牛顿运动定律的综合应用.ppt

1、第3讲牛顿运动定律的综合应用,本节目录,基础再现对点自测,知能演练轻巧夺冠,考点探究讲练互动,技法提炼思维升华,要点透析直击高考,知识清单 一、超重和失重 1超重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_物体所受重力的情况称为超重现象 (2)产生条件：物体具有_的加速度 2失重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_ 物体所受重力的情况称为失重现象 (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 物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_的情况称为完全失重现象 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示数称

2、为视重视重大小等于秤所受的拉力或压力 特别提示：(1)物体超重或失重时，所受重力并没有变化 (2)物体是处于超重状态还是失重状态，与物体的速度没有关系,为零,二、解答连接体问题的常用方法 1整体法 当系统中各物体的_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_，当整体受到的外力已知时，可用_求出整体的加速度 2隔离法 当求解系统内物体间_时，常把物体从系统中“_”出来，进行分析，依据牛顿第二定律列方程 3外力和内力 (1)外力：系统外的物体对研究对象的作用力； (2)内力：系统内物体之间的作用力,加速度,质量之和,牛顿第二定律,相互作用力,隔离,热身体验 11.

3、关于超重和失重的下列说法中,正确的是() A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了 B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用 C物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态 D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化,12.手托着书使它做下述各种情况的运动，那么，手对书的作用力最大的情况是() A向下做匀减速运动 B向上做匀减速运动 C向下做匀加速运动 D向上做匀速运动,热身体验答案与解析,一、对超重和失重的理解 1不论超重、失重或完全失重，物体的重力并没改变，只是“视重”大于重力或小于重力“超”和“

4、失”的多少取决于物体的质量和物体在竖直方向的加速度，其大小为ma. 2如果物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay0，物体就会出现超重或失重状态当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,3尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重状态. 4在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都不存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱不产生压强，在液体中的物体不受浮力等等 特别提醒：(1)由物体处于失重或超重状态，可判断加速度的方向为向下或向上，但

5、并不能确定物体的速度方向. (2)如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加速，此时可考虑整体质心加速度的方向，来判断系统是处于失重还是超重.,即时应用1一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则() At3时刻火箭距地面最远 Bt2t3的时间内，火箭在向下降落 Ct1t2的时间内，火箭处于失重状态 D0t3的时间内，火箭始终处于失重状态,解析：选A.由速度图象可知，在0t3内速度始终大于零，表明这段时间内火箭一直在上升，t3时刻速度为零，停止上升，高度达到最高，离地面最远，A正确、B错误t1t2的时间内，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭应处于超重状态，而在t2t3时

6、间由火箭在减速上升，具有向下的加速度，火箭处于失重状态，故C、D错误,二、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： 1隔离法的选取 (1)适用情况：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 (2)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 (1)适用情况：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 (2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体

7、(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”.,即时应用2如图所示，两个质量分别为m12 kg、m23 kg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F130 N，F220 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则() A弹簧测力计的示数是10 N B弹簧测力计的示数是50 N C物体的加速度a2 m/s2 D在突然撤去F1的瞬间

8、，m1的加速度为4 m/s2,解析：选C.设弹簧的弹力为F，系统加速度为a.对系统：F1F2(m1m2)a，对m1：F1Fm1a，联立两式解得：a2 m/s2，F26 N，故A、B两项都错误,C正确；若突然撤去F1，物体m1所受的合外力为26 N，a13 m/s2，故D错误,【解析】当该同学站在力板传感器上静止不动时，其合力为零,即压力读数恒等于该同学的体重值,由图线可知：该同学的体重为650 N，A错误；每次下蹲，该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动，即先经历失重状态，后经历超重状态，读数F先小于体重，后读数F大于体重；每次起立，该同学都将经历先向上做

9、加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动，即先经历超重状态，后经历失重状态，读数F先大于体重、后小于体重由图线可知：C正确，B、D错误 【答案】C,【方法总结】超重和失重现象的判断方法 (1)从受力的大小判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态 (2)从加速度的方向判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态,【答案】B 【规律总结】(1)加速度相同的连接体问题，既可以用隔离法也可以用整体法解决；加速度不同的连接体问题也能用整体法来

10、研究(2)用整体法时要分清内力、外力,考点3传送带问题 如图所示，倾角为37，长为l16 m的传送带，转动速度为v10 m/s，动摩擦因数0.5，在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m0.5 kg的物体已知sin370.6，cos370.8，g10 m/s2.求： (1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间； (2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间,【答案】(1)4 s(2)2 s 【方法总结】分析处理传送带(包括水平传送带和倾斜传送带)问题时需要特别注意两点：一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析；二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析,

11、方法技巧用极限法分析临界问题 【范例】(17分)如图所示，质量为m1 kg的物块放在倾角为37的斜面体上，斜面质量为M2 kg，斜面与物块间的动摩擦因数为0.2，地面光滑，现对斜面体施一水平推力F，要使物块m相对斜面静止，试确定推力F的取值范围.(g10 m/s2),寻规探法 批注：tan37，因此可判断F0时,物块将下滑； 批注：施加推力，物块与斜面体的加速度相同； 批注：当F取最小值时，物块恰好不下滑，摩擦力刚好达到最大值；当F取最大值时，物块恰好不上滑，摩擦力刚好达到最大值,【答题模板】(1)设物块处于相对斜面向下滑动的临界状态时的推力为F1，此时物块受力如图甲所示，取加速度的方向为x轴

12、正方向 对物块分析，在水平方向有 FNsinFNcosma1(2分) 竖直方向有 FNcosFNsinmg0(2分) 对整体有 F1(Mm)a1(2分) 代入数值得 a14.8 m/s2，F114.4 N(2分),甲乙,(2)设物块处于相对斜面向上滑动的临界状态时的推力为F2,此时物块受力如图乙所示，在水平方向有 FNsinFNcosma2(2分) 竖直方向有FNcosFNsinmg0(2分) 对整体有F2(Mm)a2(2分) 代入数值得a211.2 m/s2，F233.6 N(2分) 综上所述可知推力F的取值范围为 144 NF33.6 N(1分) 【答案】14.4 NF33.6 N,【方法

13、提炼】在利用牛顿第二定律解决动力学问题的过程中，当物体的加速度不同时，物体有可能处于不同的运动状态，当题中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界现象，此时要用极限法，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.,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,实验四验证牛顿运动定律,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,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

14、掌握利用图象处理数据的方法 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,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,实验步骤 1用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 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绳系在小车上(即不给小车牵引力),3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄

15、木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态,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平衡 4把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点计算小盘和砝码的重力，在小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下,可以认为等于小车所受的合外力,由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中,5改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次 6保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度 7改变小车上

16、砝码的个数，重复步骤6，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中 表(一),表(二),2摩擦力平衡不准确造成误差，在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的均与正式实验一样(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相邻两点间的距离相等 3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、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差,注意事项 1在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着纸带匀速运动 2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每条纸带都必须

17、在满足小车的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才可视为小车受到的拉力,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，且应在小车到达定滑轮前按住小车 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地分布在所作直线的两侧 6作图时两轴标度比例要适当，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，则相邻计数点间的时间间隔

18、为T0.1 s.,拓展创新 本实验中可以用气垫导轨来代替长木板,这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦,小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理,考点1对实验操作与原理的考查 (2012高考安徽卷)如图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小 甲,(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是() A将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下

19、运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电,轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动,(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是 () AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g BM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m2

20、0 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,(3)如图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm、sEF5.91 cm、sFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a_m/s2(结果保留2位有效数字) 乙,【答案】(1)B(2)C(3)0.42,考点2实验数据的处理和误差分析 (2013南平模拟)某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验图为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重量,(1)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图甲所示)请继续帮助该同学作出坐标系中的图象 甲乙 (2)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图乙，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因,【解析】(1)将坐标系中各点连成一条 直线，连接时应使直线过尽可能多的点， 不在直线上的