高考物理一轮全程-3-3-牛顿运动定律的应用课件

1.温故自查研究某一时刻物体的

和

突变的关系称为力和运动的瞬时问题，简称“瞬时问题”．“瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语：“瞬时”、“突然”、“猛地”、“刚刚”等．受力运动2.考点精析1．变化瞬间、力未能变像弹簧、橡皮条、皮筋等，这些物体连接其他物体．当其它力有变化的瞬间引不起这些物体上的力立即变化．原因是弹簧上的弹力F＝kx，x的变化需要一定时间，故瞬间x没有来得及变化，故弹力没来得及变化．3.2．变化瞬间、力发生突变像绳、线、硬的物体连接(或直接作用)的物体，当其他力变化时，将会迅速引起绳、线等物上力的变化．这种情况下，绳上力的变化较复杂，需要根据物体下一步的运动趋势来分析判断.4.温故自查1．超重现象当物体具有

的加速度时，这个物体对支持物的压力(或对悬挂绳的拉力)

它所受的重力，称为超重现象．2．失重现象当物体具有

的加速度时，这个物体对支持物的压力(或对悬挂绳的拉力)

它所受的重力，称为失重现象．当a＝g时，F＝0，此为

状态．向上大于向下小于完全失重5.考点精析1．超重：物体的加速度方向是竖直向上的．物体并不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动．失重：物体的加速度方向是竖直向下的．物体既可以是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动．2．尽管物体不在竖直方向上运动，但只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay≠0就可以．当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态．6.3．当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有a＝g的加速度效果，不再产生其他效果．4．处于超重和失重状态下的液体的浮力公式分别为F浮＝ρV排(g＋a)和F浮＝ρV排(g－a)；处于完全失重状态下的液体F浮＝0，即液体对浸在液体中的物体不再产生浮力．7.对超重和失重的理解应当注意以下几点：(1)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化．(2)发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的大小和方向．(3)在完全失重的状态下，平时一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等.8.温故自查1．概念(1)研究物理问题时把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为

法．(2)研究物理问题时把所研究的对象从整体中隔离出来进行独立研究，最终得出结论的方法称为

法．

整体隔离9.2．基本特征(1)采用整体法时，不仅可以把几个物体作为整体，也可以把几个物理过程作为一个整体，采用整体法可以避免对整体内部进行繁琐的分析，常常使问题解答更简便、明了．(2)采用隔离法时，可以把整个物体隔离成几个部分来处理，也可以把整个过程隔离成几个阶段来处理，还可以对同一个物体，同一过程中不同物理量的变化进行分别处理．采用隔离法能排除研究对象无关的因素，使事物的特征明显地显示出来，从而进行有效的处理．10.考点精析1．运用整体法解题的基本步骤(1)明确研究的系统或运动的全过程．(2)画出系统的受力图和运动全过程的示意图．(3)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解．11.2．运用隔离法解题的基本步骤(1)明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象．选择原则：一是包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少．(2)将研究对象从系统中隔离出来，或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来．(3)对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某阶段的运动过程示意图．(4)寻找未知量与已知量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解．12.注意整体和局部是相对统一、相辅相成的．隔离法与整体法，不是相互对立的，一般问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成．所以，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体分析，灵活应用．无论哪种方法均以尽可能避免或减少非待求量(即中间未知量的出现，如非待求的力，非待求的中间状态或过程等)的出现为原则．13.命题规律判断超重、失重现象．会计算超重、失重的大小，能解释有关实际生活中的超重、失重现象的产生原因，完全失重的理解及产生的条件．14.[考例1]一个质量为70kg的人乘电梯下楼．快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降(如图(a))，求这时他对电梯地板的压力．(取g＝10m/s2)15.[解析]人在重力mg和支持力FN的合力作用下，以3m/s2的加速度竖直向下做匀减速直线运动(如图(b))．此时加速度方向向上，仍取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得FN－mg＝ma所以FN＝m(a＋g)＝70×(3＋10)N＝910N根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下．[答案]910N方向竖直向下16.如图所示，台秤上有一装水容器，容器底部用一质量不计的细线系住一个空心小球，体积为1.2×10－3m3，质量为1kg.这时台秤的读数为40N；剪断细线后，在小球上升的过程中，台秤的读数是多少？(ρ水＝1×103kg/m3)17.[解析]剪断细线后，空心小球加速上升，处于超重状态，根据牛顿第二定律得ρ水gV－mg＝ma.解得空心小球的加速度为18.在空心小球加速上升的同时，同体积的“水球”以同样大小的加速度向下流动填补小球原来占据的空间．处于失重状态，该“水球”的质量为m′＝ρ水V＝1.2kg.这时台秤对容器的支持力为F＝40N＋ma－m′a＝40N＋1×2N－1.2×2N＝39.6N.根据牛顿第三定律，台秤所受的压力(即台秤的读数)为F′＝40N＋ma－m′a＝39.6N.[答案]39.6N19.命题规律利用整体法和隔离法分析求解多物体间的相互作用力，或能根据受力情况求其运动情况．20.[考例2](2009·瑞安中学月考)如图所示，在水平地面上有A、B两个物体，质量分别为mA＝3.0kg和mB＝2.0kg，它们与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.10.在A、B之间有一原长l＝15cm、劲度系数k＝500N/m的轻质弹簧将它们连接．现分别用两个方向相反的水平恒力F1、F2，同时作用在A、B两物体上，已知F1＝20N，F2＝10N，取g＝10m/s2.当运动达到稳定时，求：21.(1)A和B共同运动的加速度；(2)A、B之间的距离(A和B均可视为质点)．[解析](1)A、B组成的系统在运动过程中所受摩擦力为Ff＝μ(mA＋mB)g＝5.0N设运动达到稳定时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律有F1－F2－Ff＝(mA＋mB)a解得a＝1.0m/s222.(2)以A为研究对象，运动过程中所受摩擦力FfA＝μmAg＝3.0N设运动达到稳定时所受弹簧的弹力为FT，根据牛顿第二定律有F1－FfA－FT＝mAa解得FT＝14N所以弹簧的伸长量Δx＝FT/k＝2.8cm因此运动达到稳定时A、B之间的距离为x＝l＋Δx＝17.8cm.[答案](1)1.0m/s2(2)17.8cm23.如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA＝2.0kg的薄木板A和质量为mB＝3kg的金属块B.A的长度L＝2.0m.B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC＝1.0kg的物块C相连．B与A之间的动摩擦因数μ＝0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力．忽略细线质量及细线与滑轮间的摩擦．起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B位于A的左端(如图)，然后放手，求经过多长时间B从A的右端脱离(设A的右端距滑轮足够远)(取g＝10m/s2)．24.[解析]以桌面为参考系，令aA表示A的加速度，aB表示B、C的加速度，xA和xB分别表示t时间内A和B移动的距离，则由牛顿定律和匀加速运动的规律可得mCg－μmBg＝(mC＋mB)aBμmBg＝mAaA25.xB－xA＝L由以上各式，代入数值，可得t＝4.0s.[答案]4.0s26.命题规律能准确分析临界状态及条件，能利用数学方法求极值问题，考查利用数学方法解决物理问题的能力．27.[考例3]如图，物体A的质量m＝1kg，静止在光滑水平面上的平板车B的质量为M＝0.5kg，平板车长为L＝1m.某时刻A以v0＝4m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面，在A滑上平板车B的同时，给平板车B施加一个水平向右的拉力．忽略物体A的大小，已知A与平板车B之间的动摩擦因数μ＝0.2，取重力加速度g＝10m/s2.试求：28.(1)若F＝5N，物体A在平板车上运动时相对平板车向前滑行的最大距离；(2)如果要使A不至于从平板车B上滑落，拉力F大小应满足的条件．[解析](1)物体A滑上平板车B以后，物体做匀减速运动，平板车做匀加速运动，两者速度相同时，物体A在平板车上相对平板车向前滑行的距离最大．由牛顿第二定律，对物体A有：29.μmg＝maA得aA＝μg＝2m/s2.对平板车B有：F＋μmg＝MaB， ①得aB＝14m/s2，两者速度相同时，有v0－aAt＝aBt，得t＝0.25s，30.此时物体A相对平板车向前滑行的距离最大Δs＝sA－sB＝0.5m.(2)物体A不从车右端滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B具有共同的速度v1，物体A加速度aA不变由②③式，可得aB＝6m/s2，代入①式得F＝MaB－μmg＝1N.31.若F<1N，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，于是将从小车B的右端滑落．当F较大时，在A到达B的右端之前，就与B具有相同的速度，之后，A必须相对B静止，才不会从B的左端滑落．即有F＝(M＋m)am，μmg＝Mam，解之得F＝3N.若F大于3N，A就会从小车B的左端滑下．综上，力F应满足的条件是1N≤F≤3N.[答案](1)0.5m(2)1N≤F≤3N32.[总结评述]临界问题的解法一般有三种方法：(1)极限法：在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的．(2)假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法．(3)数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件．33.一个质量为0.5kg的小球用细绳吊在倾角为θ＝53°的斜面顶端，如图所示，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力．34.[解析]先分析物理现象，用极限法把加速度a推到两个极端来分析：当a较小(a―→0)时，小球受到三个力(重力、绳拉力和斜面的支持力)作用，此时绳平行于斜面；当a较大(足够大)时，小球将“飞离”斜面，此时绳与水平方向的夹角未知，那么a＝10m/s2向右时，究竟是上述两种情况中的哪一种？解题时必须先求出小球离开斜面的临界值a0，然后才能确定．35.令小球处在离开斜面的临界状态，FN刚好为零时，斜面向右的加速度为a0，此时对小球：mgcotθ＝ma0a0＝gcotθ＝7.5m/s2因为a＝10m/s2>a0，则小球离开斜面(如图所示)而向右加速．[答案]

F＝2.83N；FN＝036.命题规律传送带问题是动力学中常见题目，难度较大，主要考查受力分析、运动状态的判断，过程多，运动情况复杂，有效考查分析能力、数学运用能力等．37.[考例4]利用皮带运输机将物体由地面运送到高出水平地面的C平台上，C平台离地面的竖直高度为5m，已知皮带和物体间的动摩擦因数为0.75，运输机的皮带以2m/s的速度匀速顺时针运动且皮带和轮子之间不打滑．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)38.(1)如图所示，若两个皮带轮相同，半径都是25cm，则此时轮子转动的角速度是多大？(2)假设皮带在运送物体的过程中始终是张紧的．为了将地面上的物体运送到平台上，皮带的倾角θ最大不能超过多少？(3)皮带运输机架设好之后，皮带与水平面的夹角为θ＝30°.现将质量为1kg的小物体轻轻地放在皮带的A处，运送到C处．试求由于运送此物体，运输机比空载时多消耗的能量．39.[解析](1)轮子做圆周运动，根据公式：v＝ωr可得轮子转动的角速度为：ω＝

＝8rad/s(2)要将物体运送到平台上，物体所受到的力应该满足：μmgcosθ>mgsinθtanθ<μ＝0.75所以θ<37°40.(3)P物体放在皮带上先做匀加速运动，当速度达到皮带的速度时做匀速运动，物体匀加速运动时，根据牛顿第二定律可得：μmgcosθ－m