高中物理总复习第3章.ppt

第三章 牛顿运动定律,1.牛顿运动定律、牛顿定律的应用 () 2超重和失重 () 实验与探究：验证牛顿运动定律 实验要求：会正确使用天平、弹簧秤,考纲要求,1.本章内容属于物理学的基本规律，是必考内容常单独命题，更多的是综合性题目考查题型有选择题和计算题，试题难度中等以上 2从近年的高考来看，对牛顿第二定律应用的考查主要是侧重于单个物体的分析和计算，对复杂的连接体问题不作要求；对弹簧和实验问题有所侧重，重在体现分析思维能力和实验处理能力 3综合性题目的考查趋向于用牛顿运动定律解决生活、生产、科技等实际问题，同时注重与电场、磁场的联系，从运动轨迹看多是直线运动物体的受力分析和运动状态的分析是解题的关键且贯穿始终，试题内容具有多向性和多解性等特点,命题热点,牛顿运动定律及其应用是高中物理知识的核心内容，它与运动学知识结合起来是解决运动与力的问题的一个重要方法和观点，必然会成为高考的主要考点和命题热点，因此，必须高度重视本章知识的复习巩固和应用训练，强化的办法和方面有： (1)全面正确理解牛顿运动定律及意义，理解惯性、超重和失重等现象，使基本知识得到全面巩固和深化 (2)灵活运用隔离法和整体法，分析物体受力情况，求解加速度相等的连接体问题，重视瞬时加速度的分析计算，熟练应用正交分解法列方程计算有关问题 (3)综合运用牛顿运动定律和运动学公式分析、解决多个阶段的运动问题，选取结合图象、图表信息的新颖的与生活、生产、科技、实际相联系的问题进行训练，开拓思路、视野，提高推理能力，构建物理模型的能力，应用数学知识综合分析，解决运动与力的关系的问题的能力.,学习指导,第一课时 牛顿运动定律,基础知识导学,一、牛顿第一定律 1内容：一切物体总保持_状态或_状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2意义 (1)指出了物体的属性：指出了一切物体都有_，因此牛顿第一定律又称_定律 (2)指出了力与运动的关系：力既不是维持物体运动的原因也不是产生运动的原因，而是_物体运动状态的原因，即力是产生_的原因 (3)指出了物体在不受外力作用时的运动规律：_状态或_状态,匀速直线运动,静止,惯性,惯性,改变,加速度,静止,匀速直线运动,二、惯性 1定义：物体具有保持原来_状态或_状态的性质 (2)量度：质量是物体惯性大小的惟一量度，质量大的物体惯性_，质量小的物体惯性_ (3)惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性,匀速直线运动,静止,大,小,三、牛顿第二定律 1内容：物体加速度的大小跟作用力成_，跟物体的质量成_，加速度的方向跟作用力的方向_ 2表达式：F_ 该表达式只能在国际单位制中成立 3物理意义 牛顿第二定律揭示了力与运动的关系，即加速度与它所受合外力的关系，以及加速度与物体本身质量的关系 4力的单位：当质量单位为_，加速度单位为_时，力的单位为N，即1N1_. 5牛顿运动定律的适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于相对地面静止或匀速直线运动的参考系 (2)牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体,正比,反比,相同,ma,kg,m/s2,kgm/s2,四、牛顿第三定律 1定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是_、_，_ 2对于一对作用力、反作用力的关系，除牛顿第三定律反映的“等大、反向、共线”的关系外，还应注意以下几点： (1)同性质：一对作用力、反作用力必定是_的力； (2)同时性：一对作用力、反作用力必定_、_、_； (3)异物性：一对作用力、反作用力分别作用在_，它们的作用效果也分别体现在不同物体上，不能相互抵消，这是一对作用力、反作用力和一对平衡力最根本的区别.,大小相等,方向相反,作用在一条直线上,同一种性质,同时产生,同时变化,同时消失,相互作用的两个物体上,重点难点方法,考点1 牛顿第一定律的意义,3牛顿第一定律描述的是理想化状态 牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态而不受外力的物体是不存在的物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的，所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在F0时的特例 4惯性定律与惯性的不同 (1)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关；与物体的运动快慢也无关惯性的大小反映了物体保持原来运动状态本领的大小，其大小只与质量有关 (2)惯性定律(牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律,特别提醒 (1)牛顿第一定律是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的 (2)牛顿第一定律所说的不受任何外力是理想化情况 (3)惯性不是力，它和力是两个不同的概念,例1 16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( ) A四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明，物体受的力越大，速度就越大 B一个运动的物体，如果不再受力，它总会逐渐停下来；这说明，静止状态才是物体不受力时的“自然状态” C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快 D一个物体维持匀速直线运动不需要力 答案：D 分析：牛顿第一定律指出力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动状态的原因 解析：A、B、C都是亚里士多德的观点，都是说力是维持物体运动的原因，D中的说法与亚里士多德的观点相反 反思提升：牛顿第一定律不是实验定律，无法用实验验证,变式训练1-1 科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学的方法 理想实验有时更能深刻地反映自然规律伽利略设想了一个理想实验，如图所示，其实验步骤如下： (1)减小第二个斜面的倾角，小球在此斜面上仍然要达到原来的高度； (2)两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； (3)如果没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度； (4)继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动,请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列_(只要填写序号即可)，在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，下列关于事实和推论的分类正确的是( ) A(1)是事实，(2)(3)(4)是推论 B(2)是事实，(1)(3)(4)是推论 C(3)是事实，(1)(2)(4)是推论 D(4)是事实，(1)(2)(3)是推论 答案：(2)(3)(1)(4) B 解析：本题是伽利略设想的一个理想实验，把科学思维方法与实验结合起来，得到了对力和运动关系的正确认识，理想实验的设想步骤为(2)(3)(1)(4)，事实与推论的分类正确的是B.,1.相互作用力与平衡力的比较,考点2 对牛顿第三定律的进一步理解,2.应用牛顿第三定律时应注意以下几点 (1)定律中“总是”二字说明对于任何物体，在任何条件下牛顿第三定律都是成立的 (2)牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立，因为大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力和反作用力 (3)牛顿第三定律说明了作用力和反作用力中，若一个产生或消失，则另一个必然同时产生或消失，否则就违背了“相等关系”,特别提醒 (1)区别相互作用力和平衡力，最直观的方法是看作用点的位置，一对平衡力的作用点在同一物体上，一对相互作用力的作用点，在两个物体上 (2)作用力与反作用力的关系可总结为“四同、三异、三无关”： 四同：同大小、同性质、共线、同时存在和消失 三异：反向、异体、不同效果 三无关：与什么物体无关、与相互作用的两物体的运动状态无关、与是否受其他物体的作用无关,例2 汽车拉着拖车在平直的公路上运动，下面的说法正确的是( ) A汽车能拉着拖车向前是因为汽车对拖车的拉力大于拖车对汽车的拉力 B汽车先对拖车施加拉力，然后才产生拖车对汽车的拉力 C匀速前进时，汽车对拖车的拉力等于拖车向后拉汽车的力；加速前进时，汽车向前拉拖车的力大于拖车向后拉汽车的力 D加速前进时，是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力；汽车加速前进是因为地面对汽车向前的作用力(牵引力)大于拖车对它的拉力 答案：D 分析：本题考查对作用力与反作用力关系的理解要注意作用力与反作用力的关系是无条件的，在任何情况下都成立,解析：汽车对拖车的拉力与拖车对汽车的拉力是一对作用力和反作用力，两者一定等大、反向、分别作用在拖车和汽车上，故A项错 作用力和反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失的，故B项错 不论汽车匀速运动还是加速运动，作用力和反作用力大小总相等，故C项错 拖车加速前进是因为汽车对拖车的拉力大于地面对拖车的摩擦阻力(包括其他阻力)，汽车能加速前进是因为地面对汽车向前的作用力大于拖车对它向后的拉力，符合牛顿第二定律，故D项正确 反思提升：(1)本题易错选B，原因是误认为汽车先拉施车，才会产生拖车拉汽车的力.(2)作用力与反作用力的关系与物体的运动状态和相互作用的物体被作用的效果无关.,变式训练2-1 如图所示，物体在水平力F作用下压在竖直墙上静止不动，则( ) A物体所受摩擦力的反作用力是重力 B力F就是物体对墙的压力 C力F的反作用力是墙壁对物体的支持力 D墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力 答案：D 解析：作用力与反作用力的性质相同，故A错；力F与物体对墙的压力是两个不同的力，故B错；力F与墙壁对物体的支持力是一对平衡力，故C错；只有D对.,1.对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系联系物体的受力情况和运动情况的桥梁是加速度可以由以下角度进一步理解牛顿第二定律.,考点3 对牛顿第二定律的进一步理解,2.关于瞬时加速度 分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度此类问题应注意两种基本模型的建立 (1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理 (2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的,特别提醒 (1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！ (2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变,例3 (全国高考)如图甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，l2水平拉直，物体处于平衡状态，现将l2线剪断，求剪断瞬间物体的加速度,图乙,图甲,(1)下面是某同学对该题的一种解法： 解析：设l1线上拉力为F1，l2线上拉力为F2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡 F1cosmg，F1sinF2，F2mgtan 剪断线的瞬间，F2突然消失，物体即在F2反方向获得加速度，因为mgtanma，所以加速度agtan，方向在F2反方向你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由 (2)若将图甲中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与(1)完全相同，即agtan，你认为这个结果正确吗？请说明理由 答案：(1)的解法错误；(2)的解法正确,图丙 图丁 图戊,反思提升：分析物体的瞬时问题，关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意两种基本模型的建立.,(1)钢性绳(或接触面)：认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，若剪断(或脱离)后，其中弹力立即消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给细线和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理.,(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成不变.,变式3-1 如图所示，甲、乙两木块用细绳连在一起，中间有一被压缩竖直放置的轻弹簧，乙放在水平地面上，甲、乙两木块质量分别为m1和m2，系统处于静止状态，此时绳的张力为F.在将细绳烧断的瞬间，甲的加速度为a，则此时乙对地面的压力为( ) A(m1m2)g B(m1m2)gF Cm1gF Dm1(ag)m2g 答案：BD 解析：细绳断前，由力的平衡知弹簧弹力大小为m1gF，细绳被剪断后的瞬间，弹力不能突变，即m1gFm1gm1a，乙对地面压力为m1gFm2g.,用牛顿第二定律解题时对物体受力的处理方法 1合成法 若物体只受到两个力作用而产生加速度时，应用力的合成法较简单，注意合外力方向就是加速度方向解题时要准确画出力的平行四边形，然后利用几何关系进行求解 2正交分解法 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，此时有Fxma，Fy0，特殊情况下分解加速度比分解力更简单,考点4 合成法与正交分解法应用牛顿第二定律,例4 (2007江苏单科)如图所示，直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m500kg空箱的悬索与竖直方向的夹角145.直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a1.5m/s2时，悬索与竖直方向的夹角214.如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，试求水箱中水的质量M. (取重力加速度g10m/s2；sin140.242；cos140.970),答案：M4.5103kg 解析：直升机取水，水箱受力平衡 T1sin1f0 T1cos1mg0 由得fmgtan1 直升机返回，由牛顿第二定律 T2sin2f(mM)a T2cos2(mM)g0 由得，水箱中水的质量M4.5103kg.,变式训练4-1 (2010广东联考)如图所示，用一水平外力F拉着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图(b)所示，若重力加速度g取10m/s2.根据图(b)中所提供的信息可以计算出( ),A物体的质量 B斜面的倾角 C加速度由2m/s2增加到6m/s2的过程中，物体通过的位移 D加速度为6m/s2时物体的速度 答案：AB 解析：由图象可知，当水平外力F0时，物体的加速度a6m/s2，此时物体的加速度agsin，可求出斜面的倾角37，B正确；当水平外力F15N时，物体的加速度a0，此时Fcosmgsin，可得m2kg，A正确；由于不知道加速度与时间的关系，所以无法求出物体在各个时刻的速度，也无法求出物体加速度由2m/s2增加到6m/s2过程中的位移，所以CD不正确.,补充题型示例,例5 (2006广州模拟)如图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，即弹簧上端位置由AOB，且弹簧被压缩到O位置时小球所受弹力等于重力，则小球速度最大时弹簧上端位于( ),考点5 物体运动过程的分析,AA位置 BB位置 CO位置 DOB之间某一位置 答案：C 解析：小球的运动过程是：小球由高处下落，与弹簧接触时，小球有了一定速度弹簧被压缩，小球受两个力作用，重力竖直向下，弹力竖直向上开始弹簧形变不大，弹力小于重力，合力方向仍向下，小球速度继续增大；当弹簧压缩到O点时，重力等于弹力，小球加速度变为零，但速度不为零且达到最大，以后小球继续向下运动，弹簧的弹力大于小球重力，小球所受合力方向向上，加速度方向也向上，与小球速度方向相反，所以小球的速度开始减小，小球反方向加速度越来越大，而速度越来越小；当弹簧被压缩到B点时，小球速度减为零所以小球从AO是做加速度逐渐变小的加速运动，从OB是做加速度逐渐增大的减速运动，所以选C.,反思提升：在分析物体某一运动过程时，要养成一个科学分析的习惯，即一个物理过程是否可以划分为两个或两个以上的子过程，中间是否存在转折点，找出转折点就可以知道物体的前后过程是怎样运动的.如本题中，弹力等于重力这一位置是转折点，以这个转折点分为两段来分析.小球不会在B点静止，因为此时有向上的加速度.,变式训练5-1 一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速率v2沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间后又返回光滑水平面上，其速率为v2，下列说法中正确的是( ) A若v1v2，则v2v2 C不管v2多大，总有v2v2 D若v1v2，才有v2v1 答案：AB,解析：物块向左滑上传送带，由示意图可知传送带上表面向右转动因而在滑动摩擦力的作用下，物块先匀减速向左运动，速度减为零以后又在滑动摩擦力作用下匀加速向右运动由于向左减速运动及向右加速运动时物块均在滑动摩擦力作用下产生加速度因而在这两个阶段内物块加速度a的大小、方向均不变当v1v2时，物块向左的最大位移sv/(2a)，物块速度减为零后返回至原点时v2 v2；若v1v2时，物块向左的最大位移sv/(2a)，物块速度减为零后返回，物块在滑动摩擦力的作用下向右加速运动至速度为v1时，与传送带间无相对滑动而滑动摩擦力亦不存在该物块从滑至最左端、速度减为零处开始向右匀加速运动的位移大小sv/(2a)显然：ss.因而当物块与传送带具有相同速率v1以后物块将与传送带一起向右匀速运动直至离开传送带，亦即v2v1.综上所述，该题选项A、B正确.,知能达标演练 请参看配套word文档,第二课时 牛顿运动定律的应用,基础知识导学,一、单位制、基本单位、导出单位 1单位制：_和_一起组成了单位制 (1)基本量；只要选定几个物理量的单位，就能够利用_推导出其他物理量的单位这些被选定的物理量叫做基本量 (2)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有三个，它们是_、_、_；它们的单位是基本单位，分别是_、_、_. (3)导出单位：由基本单位根据_推导出来的其他物理量的单位,基本单位,导出单位,物理公式,质量,时间,长度,kg,s,m,物理公式,2国际单位制中的基本单位,t,m,l,I,T,n,IV,kg,s,m,A,K,mol,cd,特别提醒 (1)有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小时等 (2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒(m/s)、帕斯卡、牛顿等,二、两类动力学问题 1已知物体的受力情况，求物体的_ 2已知物体的运动情况，求物体的_,运动情况,受力情况,特别提醒 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系，是解决这类问题的思考方向,三、超重和失重 1超重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力)_物体所受重力的情况 (2)产生条件：物体具有_的加速度 2失重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力)_物体所受重力的情况 (2)产生条件：物体具有_的加速度,大于,向上,小于,向下,3完全失重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_零的情况称为完全失重现象 (2)产生条件：物体的加速度ag. 4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_称为视重视重大小等于秤所受的_或_,等于,示数,压力,拉力,特别提醒 (1)物体超重或失重时，仅是物体对悬挂物的拉力或水平支持物的压力的变化，物体所受的重力并没有变化 (2)物体处于超重状态或失重状态，与物体的速度没有关系,重点难点方法,1.动力学有两类问题：一是已知物体的受力情况分析运动情况；二是已知运动情况分析物体的受力情况，程序如图所示：,考点1 动力学两类基本问题的解题程序,2解题思路 首先要对所确定的研究对象做出受力情况、运动情况的分析，把题中所给的物理情景弄清楚，然后根据牛顿第二定律，通过加速度这个联系力和运动的“桥梁”，结合运动学公式进行求解这是用牛顿运动定律解题的基本思路和方法 3由受力情况判断运动情况的方法与步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图 (2)根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向) (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度 (4)结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量,4已知运动情况判断受力情况 解决这类问题的基本思路是解决第一类问题的逆过程，具体步骤跟上面所讲的相似，但需特别注意： (1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合力的方向，不能将速度的方向与加速度的方向混淆 (2)题目中求的力可能是合力，也可能是某一特定的作用力即使是后一种情况，也必须先求出合力的大小和方向，再根据力的合成与分解知识求分力,例1 (2006唐山市检测)如图所示的传送带，其水平部分ab2m，倾斜部分bc4m，bc与水平面的夹角37，物体A与传送带沿如图所示的方向运动，A与传送带间动摩擦因数0.8，传送带速度大小始终为4m/s，若将物体A(可视为质点)轻放于a处，它将被传送带运到c点，在此过程物体A一直没有脱离传送带，试求物体从a点运到c点所用的时间(g10m/s2) 答案：1.75s,解析：物体A从a点静止释放，将在滑动摩擦力作用下向前匀加速运动，加速度：aFf/mmg/mg8m/s2 设物体的速度达到v04m/s的时间为t1，则根据运动学公式，则v0at1 可解t10.5s 再根据s1at2得加速过程物体的位移： s1at1m 由于s1小于ab2m，所以物体由a到b，先加速运动后匀速运动 物体在传送带的倾斜部分bc，由tan0.750.8知物体A将随传送带匀速向下运动到达C点 物体匀速运动的路程为s25m，所需时间： t21.25(s) 可知物体从a到达c的时间：tt1t21.75s,反思提升：在解决动力学基本问题中，不论是已知运动求解力，还是已知力求解运动，进行受力分析，运动分析都是解决问题的关键.解决这类问题时，要正确画出受力分析图，进行运动过程分析，建立已知的受力情况或运动情况与加速度的关系，从而达到事半功倍的效果.,答案：(1)30 (2)0.2 (3)2.3m/s,解析：(1)物体在光滑斜面上运动时，做匀加速直线运动，由前三列数据可求物体在斜面上运动时的加速度，则a1m/s25m/s2，在斜面上运动时重力的分力提供加速度，即：a1gsin，解得30. (2)物体在水平面上做匀减速直线运动，由后两列数据可求得物体在水平面上运动时的加速度，a2m/s22m/s2. 负号表示水平面上的加速度与物体运动速度方向相反 由a2g得：0.2. (3)设物体在斜面上运动时间为t，则物体到达斜面末端的速度v1a1t5t，然后物体又做匀减速直线运动，又经过(1.2t)s速度变为1.1m/s，则a1ta2(1.2t)v2， 代入数据解得t0.5s. 则t0.6s时物体在水平面上，其速度 va1ta2(tt) 50.5m/s20.1m/s 2.3m/s.,1.只有在平衡条件下，才能用弹簧测力计测出物体的重力，因为此时弹簧测力计对物体的拉力(或支持力)的大小恰好等于它的重力，假若系统在竖直方向有加速度，那么弹簧测力计的示数就不等于物体的重力了，当系统有竖直向上的加速度时：FNmgmamg叫“超重”当系统有竖直向下的加速度时：FNmgmamg叫“失重”当加速度向下且ag时，FN0叫“完全失重” 2发生“超重”或“失重”现象与物体的速度v的方向无关，只决定于物体的加速度的方向 3物体处于“超重”或“失重”状态，地球作用于物体的重力始终存在，大小也无变化 4在“完全失重”(ag，方向竖直向下)的状态，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失比如单摆停摆，液体不再产生向下的压强，浸在液体中的物体不受浮力等,考点2 对超重和失重现象的进一步理解,5根据运动情况判断超重、失重 特别提醒 判断物体超重或失重，仅分析加速度的方向即可，只要加速度的竖直分量向上就是超重，加速度的竖直分量向下就是失重,例2 (2009河北石家庄)某人在以a2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m175kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m250kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10m/s2) 答案：60kg 2m/s2,反思提升：超重时a竖直向上：FNmgma，FNm(ga),失重时a竖直向下：mgFNma，FNm(ga),完全失重时ag竖直向下：mgFNma，FN0,变式练习2-1 如图所示，完全相同的容器E、F、G，小孔A与大气相通，容器口封闭，T为阀门，水面的高度相同在E静止，F、G分别做竖直向上和向下加速度为a的运动时，打开三个容器的阀门，则以下说法中正确的是( ) A从三个容器阀门流出的水速大小关系是vEvFvG C水有可能不从G容器的阀门流出 D从三个容器阀门流出的水速大小关系可能是vFvGvE 答案：C 解析：由分析知三个容器阀门流出的水速大小关系为vFvEvG.当G容器完全失重时，水就不能流出所以本题答案为C.,1.利用牛顿第二定律处理连接体问题时常用的方法是整体法与隔离法 (1)整体法：当系统中各物体的加速度相同时，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质量之和，当整体受到的外力F已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫做整体法 (2)隔离法：从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，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思维方法叫做隔离法 2整体法与隔离法选取的原则 系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题，系统内的物体的加速度可以相同，也可以不相同，对该类问题处理方法如下：,考点3 解答连接体问题常用的方法,(1)隔离法的选取 适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力 处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，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 适应情况：若系统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 处理方法：把系统内各物体看成一个整体(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、隔离法交替运用原则：若系统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”,特别提醒 运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解,答案：B 分析：解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力,反思提升：(1)对于连接体各部分加速度相同时，一般的思维方法是先用整体法求出加速度，再求出各部分间的相互作用力.(2)当求各部分之间的作用力时一定要用隔离法.考虑解题的方便有两个原则：一是选出的隔离体方程中应包含所求的未知量；二是在独立方程的个数等于未知量的前提下，隔离体的数目应尽可能少.,变式练习3-1 (2009安徽理综)在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取g10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a1m/s2上升时，试求 (1)运动员竖直向下拉绳的力； (2)运动员对吊椅的压力 答案：(1)440N，方向竖直向下 (2)275N，方向竖直向下,分析：人和吊椅作为整体分析受力情况，根据牛顿第二定律求解再用隔离法单独分析人的受力情况 解析：解法一：(1)设运动员和吊椅的质量分别为M和m，绳拉运动员的力为F.以运动员和吊椅整体为研究对象，受到重力的大小为(Mm)g，向上的拉力为2F，根据牛顿第二定律 2F(Mm)g(Mm)a F440N 根据牛顿第三定律，运动员拉绳的力大小为440N，方向竖直向下 (2)以运动员为研究对象，运动员受到三个力的作用，重力大小Mg，绳的拉力F，吊椅对运动员的支持力FN.根据牛顿第二定律 FFNMgMa FN275N 根据牛顿第三定律，运动员对吊椅压力大小为275N，方向竖直向下,补充题型示例,例4 如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧一端与墙固定，另一端与倾角为的斜面体小车连接，小车置于光滑水平面上，在小车上叠放一个物体，已知小车质量为M，物体质量为m，小车位于O点时，整个系统处于平衡状态，现将小车从O点拉到B点，令OBb，无初速度释放后，小车在水平面B、C间来回运动，物体和小车之间始终没有相对运动，求： (1)小车运动到B点时物体m所受到的摩擦力大小和方向 (2)b的大小必须满足什么条件，才能使小车和物体在一起运动过程中，在某一位置时，物体和小车之间的摩擦力为零,考点4 临界问题,反思提升：该类问题的关键是：(1)首先对物体进行准确的受力分析.(2)发现临界状态并确定临界条件.该题的关键在于确定：分解力的方向水平和竖直；确定Ff0时，agtan. 分析：当卡车的加速度较大时，物体A有可能飘离地面，此时绳与水平方向的夹角也发生了变化，那么当a2g时，物体是否飘离地面，应先做出判断再求解,分析：当卡车的加速度较大时，物体A有可能飘离地面，此时绳与水平方向的夹角也发生了变化，那么当a2g时，物体是否飘离地面，应先做出判断再求解,例5 (2007高考上海卷) 如右图所示，固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如下图所示，取重力加速度g10m/s2.求： (1)小环的质量m； (2)细杆与地面间的倾角. 答案：(1)1kg (2)30,考点5 图象问题,变式训练5-1 (2010成都市检测)如图甲所示，在倾角30的足够长斜面上，有一带风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑，风帆平面垂直于斜面和下滑方向，滑块和风帆的总质量m2kg，滑块与斜面间的动摩擦因数为，帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度的平方成正比，即fkv2.滑块从静止开始沿斜面下滑的速度图象如图乙所示，图中曲线OA是滑块的速度图线，图中直线OB是t0时刻的速度图线的切线，g取10m/s2.求： (1)动摩擦因数； (2)比例系数k.,解析：(1)滑块和风帆在如图所示的四个力作用下向下做加速度减小的加速直线运动，当加速度等于零后，开始做匀速直线运动 根据图象信息可知 在t0时刻，滑块的速度v00，空气阻力f00，滑块的加速度为a03m/s2 由牛顿第二定律有：,知能达标演练 请参看配套word文档,实验 验证牛顿运动定律,基础知识导学,一、实验目的 1学会用控制变量法研究物理规律 2验证牛顿运动定律 3掌握利用图象处理数据的方法 二、实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺,四、实验步骤 1用_测出小车和小盘的质量M和M，把数值记录下来 2按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力),天平,3平衡摩擦力：在长木板的_的一端下面垫上一块薄木块，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持_状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力_ 4把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先_再放开小车打点计时器在纸带上打下一系列的点，打点完成后切断电源，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码 5保持小车及车内砝码的_不变，在小盘内放入质量为m的砝码，重复步骤4.在小盘内分别放入质量为m，m，的砝码，再重复步骤4. m，m，m”的数值都要记录在纸带上(或表格内),不带定滑轮,匀速运动,平衡,接通电源,质量,6在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值 7用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比 8保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也需作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示_，横坐标表示_，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点，如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比,加速度a,小车砝码总质量的倒数,六、实验注意事项 1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘和砝码的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动 2实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力 3每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和砝码的总重力的大小才可视为小车受到的拉力的大小 4改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车,5作图象时要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 6作图时两轴标度比例要选择适当各量须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些 7为提高测量精度 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点 (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点而相邻计数点间的时间间隔为T0.1s. 8调整定滑轮的高度，保证细绳与长木板平行,七、误差来源与分析 1质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2因实验原理不完善造成误差： 本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小 3平衡摩擦力不准造成误差： 在平衡摩擦力时，除了不挂小盘和砝码外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等,典型例题剖析,例1 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出 (1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时