高考物理二轮复习专题3牛顿运动定律(同步课件)

1、主干知识整合主干知识整合1、连接体、连接体: 两个或两个以上物体两个或两个以上物体相互连接相互连接(绳子，弹簧相连，叠放，绳子，弹簧相连，叠放，并排等并排等)参与运动的系统称为连接体参与运动的系统称为连接体 。FABFABFVBA要点热点探究要点热点探究 探究点一连接体问题探究点一连接体问题2、内力与外力：、内力与外力： 连结体间的相互作用力叫连结体间的相互作用力叫内力内力； 外部对连结体的作用力叫外部对连结体的作用力叫外力外力。 例例1 1：如图所示，质量为如图所示，质量为2kg 2kg 的物体的物体A A和质量和质量为为1kg 1kg 的物体的物体B B靠在一起，放在光滑的水平面上，靠在一

2、起，放在光滑的水平面上，现用水平力现用水平力F=30NF=30N推推A A，求，求A A对对B B作用力的大小作用力的大小 F =(mA+mB)a先分析先分析AB整体的受力情况：整体的受力情况：A AFB BABABGFNF再分析再分析B的受力情况：的受力情况：B BGBFNBFBFB =mBa=10Na=F/(mA+mB)=10m/s2扩展：如果扩展：如果AB与水平面的与水平面的 动摩擦因数都是动摩擦因数都是=0.4，再求，再求A对对B 的作用力大小。的作用力大小。 例例2 2：如图所示，质量为如图所示，质量为2kg 2kg 的的mm1 1和质量和质量为为1kg 1kg 的的mm2 2两个物

3、体用水平细线连接，放两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力在光滑的水平面上，现用水平拉力F F拉拉mm1 1，使使mm1 1 和和mm2 2一起沿水平面运动，若细线能承一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为受的最大拉力为8N8N，求水平拉力，求水平拉力F F的最大的最大 值。值。 Fmm2 2mm1 1先分析先分析mm2 2 的受力情况：的受力情况：G2FN2FT22/8smmFaT再分析再分析mm1 1mm2 2整体受力情况：整体受力情况：mm2 2mm1 1GFNFF =(m1+m2)a=24N求解简单的连接体问题的方法：求解简单的连接体问题的方法：先用整体法求加速度

4、，先用整体法求加速度，1、已知外力求内力：、已知外力求内力：再用隔离法求内力再用隔离法求内力先用先用隔离法隔离法求加速度，求加速度，2、已知内力求外力：、已知内力求外力：再用再用整体法整体法求外力求外力-整体隔离法整体隔离法mm2 2例与练例与练1 1、如图所示，质量为如图所示，质量为2kg 2kg 的的mm1 1和质量为和质量为1kg 1kg 的的mm2 2两个物体叠放在一起，放在水平面，两个物体叠放在一起，放在水平面，mm1 1 与与mm2 2、mm1 1与水平面间的动摩擦因数都是与水平面间的动摩擦因数都是0.30.3，现用水平拉力，现用水平拉力F F拉拉mm1 1，使，使mm1 1 和和

5、mm2 2一起沿水平面运动，要使一起沿水平面运动，要使mm1 1 和和mm2 2之间没有相对滑动，水平拉力之间没有相对滑动，水平拉力F F最大为多大？最大为多大？ G2FN2Ff2先分析先分析mm2的受力情况：的受力情况：Ff2 =F=FN N2=m=m2g=3Ng=3N222/3smmFafFf2 =m=m2a再分析整体：再分析整体：FGFNFfF-Ff =F-(m1+m2)g=(m1+m2)a所以F=18N例与练例与练2 2、如图所示，质量为如图所示，质量为2kg 2kg 的的mm1 1和质量为和质量为1kg 1kg 的的mm2 2两个两个物体叠放在一起，放在水平面，物体叠放在一起，放在水

6、平面，mm1 1 与与mm2 2的动摩擦因数是的动摩擦因数是0.30.3，地面光滑，现用水平拉力，地面光滑，现用水平拉力F F拉拉mm1 1，使，使mm1 1 和和mm2 2一起一起沿水平面运动，要使沿水平面运动，要使mm1 1 和和mm2 2之间没有相对滑动，水平拉之间没有相对滑动，水平拉力力F F最大为多大？最大为多大？ 4.5N(m+M)gFFaaFFNMgNgamMF3502)(+ + +例例4 4、如图所示：把质量为、如图所示：把质量为M M 的的物体放在光滑的的物体放在光滑的水平高台上，用一条可以忽略质量而且不变形的水平高台上，用一条可以忽略质量而且不变形的细绳绕过定滑轮把它与质量

7、为的细绳绕过定滑轮把它与质量为m m 的物体连接起的物体连接起来，求：物体来，求：物体M M 和物体和物体m m 运动的加速度大小。运动的加速度大小。FTGFNmgFTaa以以m为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律的：为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律的：mg-FT=ma 以以M为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律的：为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律的：FT=Ma a=mg/(M+m)把把M和和m当作一个整体，具有相当作一个整体，具有相同的加速度大小同的加速度大小mg=(M+m)a a=mg/(M+m)练习：一条细绳（忽略质量）跨过定滑轮在绳子练习：一条细

8、绳（忽略质量）跨过定滑轮在绳子的两端各挂有物体的两端各挂有物体A和和B，它们的质量分别是它们的质量分别是mA=0.50kg，mB=0.10kg。开始运动时，物体。开始运动时，物体A距地面高度距地面高度hA=0.75m，物体，物体B距地面高度距地面高度hB=0.25m，求：，求：AB的加速度；的加速度；A落地时落地时B的速度；的速度；物体物体A落地后物体落地后物体B上升上升 的最大高度距地面多少米？的最大高度距地面多少米？m/s220310m/s1.5m 探究点二探究点二动力学中临界、极值动力学中临界、极值如：如：1.1.相互挤压的物体相互挤压的物体脱离脱离的临界条件是压力的临界条件是压力减为零

9、；减为零； 2.2.存在摩擦的物体产生存在摩擦的物体产生相对滑动相对滑动的临界条的临界条件是静摩擦力取最大静摩擦力，件是静摩擦力取最大静摩擦力， 3 .3 .弹簧上的弹力由弹簧上的弹力由斥力变为拉力斥力变为拉力的临界条的临界条件为弹力为零件为弹力为零 4.4.绳连接体临界条件伸直与松驰临界条件绳连接体临界条件伸直与松驰临界条件是张力为零，拉断临界条件是张力为最大等。是张力为零，拉断临界条件是张力为最大等。 1 1。刚好相对滑动的临界条件是静摩擦力达。刚好相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值，即到最大值，即f f静静=f=fm m。注：此时加速度仍相等注：此时加速度仍相等。1.(20091.(

10、2009西安模拟西安模拟) )如图所示如图所示, ,在光滑水在光滑水 平面上叠放着平面上叠放着A A、B B两物体两物体, ,已知已知m mA A= = 6 kg 6 kg、m mB B=2 kg,A=2 kg,A、B B间动摩擦因数间动摩擦因数=0.2,=0.2,在物体在物体A A上上 系一细线系一细线, ,细线所能承受的最大拉力是细线所能承受的最大拉力是20 N,20 N,现水平向右现水平向右 拉细线拉细线,g,g取取10 m/s10 m/s2 2, ,则则 ( )( ) A. A.当拉力当拉力F12 NF12 NF12 N时时,A,A相对相对B B滑动滑动 C.C.当拉力当拉力F=16

11、NF=16 N时时,B,B受受A A的摩擦力等于的摩擦力等于4 N4 N D. D.无论拉力无论拉力F F多大多大,A,A相对相对B B始终静止始终静止 CD 解析解析 设设A、B共同运动时的最大加速度为共同运动时的最大加速度为amaxmax, ,最大拉力最大拉力 为为Fmaxmax 对对B:B:mAg=mBamaxmax amaxmax= =6 m/s= =6 m/s2 2 对对A、B: :Fmaxmax=(=(mA+ +mB) )amaxmax=48 N=48 N 当当F Fmaxmax=48 N=48 N时时, ,A、B相对静止相对静止. . 因为地面光滑因为地面光滑, ,故故A A错错

12、, ,当当F大于大于12 N12 N而小于而小于48 N48 N时时, ,A相对相对 B静止静止,B,B错错. . 当当F=16 N=16 N时时, ,其加速度其加速度a=2 m/s=2 m/s2 2. . 对对B: :f=4 N,=4 N,故故C C对对. . 因为细线的最大拉力为因为细线的最大拉力为20 N,20 N,所以所以A、B总是相对静止总是相对静止,D,D对对. . 答案答案 CDCDBAmgm 2. 2.如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m m和和2 2m m的四个木块，其中两个质量为的四个木块，其中两个质量为m m的木块间用的木块间用一不可

13、伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是是mgmg. .现用水平拉力现用水平拉力F F拉其中一个质量为拉其中一个质量为2 2m m的木的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m m的的最大拉力为最大拉力为( () )2.2.相互接触的两物体相互接触的两物体脱离脱离的临界条件的临界条件-相互作用的弹力为零。即相互作用的弹力为零。即N=0N=0， 此时速度此时速度v v、加速度、加速度a a相同。相同。3、绳子松弛的临界条件是绳中张力、绳子松弛的临界条件是绳中张力为零，为零， 即即T=0。 3 3如图所示，在光滑的

14、水平面上放着紧靠在一起的如图所示，在光滑的水平面上放着紧靠在一起的A A、B B两两物体，物体，B B的质量是的质量是A A的的2 2倍，倍，B B受到向右的恒力受到向右的恒力F FB B2 N2 N，A A受到受到的水平力的水平力F FA A(9(92 2t t)N()N(t t单位是单位是s)s)从从t t0 0开始计时，则开始计时，则 ( () ) A AA A物体在物体在3 s3 s末时刻的加速度是初始时刻的末时刻的加速度是初始时刻的 倍倍 B Bt t4 s4 s后，后，B B物体做匀加速直线运动物体做匀加速直线运动 C Ct t4.5 s4.5 s时，时，A A物体的速度为零物体的

15、速度为零 D Dt t4.5 s4.5 s后，后，A A、B B的加速度方向相反的加速度方向相反A、B、D 4 4一个质量为一个质量为m m的小球的小球B B，用两根等长的细绳，用两根等长的细绳1 1、2 2分别分别固定在车厢的固定在车厢的A A、C C两点，已知两绳拉直时，如图所示，两点，已知两绳拉直时，如图所示，两绳与车厢前壁的夹角均为两绳与车厢前壁的夹角均为4545. .试求：试求： (1)(1)当车以加速度当车以加速度a a1 1g g向左做匀加速直线运动时向左做匀加速直线运动时1 1、2 2两绳的拉力两绳的拉力 (2)(2)当车以加速度当车以加速度a a2 22 2g g向左做匀加速

16、直线运动时，向左做匀加速直线运动时，1 1、2 2两绳的拉力两绳的拉力 【解析】当细绳2刚好拉直而无张力时，车的加速度为向左的a0，由牛顿第二定律得， F1cos 45mg F1sin 45ma0 可得：a0g (2)因a22ga0，故细绳1、2均张紧，设拉力分别为F12，F22，由牛顿第二定律得： F12cos 45F22cos 45mg F12sin 45F22sin 45ma2 可解得：F12 mg F22 mg.5.5.如图所示如图所示, ,倾角为倾角为的光滑斜面体上有一个小球的光滑斜面体上有一个小球m m被平被平 行于斜面的细绳系于斜面上行于斜面的细绳系于斜面上, ,斜面体放在水平面

17、上斜面体放在水平面上. . (1) (1)要使小球对斜面无压力要使小球对斜面无压力, ,求斜面体运动的加速度范围求斜面体运动的加速度范围, , 并说明其方向并说明其方向. . (2) (2)要使小球对细绳无拉力要使小球对细绳无拉力, ,求斜面体运动的加速度范围求斜面体运动的加速度范围, , 并说明其方向并说明其方向. . (3) (3)若已知若已知=60=60,m=2 kg,m=2 kg,当斜面体以当斜面体以a=10 m/sa=10 m/s2 2向右向右 做匀加速运动时做匀加速运动时, ,绳对小球拉力多大绳对小球拉力多大?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) ) 解析解析 为确定小球

18、对斜面无压力或对细绳无拉力时斜面为确定小球对斜面无压力或对细绳无拉力时斜面 体的加速度体的加速度, ,应先考虑小球对斜面或细绳的弹力刚好为应先考虑小球对斜面或细绳的弹力刚好为 零时的受力情况零时的受力情况, ,再求出相应加速度再求出相应加速度. .取小球、细绳和斜取小球、细绳和斜 面体这个整体为研究对象面体这个整体为研究对象, ,分析整体的受力情况分析整体的受力情况, ,再确定再确定 斜面体的加速度范围斜面体的加速度范围. . (1) (1)球对斜面刚好无压力时球对斜面刚好无压力时, ,细绳与斜面平细绳与斜面平 行行, ,小球只受重力小球只受重力mgmg和细绳拉力和细绳拉力T T的作用的作用,

19、 , 如如右图所右图所示示. .正交分解正交分解T,T,由牛由牛顿第二定律得顿第二定律得 TsinTsin-mg=0-mg=0 Tcos Tcos=ma0=ma0 解出解出a a0 0=g=gcotcot 所以在斜面向右运动的加速度所以在斜面向右运动的加速度aaaa0 0=g=gcotcot时时, ,小球小球对斜面无压力对斜面无压力. . (2) (2)当球对细绳刚好无拉力时当球对细绳刚好无拉力时, ,小球只小球只 受重力受重力mgmg和斜面支持力和斜面支持力N,N,如右图所示如右图所示. . 正交分解正交分解N N后后, ,可知可知N N的竖直分力与重的竖直分力与重 力平衡力平衡,N,N的水

20、平分力使的水平分力使m m向左加速向左加速运动运动. . N Ncoscos=mg=mg N Nsinsin=ma=ma0 0 解出解出a a0 0=g=gtantan 所以在球对细绳无拉力作用时所以在球对细绳无拉力作用时, ,若要使球与斜面体以相若要使球与斜面体以相 同的加速度运动同的加速度运动, ,则斜面体必须以则斜面体必须以a=aa=a0 0=g=gtantan向左加向左加 速运动速运动; ;如果斜面体向左运动的加速度如果斜面体向左运动的加速度a aa a0 0, ,则小球会则小球会相对斜面向右上方滑动相对斜面向右上方滑动, ,但要注意但要注意, ,若球能滑到细绳悬点上若球能滑到细绳悬点

21、上 方方, ,细绳会对球再次产生拉力作用细绳会对球再次产生拉力作用. . (3) (3)由由(1)(1)可知可知, ,球对斜面恰好无压力球对斜面恰好无压力 时时,a,a0 0=g=gcot 60cot 60= = 10 m/s10 m/s2 2, ,而而 题设条件题设条件a=10 m/sa=10 m/s2 2a a0 0, , 因此因此, ,这时小球对斜面无压力这时小球对斜面无压力, ,且球飞且球飞 离斜面离斜面, ,如右图所示如右图所示. .将细绳拉力将细绳拉力T T正交分解得正交分解得 TsinTsin-mg=0-mg=0 Tcos Tcos=ma=ma 解出解出小球所受细绳拉力小球所受细

22、绳拉力T= mg=20 N,T= mg=20 N,拉力方向与水拉力方向与水平平 方向夹角方向夹角=45=45. . 答案答案 (1)agcot(1)agcot 方向向右方向向右 (2)a=gtan(2)a=gtan 方向方向 向左向左 (3)20 N,(3)20 N,与水平方向成与水平方向成4545角角33222返回例例1 1：一弹簧秤的秤盘质量：一弹簧秤的秤盘质量m m1 1=1=15kg5kg，盘内放一质量，盘内放一质量为为m m2 2=10=105kg5kg的物体的物体P P，弹簧质量不计，其劲度系数，弹簧质量不计，其劲度系数为为k=800N/mk=800N/m，系统处于静止状态，如图，

23、系统处于静止状态，如图9 9所示。现给所示。现给P P施加一个竖直向上的力施加一个竖直向上的力F F，使，使P P从静止开始向上做匀加从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初速直线运动，已知在最初0 02s2s内内F F是变化的，在是变化的，在0 02s2s后是恒定的，求后是恒定的，求F F的最大值和最小值各是多少？的最大值和最小值各是多少？（g=10m/sg=10m/s2 2）F图图94.4.弹簧中临界、极值问题弹簧中临界、极值问题 如图如图363所示，在倾角为所示，在倾角为q q的光滑斜面上端的光滑斜面上端系有一劲度系数为系有一劲度系数为k的弹簧，弹簧下端连一个质量的弹簧，弹簧下端连一个

24、质量为为m的小球，球被一垂直斜面的挡板的小球，球被一垂直斜面的挡板A挡住，此时挡住，此时弹簧没有形变，若弹簧没有形变，若A以加速度以加速度a(aL/v, 所以工件在6s内先匀加速运动，后匀速运动， t12s； v=at1, a1m/s2 若要工件最短时间传送到B处，一直加速例例2.m/s47410122.aLvv Lttvvt+)(2111倾斜传送带 难点：对于物体与传送带之间是否存在摩擦力、是滑动摩擦力还是静摩擦力、摩擦力的方向如何，等等，这些关于摩擦力的产生条件、方向的判断等基础知识模糊不清；一、传送带的分类3.按运动状态分匀速、变速两种。1.按放置方向分水平、倾斜两种；2.按转向分顺时针

25、、逆时针转两种；二、传送带模型的一般解法1.确定研究对象；2.受力分析和运动分析，（画出受力分析图和运动情景图），注意摩擦力突变对物体运动的影响；3.分清楚研究过程，利用牛顿运动定律和运动学规律求解未知量。一、受力分析：传送带模型中要注意摩擦力的突变（发生在V物与V传相同的时刻）1.滑动摩擦力消失；2.滑动摩擦力突变为静摩擦力；3.滑动摩擦力改变方向.二、运动分析1.注意参考系的选择，传送带模型中选择地面为参考系；2.判断共速以后是与传送带保持相对静止作匀速运动呢？还是继续加速运动？3.判断传送带长度临界之前是否滑出？三、画图1.受力分析图；2.运动草图；3.v-t图。例1：如图21所示，传送带与地面成夹角=37，以10m/s的速度顺时针转动，在传送带上端轻轻地放一个质量m=0.5的物体，它与传送带间的动摩擦因数=