孩受到的支持力的大小； (2)根据体重计示数与重力mg的大小关系确定小孩处于超重状态还是失重状态，从而确定加速度的方向； (3)由牛顿第二定律求出各段时间内的加速度； (4

9、)电梯上升的高度为三段时间内的位移和,课堂笔记 由题图可知，在t0到t12 s的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的加速运动设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1，电梯及小孩的加速度为a1，由牛顿第二定律，得F1mgma1 在这段时间内电梯上升的高度h1 在t1到t25 s的时间内，体重计的示数等于mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为t1时刻电梯的速度，即 v1a1t1 在这段时间内电梯上升的高度 h2v1(t2t1) ,在t2到t36 s的时间内，体重计的示数小于mg，故电梯应做向上的减速运动设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第二定律得 m

10、gF2ma2 在这段时间内电梯上升的高度 h3v1(t3t2) a2(t3t2)2 电梯上升的总高度 hh1h2h3 由以上各式，利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据，解得h9 m.,答案 9 m,(1)认真分析图象，从中获取相关信息 (2)抓好超重、失重的基本规律,例2、如图333所示，固定在水平面上的斜面倾角37，木块A的MN面上钉着一颗小钉子，质量m1.5 kg的小球B通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木块与斜面间的动摩擦因数0.50.现将木块由静止释放，木块将沿斜面 下滑求在木块下滑的过程中 小球对木块MN面的压力 (取g10 m/s2， sin370.6，cos370.8),

11、思路点拨 先以A、B为一整体，由牛顿第二定律求出一起下滑的加速度，再以B为研究对象隔离分析，应用牛顿第二定律列式求解,课堂笔记 由于木块与斜面间有摩擦力的作用，所以小球B与木块间有压力的作用，并且它们以共同的加速度a沿斜面向下运动将小球和木块看做一个整体，设木块的质量为M，根据牛顿第二定律可得 (Mm)gsin(Mm)gcos(Mm)a 代入数据得a2.0 m/s2 选小球为研究对象，设MN面对小球的作用力为FN，根据牛顿第二定律有mgsinFNma 代入数据得FN6.0 N 根据牛顿第三定律，小球对MN面的压力大小为6.0 N，方向沿斜面向下,答案 6.0 N 方向沿斜面向下,(1)本题中木

12、块A的质量未知，但并不影响求解加速度 (2)求小球对木块A的MN面的压力时，要用到牛顿第三定 律，这是解题过程中最容易忽视的问题.,例3、如图334所示，质量m1 kg的物块放在倾角为的斜面上，斜面体质量M2 kg，斜面与物块间的动摩擦因数0.2，地面光滑，37.现对斜面体施加一水平推力F，要使物块相对斜面静止，力F应为多大？(设物块与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2),思路点拨 用极限法把F推向两个极端来分析：当F较小(趋近于0)时，由于tan，因此，物块将沿斜面加速下滑；若F较大(足够大)时，物块将相对斜面向上滑因此F不能太小，也不能太大，F的取值有一个范围,解题样板

13、(1)设物块处于相对斜面下滑的临界状态(物块恰好不下滑)时推力为F1.此时物块受力如图335(甲)所示取加速度a1方向为x轴正方向，对m有： x方向：FN1sinFN1cosma1(2分) y方向：FN1cosFN1sinmg0(2分) 解两式得：a14.78 m/s2(2分) 对整体有：F1(Mm)a1，F114.34 N(2分),(2)设物块处于相对斜面向上滑的临界状态(物块恰好不上滑)时推力为F2，此时物块受力如图335(乙)所示 取加速度a2方向为x轴正方向，对m有： x方向：FN2sinFN2cosma2 (2分) y方向：FN2cosFN2sinmg0 (2分) 解两式得：a211

14、.18 m/s2(2分) 对整体有：F2(Mm)a2，F233.54 N. (2分) 所以F的范围为14.34 NF33.54 N. (2分),答案 14.34 NF33.54 N,题中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时， 往往会出现临界现象，此时要采用极限分析法，看物体 有不同的加速度时，会有哪些现象发生，从而找出临界 点，求出临界条件,12008年北京奥运会 女子蹦床决赛中，中国小将何雯娜 表现突出，为中国蹦床队夺得首枚 奥运会金牌在蹦床比赛中，运动 员利用弹性较大的水平钢丝网，上 下弹跳关于运动员上下运动过程中 的下列分析正确的是 ( ),图336,A运动员在空中上升和下落过程都处于失重状态 B运动员在空中上升过程处于超重状态，下落过程处于失 重状态 C运动员与蹦床刚接触的瞬间，是其下落过程中速度最大 的时刻 D从与蹦床接触到向下运动至最低点的过程中，运动员做 先加速后减速的变速运动,解析：运动员在空中上升和下落过程，加速度均竖直向下，为失重状态，A正确，B错误；运动员与蹦床接触的瞬间，加速度向下，正在向下加速，随运动员向下运动蹦床的形变增大，弹力增大，加速度变小到零后又向上增大，故C错误，D正确,答案：AD,2美国“零重力公司”曾经资助来自全美各地的大约250 名物