南方新课堂2019物理一轮课件：3.3牛顿运动定律的应用

1、第3讲,牛顿运动定律的应用,考点 1,动力学的两类基本问题,1第一类问题：已知物体的受力情况，求物体的运动情况， 如物体运动的速度、时间、位移等 2第二类问题：已知物体的运动情况，求物体的受力情况， 如所受某个力的大小和方向,3动力学两类基本问题的分析流程(如图 3-3-1 所示),图 3-3-1,4应用牛顿运动定律解题的一般步骤,(1)明确研究对象：根据问题的需要和解题的方便，确定某,一物体或几个物体组成的系统为研究对象,(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力示意图，明,确物体的运动性质和运动过程,(3)利用牛顿第二定律(在受力情况已知时)或结合运动学公,式(在运动情况已知时)进行求解

2、,(4)必要时对结果进行讨论,处理动力学问题一般以加速度为“桥梁”， 由运动学公式和牛顿运动定律列方程联立求解,【自主检测】 1一物体初速度 v05 m/s，沿着倾角 37的斜面匀加速向 下运动，若物体和斜面间的动摩擦因数为 0.25，则物体 3 s 末的,速度为(斜面足够长，取 g10 m/s2)(,),A12 m/s,B15 m/s,C17 m/s,D20 m/s,答案：C,2用一水平恒力将质量为 250 kg 的木箱由静止开始沿水 平地面推行 50 m，历时 10 s，若物体受到的阻力是物重的 0.1 倍，则外加的推力多大？(取 g10 m/s2),设水平恒力为 F，根据牛顿第二定律，有

3、 Ffma 又 f0.1mg 由以上式子解得 F500 N.,考点 2,超重和失重,大于,小于,0,竖直向下,下,a,竖直向上,g,a,0,超重和失重在本质上并不是物体受到的重力,(实重)发生了变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对 支持物的压力或对悬绳的拉力(视重)发生了变化，即看起来好 像物体的重力变了，但实际上物体的重力并没有发生变化,【自主检测】,3下列关于超重和失重的说法中，正确的是(,),A物体处于超重状态时，其重力增加了 B物体处于完全失重状态时，其重力为零 C物体处于超重或者失重状态时，其惯性比物体处于静 止状态时增加或减小了 D物体处于超重或者失重状态时，其质量和受到的重

4、力 都没有发生变化 答案：D,热点 1,用整体法和隔离法解决连接体问题,方法简介：利用牛顿第二定律处理连接体问题时，常用的 方法是整体法和隔离法 (1)整体法：当系统中各物体的加速度都相同时，我们可以 把系统中所有物体看成一个整体，可先分析整体的受力情况和 运动情况，然后根据牛顿第二定律，求出整体所受外力的某一 未知力或加速度,(2)隔离法：为解题方便，当求系统内物体间相互作用力时， 常将某个研究对象从系统中“隔离”出来，进行受力分析，应 用相应的定律来分析求解,处理连接体问题时，整体法和隔离法在解题中往往是交替 使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体 间的作用力,【例 1】(

5、双选)如图 3-3-2 所示，水平地面上两个完全相同 的物体 A 和 B 紧靠在一起，在水平推力 F 的作用下运动，FAB,代表 A、B 间的作用力，则(,),图 3-3-2 A若地面完全光滑，则 FABF,B若地面完全光滑，则 FAB,F 2,C若地面的动摩擦因数为，则 FABF,D若地面的动摩擦因数为，则 FAB,F 2,思路导引：物体 A、B 在力 F 的作用下一起向右做加速运 动，具有相同的加速度，故先用整体法求解运动的加速度，再 用隔离法求解它们之间的作用力 解析：设物体的质量为 m，且与地面间有摩擦A、B 加速 度相同，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得 F2mg2ma,答案：BD

6、 方法技巧：正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清 各个物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，分别 确定它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解,【触类旁通】 1(2014 年汕头一模)如图 3-3-3 所示，物块 P 和 M 叠放在 一起，且质量 mPmM.让它们从静止开始释放，不计空气阻力，,),图 3-3-3,重力加速度为 g，则在它们的下落过程中( AM 下落的速度较大 BP 对 M 的压力为零 CP 对 M 的压力等于 mPg DP 对 M 的压力大于 0 而小于 mPg 答案：B,热点 2,超重和失重,【例 2】(双选，广东六校2011届高三联考)如图3-3-4所示，

7、 轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小 铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的,伸长量大了，这一现象表明(,),A电梯一定是在下降 B电梯可能是在上升 C电梯的加速度方向一定是向下,D乘客一定处在超重状态,图 3-3-4,思路导引：弹簧的伸长量变大，说明弹簧的弹力变大，从,而判断出小铁球的合外力向上和加速度向上,解析：电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球所受重力相等 现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力变大，小铁球的合力 方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态但电梯可 以是加速向上运动或减速向下运动,答案：BD,拓展提升：超重和失重现象是生产和生活中常见的现象

8、， 近年高考比较注重对本部分的考查解决此类问题的实质是牛 顿第二定律的应用注意，我们判断物体处于超重或失重状态 是看加速度方向如何，而不是看速度方向,【触类旁通】 2(广州越秀区2013 届摸底)建筑工人用图 3-3-5 所示的定 滑轮装置运送建筑材料质量为70.0 kg 的工人站在地面上，通 过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.50 m/s2 的加速度拉升，忽 略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则绳子对人的拉力大,),图 3-3-5,小为(g 取 10 m/s2)( A210 N B190 N C700 N D200 N 答案：A,热点 3,传送带问题,模型简介：传送带问题包括水

9、平传送带问题和倾斜传送带 问题 (1)水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力 进行正确的分析判断判断摩擦力时要注意比较物体的运动速 度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移 x(对地)的过程 中速度是否和传送带速度相等物体的速度与传送带速度相等 的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻，这样就可以确定 物体运动的特点和规律，然后根据相应规律进行求解,(2)倾斜传送带问题：求解的关键在于认真分析物体与传送 带的相对运动情况，从而确定是否受到滑动摩擦力作用如果 受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物 体的受力情况确定物体的运动情况当物体速度与传送带速度 相等时，物体所受的

10、摩擦力有可能发生突变,【例 3】如图 3-3-6 所示，有一水平传送带以 2 m/s 的速度 匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间 的动摩擦因数为 0.5，取 g10 m/s2，则传送带将该物体传送 10 m 的距离所需时间为多少？,图 3-3-6,易错提醒：对物理过程认识错误，错误地认为物体一直加 速运动会有如下解法： 由于物体轻放在传送带上，所以初速度v00，物体在竖直 方向合外力为零，在水平方向受到滑动摩擦力(传送带施加)， 做初速度v00 的匀加速运动，位移为10 m. 据牛顿第二定律 Fma 有 fmgma ag5 m/s2 根据初速度为零的匀加速直线运动位移公式,

11、正确解析：以物体为研究对象，如图3-3-7 所示，在竖直 方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做初速度v0 0 的匀加速运动,图3-3-7,根据牛顿第二定律 Fma 有 水平方向：fma ,竖直方向：Nmg0 fN ,由式解得 a5 m/s2,设经时间 t1，物体速度达到传送带的速度，据匀加速直线,运动的速度公式,vtv0at 解得 t10.4 s,时间 t1 内物体位移,物体位移为 0.4 m 时，物体的速度与传送带的速度相同， 物体0.4 s 后无摩擦力，开始做匀速运动，设匀速运动的位移为 s2，有s2v2t2 ,因为 s2ss1(100.4) m9.6 m，v22 m/s 代入式

12、式解得 t24.8 s 则传送 10 m 所需时间为,tt1t2(0.44.8) s5.2 s.,方法技巧：对物体准确进行受力分析，是求解此类问题的 关键判断两者什么时候达到共同速度，是解题的突破口,【触类旁通】,3传送带与水平面夹角为37，皮带以12 m/s 的速率沿顺 时针方向转动，如图 3-3-8 所示今在传送带上端 A 处无初速 度地放上一个质量为 m 的小物块，它与传送带间的动摩擦因数 为 0.75，若传送带 A 到 B 的长度为 24 m，g 取10 m/s2，则小物 块从 A 运动到 B 的时间为多少？,图 3-3-8,解：开始阶段，由牛顿第二定律得 mgsinmgcosma1

13、a1gsingcos12 m/s2 物体加速至与传送带速度相等时需要的时间,Lx1,由题知tan，物体相对于传送带静止，物体接着做匀速,运动，运动时间为t2,v 12, s1.5 s,故小物块从 A 运动到 B 的时间为 tt1t22.5 s. 图 D14,246,热点 4,用极限法分析临界问题,物理学中的极限思维方法，是针对物理对象的过程和状态 的变化，按照物理过程的变化趋势合理外推到极端的情况研 究物理问题时，通常是将状态参量的一般变化，推到极限值 相关物理量存在制约关系，其中当物理现象变化到某一状 态出现极限或转折(如“最大”“最小”“刚好”等词语)时， 都会出现临界现象，此时要用极限法

14、，看物体加速度不同时， 会有哪些现象发生，找出临界点，求出临界条件临界问题一 般都具有一定的隐蔽性，审题时应尽量还原物理情境，利用变 化的观点分析物体的运动规律，利用极限法确定临界点，抓住 临界状态的特征，找到正确的解题方向,【例 4】(双选)如图 3-3-9 所示，物体 A 和 B 叠放在光滑的 水平面上，A、B 的质量分别为 mA2 kg、mB6 kg，为了保持 A 与 B 相对静止在水平面上做加速运动，作用在 B 上的水平拉 力 F 不能超过 4 N如果将此水平拉力作用在物体 A 上，则可,能出现的运动情况是(,),图 3-3-9,A.A、B 仍相对静止一起加速运动 B.A、B 将发生相

15、对运动,C.A 做匀速运动，B 做加速运动 D.A、B 一起做匀速运动,思路导引：静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决 于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在 静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦 力达到最大值,解析：设 A 和 B 之间最大静摩擦力为 fmax，当水平拉力 F 作用在 B 上时，则 F(mAmB)a，fmaxmAa 所以 fmax1 N 当水平拉力作用在 A 上时，A、B 不发生相对运动，一起运 动的最大加速度和拉力的最大值分别为,所以当 FmaxF4 N 时，A、B 将发生相对运动，A、B 都 做加速运动，当 FFmax 时，A、B 仍相

16、对静止都做加速运动， 故选项 A、B 正确,答案：AB,拓展提升：解决摩擦力发生突变时的临界问题重在形成清 晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到 极值的条件静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态； 静摩擦力到达最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态,【触类旁通】,4如图 3-3-10 所示，质量为 M8 kg 的小车 B 放在光滑 的水平面上，在小车右端加一个水平向右的恒力 F8 N当小 车向右运动的速度达到 v01.5 m/s 时，在小车右端轻轻地放上 一个大小不计、质量 m2 kg 的小物块 A，物块与小车间的动 摩擦因数为0.2，小车足够长，g10 m/s2.求从 A 放上小车 经过