高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 能力课时3 牛顿运动定律的综合应用（一）课件.ppt

能力课时3牛顿运动定律的综合应用 一 突破一牛顿运动定律与图象综合问题的求解方法 物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 也是高考的重点及热点 1 两大类型 1 已知物体在某一过程中所受的合力 或某个力 随时间的变化图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在某一过程中速度 加速度随时间的变化图线 要求分析物体的受力情况 2 一个桥梁 加速度是联系v t图象与f t图象的桥梁 3 解决图象问题的方法和关键 1 分清图象的类别 分清横 纵坐标所代表的物理量 明确其物理意义 掌握物理图象所反映的物理过程 会分析临界点 2 注意图象中的一些特殊点所表示的物理意义 图线与横 纵坐标的交点 图线的转折点 两图线的交点等表示的物理意义 3 明确能从图象中获得哪些信息 把图象与物体的运动情况相结合 再结合斜率 特殊点 面积等的物理意义 确定从图象中得出的有用信息 这些信息往往是解题的突破口或关键点 例1 多选 2015 新课标全国卷 20 如图1 a 一物块在t 0时刻滑上一固定斜面 其运动的v t图线如图 b 所示 若重力加速度及图中的v0 v1 t1均为已知量 则可求出 图1a 斜面的倾角b 物块的质量c 物块与斜面间的动摩擦因数d 物块沿斜面向上滑行的最大高度 答案acd 易错提醒分析图象问题时常见的误区 1 没有看清横 纵坐标所表示的物理量及单位 2 没有注意坐标原点是否从零开始 3 不清楚图线的点 斜率 面积等的物理意义 4 忽视对物体的受力情况和运动情况的分析 变式训练 1 与a f图象的综合 多选 如图2甲所示 物体原来静止在水平面上 用一水平力f拉物体 在f从0开始逐渐增大的过程中 物体先静止后做变加速运动 其加速度a随外力f变化的图象如图乙所示 根据图乙中所标出的数据可计算出 g取10m s2 图2 a 物体的质量为1kgb 物体的质量为2kgc 物体与水平面间的动摩擦因数为0 3d 物体与水平面间的动摩擦因数为0 5 解析物体的受力如图所示 在力f从0增大到7n之前物体静止 在7n时运动状态发生变化 由牛顿第二定律得f ff ma 代入图乙中f1 7n和f2 14n及对应的加速度a1 0 5m s2和a2 4m s2 解得m 2kg ff 6n a错误 b正确 ff fn mg 则 0 3 c正确 d错误 答案bc 2 与f t v t图象的综合 多选 2016 内蒙古包头测评 将一质量不计的光滑杆倾斜地固定在水平面上 如图3甲所示 现在杆上套一光滑的小球 小球在一沿杆向上的拉力f的作用下沿杆向上运动 该过程中小球所受的拉力以及小球的速度随时间变化的规律如图乙 丙所示 g 10m s2 则下列说法正确的是 图3 a 在2 4s内小球的加速度大小为0 5m s2b 小球质量为2kgc 杆的倾角为30 d 小球在0 4s内的位移为8m 答案ac 突破二连接体问题的分析方法 1 连接体的分类根据两物体之间相互连接的媒介不同 常见的连接体可以分为三大类 1 绳 杆 连接 两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起 2 弹簧连接 两个物体通过弹簧的作用连接在一起 3 接触连接 两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起 2 连接体的运动特点轻绳 轻绳在伸直状态下 两端的连接体沿绳方向的速度总是相等 轻杆 轻杆平动时 连接体具有相同的平动速度 轻杆转动时 连接体具有相同的角速度 而线速度与转动半径成正比 轻弹簧 在弹簧发生形变的过程中 两端连接体的速率不一定相等 在弹簧形变最大时 两端连接体的速率相等 特别提醒 1 轻 质量和重力均不计 2 在任何情况下 绳中张力的大小相等 绳 杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等 3 连接体问题的分析方法 1 分析方法 整体法和隔离法 2 选用整体法和隔离法的策略 当各物体的运动状态相同时 宜选用整体法 当各物体的运动状态不同时 宜选用隔离法 对较复杂的问题 通常需要多次选取研究对象 交替应用整体法与隔离法才能求解 类型一绳 或杆 连接体 例2 如图4所示 有材料相同的p q两物块通过轻绳相连 并在拉力f作用下沿斜面向上运动 轻绳与拉力f的方向均平行于斜面 当拉力f一定时 q受到绳的拉力 图4a 与斜面倾角 有关b 与动摩擦因数有关c 与系统运动状态有关d 仅与两物块质量有关 答案d 方法提炼 变式训练 3 如图5甲所示 质量为m的小车放在光滑水平面上 小车上用细线悬吊一质量为m的小球 m m 用一力f水平向右拉小球 使小球和车一起以加速度a向右运动时 细线与竖直方向成 角 细线的拉力为ft 若用一力f 水平向左拉小车 使小球和车一起以加速度a 向左运动时 细线与竖直方向也成 角 如图乙所示 细线的拉力为ft 则 图5 a f f ft ftb f f ft ftc f f ft ftd f f ft ft解析对小球进行受力分析 由于小球竖直方向上所受合力为零 可知ftcos mg ft cos mg 所以ft ft 对于图乙中的小球 水平方向有ft sin ma 对于图甲中的小车 水平方向有ftsin ma 因为m m 所以a a 对小球与车组成的整体 由牛顿第二定律得f m m a f m m a 所以f f 选项b正确 答案b 类型二弹簧连接体 例3 如图6所示 两个质量分别为m1 3kg m2 2kg的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质弹簧测力计连接 两个大小分别为f1 30n f2 20n的水平拉力分别作用在m1 m2上 则 图6a 弹簧测力计的示数是50nb 弹簧测力计的示数是24nc 在突然撤去f2的瞬间 m2的加速度大小为4m s2d 在突然撤去f2的瞬间 m1的加速度大小为10m s2 答案b 方法提炼 变式训练 4 多选 如图7所示 质量分别为ma mb的a b两物块用轻质弹簧连接放在倾角为 的斜面上 用始终平行于斜面向上的拉力f拉b物块 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 为了减小弹簧的形变量 可行的办法是 图7a 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 答案ab 联立 得3n 2k 总车厢数为n n k 由此式可知n只能取偶数 当n 2时 k 3 总节数为n 5当n 4时 k 6 总节数为n 10当n 6时 k 9 总节数为n 15当n 8时 k 12 总节数为n 20 故选项b c正确 答案bc 变式训练 5 如图8所示 质量分别为m m的两物体p q保持相对静止 一起沿倾角为 的固定光滑斜面下滑 q的上表面水平 p q之间的动摩擦因数为 则下列说法正确的是 图8a p处于超重状态b p受到的摩擦力大小为 mg 方向水平向右c p受到的摩擦力大小为mgsin cos 方向水平向左d p受到的支持力大小为mgsin2 解析由题意可知 p有向下的加速度 处于失重状态 选项a错误 对p q整体 根据牛顿第二定律有 m m gsin m m a 得加速度a gsin 将沿斜面向下的加速度a gsin 沿水平方向和竖直方向分解 如图所示 则a1 acos gsin cos a2 asin gsin2 对p分析 根据牛顿第二定律 水平方向上有ff ma1 方向水平向左 竖直方向上有mg fn ma2 得ff mgsin cos fn mgcos2 选项c正确 b d错误 答案c 突破三临界问题的处理方法 1 临界或极值条件的标志 1 有些题目中有 刚好 恰好 正好 等字眼 表明题述的过程存在临界点 2 若题目中有 取值范围 多长时间 多大距离 等词语 表明题述的过程存在 起止点 而这些起止点往往就对应临界状态 3 若题目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明题述的过程存在极值 这个极值点往往是临界点 4 若题目要求 最终加速度 稳定速度 等 即是求收尾加速度或收尾速度 2 几种临界状态和其对应的临界条件如下表所示 3 处理临界问题的三种方法 例5 如图9所示 水平地面上的矩形箱子内有一倾角为 的固定斜面 斜面上放一质量为m的光滑球 静止时 箱子顶部与球接触但无压力 箱子由静止开始向右做匀加速运动 然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止 经过的总路程为s 运动过程中的最大速度为v 图9 1 求箱子加速阶段的加速度大小a 2 若a gtan 求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力 反思提升解决临界问题的基本思路 1 认真审题 详尽分析问题中变化的过程 包括分析整体过程中有几个阶段 2 寻找过程中变化的物理量 3 探索物理量的变化规律 4 确定临界状态 分析临界条件 找出临界关系 挖掘临界条件是解题的关键 如例5中第 2 的求解关键是 假设球刚好不受箱子的作用力 求出此时加速度a 图10 答案bcd 1 2016 江苏南京月考 如图11所示 物体a叠放在物体b上 b置于光滑水平面上 a b质量分别为ma 6kg mb 2kg a b之间的动摩擦因数 0 2 开始时f 10n 此后逐渐增大 在增大到45n的过程中 则 g取10m s2 图11 a 当拉力f 12n时 物体均保持静止状态b 两物体开始没有相对运动 当拉力超过12n时 开始相对滑动c 两物体从受力开始就有相对运动d 两物体始终没有相对运动答案d 2 2015 重庆理综 5 若货物随升降机运动的v t图象如图12所示 竖直向上为正 则货物受到升降机的支持力f与时间t关系的图象可能是 图12 解析由v t图象可知 过程 为向下匀加速直线运动 加速度向下 失重 fmg 过程 为向上匀加速直线运动 加速度向上 超重 f mg 过程 为向上匀速直线运动 处于平衡状态 f mg 过程 为向上匀减速直线运动 加速度向下 失重 f mg 综合选项分析可知选项b正确 答案b 3 多选 2015 江苏单科 6 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13所示 以竖直向上为a的正方向 则人对地板的压力 图13a t 2s时最大b t 2s时最小c t 8 5s时最大d t 8 5s时最小 解析由题图知 在上升过程中 在0 4s内 加速度方向向上 fn mg ma 所以向上的加速度越大 电梯对人的支持力就越大 由牛顿第三定律可知 人对电梯的压力就越大 故a正确 b错误 由题图知 在7 10s内加速度方向向下 由mg fn ma知 向下的加速度越大 人对电梯的压力就越小 故c错误 d正确 答案ad 4 多选 如图14甲所示 用粘性材料粘在一起的a b两物块静止于光滑水平面上 两物块的质量分别为ma 1kg mb 2kg 当a b之间产生拉力且大于0 3n时a b将会分离 t 0时刻开始对物块a施加一水平推力f1 同时对物块b施加同一方向的拉力f2 使a b从静止开始运动 运动过程中f1 f2方向保持不变 f1 f2的大小随时间变化的规律如图乙所示 则下列关于a b两物块受力及运动情况的分析 正确的是 图14 a t 2 0s时刻a b之间作用力大小为0 6nb t 2 0s时刻a b之间作用力为零c t 2 5s时刻a对b的作用力方向向左d 从t 0时刻到a b分离 它们运动的位移为5 4m 答案ad 5 如图15所示 将质量m 1 24kg的圆环套在固定的水