物理新课标高中总复习专题2-牛顿运动定律与直线运动省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,专题二 牛顿运动定律与直线运动,第1页,牛顿运动定律是处理动力学问题基础，是高中物理学基石，它应用不但仅局限于力学范围，在电磁学与其它范围也有广泛应用，所以它一直是高考热点内容，在高考试题中以选择题、计算题两种题型出现，以中等难度为主，是高考必考内容,直线运动是运动中特殊情景，主要有匀速直线运动、匀变速直线运动、非匀变速直线运动及往返直线运动等，是每年必考内容之一总结近年高考命题趋势，考查方式灵活多样，现有单独命题，又有综合命题，还常以实际问题为背景命题，如以交通、体育、人造卫星、天体物理和日常,第2页,生活等方面问题为背景，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题能力复习时既要重视知识综合利用，又要注意思维创新和方法灵活选取,年浙江卷14题、19题包括了牛顿第二定律和直线运动，分别侧重了整体法、隔离法应用和电磁学结合.年要关注受力分析和过程分析，同时要注意牛顿运动定律与曲线运动、万有引力、电磁学综合应用,第3页,与电磁场结合直线运动,【例1】(金华二中模拟),质量为,m,，带电量为,+,q,小球以一定初速度,v,0,与水平方向成,角射出，如图211所表示，假如在某方向加上一定大小匀强电场后，能确保小球仍能沿,v,0,方向做直线运动，则所加电场最小值为(),.,A,.,.,B,.,C,.,D,.,图211,B,类型一,第4页,【解析】,(1),建如图甲所表示坐标系，设场强,E,与,v,0,成,角，则受力如图：,由牛顿第二定律可得：,Eq,sin,-,mg,cos,q,=0,Eq,cos,-,mg,sin,q,=,ma,由,式得：,E,=,【分析】,由题意可知小球沿,v,0,方向做直线运动，设小球重力与电场力合外力为,F,，判定小球重力与电场力合外力在,v,0,所在直线上,第5页,E,min,=,选,B,.,(2),采取图解法求解，如图乙所表示：,从图中可得，过重力箭头到速度反向延长线垂直线段最短，这段线段表示所求最小电场力,，,则,E,=,由 式得：,选,B,.,第6页,【评析】,带电粒子在复合场中运动问题，实质是力学问题，其解题普通步骤依然为：,确定研究对象；进行受力分析,(注意重力是否能忽略)；依据粒子运动情况，利用牛顿运动定律、动能定理或能量关系列出方程式求解本题考查了力与运动关系，难度较大，要善于挖掘题目标隐含条件，依据“确保小球仍能沿方,v,0,向做直线运动”条件，推测合外力情况，同时本题要能灵活利用图解法求解，比较方便、简捷,第7页,【变式题】(四川),如图212所表示，圆弧虚线表示正点电荷电场等势面，相邻两等势面间电势差相等光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电小滑块(可视为质点)，滑块经过绝缘轻弹簧与固定点O相连，并以某一初速度从M点运动到N点，,OMON,.若滑块在,M、N,时弹簧弹力大小相等，弹簧一直在弹性程度内，则(),AC,第8页,A滑块从,M,到,N,过程中，速度可能一直增大,B滑块从位置1到2过程中，电场力做功比从位置3到4小,C在,M、N,之间范围内，可能存在滑块速度相同两个位置,D在,M、N,之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小三个位置,第9页,【例2】,如图221所表示，一个弹簧台秤秤盘质量和弹簧质量都不计，盘内静止放置一个物体P，P质量,m,=12kg，弹簧劲度系数,k,=300N/m.现在给P施加一个竖直向上力,F,，使物体,P,从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在,t,=0.2s内,F,是变力，在0.2s以后,F,是恒力，,g,=10m/s,2,.求：,(1)物体P匀加速运动加速度；,(2),F,最小值和最大值各是多小？,弹簧类问题,类型二,第10页,【分析】,本题关键是找到,t,=0.2s时刻，物体P位置，因为本题弹簧台秤秤盘质量和弹簧质量都不计，则,t,=0.2s时弹簧恰好恢复到原长,第11页,【解析】,(1),因为在,t,=0.2s内,F,是变力，在,t,=0.2s以后,F,是恒力，所以在,t,=0.2s时，,P,离开秤盘此时P受到盘支持力为零，因为盘和弹簧质量都不计，所以此时弹簧处于原长在00.2s这段时间内,P,向上运动距离：,X=,=0.4m,因为 ，所以,P,在这段时间加速度,a,=,20,m/s,2,(2),当,P,开始运动时拉力最小，此时对物体,P,有,，又所以时,N,=,mg,，,所以有 =,240,N,当P与盘分离时拉,力,F最大，,=36,0N.,第12页,【评析】,中学阶段，普通包括弹簧不计其质量，称之为“轻弹簧”，是一个理想化模型弹簧类问题要注意以下几点：,(1),弹簧弹力遵照胡克定律，在题目中要注意先确定原长位置、现长位置、形变量,x,与空间位置改变关系分析形变所对应弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态可能性,(2),弹簧形变发生及改变需要一段时间，在瞬间内形变量可认为不变所以在分析瞬时改变时，认为弹力不变,(3),弹簧弹力做功，因为弹力是变力，但形变是线性改变，可用平均力争解弹力做了多少功，一定有对应弹性势能发生了改变,第13页,【变式题】,如图222所表示，质量为,m,小球用水平弹簧系住，并用倾角为,30,光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态当木板AB突然向下撤离瞬间，小球加速度为(),A0,B大小为,g,，方向竖直向下,C大小为,g,，方向垂直于木板向下,D大小为,g,，方向水平向右,图222,C,第14页,【解析】,未撤离木板前，小球受到重力,G,，弹簧拉力,F,，木板支持力,F,N,，如图所表示，三力平衡，于是有：,F,N,cos,q,=,mg,，,F,N,=,当撤离木板瞬间，,G,和,F,保持不变(弹簧弹力不能突变)，木板支持力,F,N,马上消失，小球受,G,和,F,协力大小等于,AB,撤离之前,F,N,(三力平衡)，方向与,F,N,方向相反，,故加速度方向为垂直木板向下，大小为：,a,=,=,g,.,第15页,皮带类问题,【例3】,一水平浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点)，煤块与传送带之间动摩擦因数为,.初始时，传送带与煤块都是静止现让传送带以恒定加速度,a,0,开始运动，当其速度到达,v,0,后，便以此速度做匀速运动经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动求此黑色痕迹长度,【分析】,本题关键是对皮带与煤块隔离分析，结合牛顿运动定律判断得出各自运动情况，因为运动情况不一样，轨迹长度不等，正是形成黑色痕迹原因,类型三,第16页,依据,“,传送带上有黑色痕迹,”,可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块加速度,a,小于传送带加速度,a,0,.依据牛顿运动定律，可得,a,=,g,.,设经历时间,t,，传送带由静止开始加速到速度等于,v,0,，煤块则由静止加速到,v,，,v,0,=,a,0,t,，,v,=,at,因为,a,a,0,，故,v,v,0,，煤块继续受到滑动摩擦力作用再经过时间,t,，煤块速度由,v,增加到,v,0,，有,v,0,=,v,+,at,今后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新痕迹,第17页,【评析】,本题从实际出发，从生活中提炼，创设了一个新情景，学生经过构建传送带模型，以隔离法为处理方法，利用牛顿运动定律进行求解，也能够巧妙利用,v,t,图象快速处理,传送带上留下黑色痕迹长度,l,=,x,0,-,x,，由以上各式得,L,=,x,0,=,a,0,t,2,+,v,0,t,，,设在煤块速度从0增加到,v,0,整个过程中，传送带和煤块移动距离分别为,x,0,和,x,，有,第18页,【变式题】,(金华二中月考),如图231所表示，传送带与地面倾角,q,=37，从,A,端到,B,端长度为16m，传送带以,v,0,=10m/s速度沿逆时针方向转动在传送带上端,A,处无初速地放置一个质量为0.5kg物体，它与传送带之间动摩擦因数为,=0.5，求物体从,A,端运动到,B,端所需时间是多少？(sin 37=0.6，cos 37=0.8),图231,第19页,【解析】,物体放在传送带上后，开始阶段，传送带速度大于物体速度，传送带施加给物体一沿斜面向下滑动摩擦力，物体由静止开始加速下滑，受力分析,如图(a)所表示,；当物体加速至与传送带速度相等时，因为,tan,q,，,物体在重力作用下将继续加速，今后物体速度大于传送带速度，传送带给物体沿传送带向上滑动摩擦力，但协力沿传送带向下，物体继续加速下滑，受力分析,如图(b)所表示,综上可知，滑动摩擦力方向在取得共同速度瞬间发生了,“,突变,”,第20页,开始阶段由牛顿第二定律，得,mg,sin,q,+,mg,cos,q,=,ma,1,，,a,1,=,g,sin,q,+,g,cos,q,=10m/s,2,物体加速至与传送带速度相等时需要时间为,t,1,=,v,0,/,a,1,=1s，,发生位移为,x,=,=5m16m,，,可知物体加速到10m/s时仍未抵达,B,点,第二阶段受力分析如图(b)所表示，应用牛顿第二定律，有,mg,sin,q,-,mg,cos,q,=,ma,2,所以,a,2,=2m/s,2,设第二阶段物体滑动到,B,端时间为,t,2,，则,L,AB,-,x,=,v,0,t,2,+,=11m,解得,t,2,=1s，,t,2,=-11s(舍去),故物体经历总时间,t,=,t,1,+,t,2,=2s,第21页,连接体问题,若干个物体经过一定方式连接在一起，就组成了连接体，其连接方式普通经过细绳、轻杆等物体来实现连接体常会处于某种运动状态，如处于平衡状态或以相同加速度运动求解连接体加速度或内部物体间相互作用力，是力学中能力考查主要内容，在高考中也经常出现，处理上述问题有效方法是综合利用整体法与隔离法,类型四,第22页,【例4】,如图241所表示，质量,M,=8kg小车放在水平光滑平面上，在小车左端加一水平恒力,F,=8N，当小车向右运动速度到达1.5m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为,m,=2kg小物块，物块与小车间动摩擦因数,=0.2，小车足够长求从小物块放上小车开始，经过,t,=1.5s小物块经过位移大小为多少？(取,g,=10m/s,2,),图241,【分析】,这类题求解关键是利用整体、隔离法受力分析,，再利用牛顿运动定律求解,第23页,【解析】,开始一段时间，物块相对小车滑动，二者间相互作用滑动摩擦力大小为：,F,f,=,mg,=4N物块在,F,f,作用下加速，加速度为,a,m,=,2m/s,2,，,小车在推力,F,和,F,f,作用下加速，,加速度为,a,M,=,初速度为,v,0,=1.5m/s,=0.5m/s,2,，,从静止开始运动,设经过时间,t,1,，二者到达共同速度,v,，则有：,v,=,a,m,t,1,=,v,0,+,a,M,t,1,代入数据可得：,t,1,=1s，,v,=2m/s,在这,t,1,时间内物块向前运动位移为,第24页,以后二者相对静止，相互作用摩擦力变为静摩擦力将二者作为一个整体，在,F,作用下运动加速度为,a,，则,F,=(,M,+,m,),a,，得,a,=0.8m/s,2,在剩下时间,t,2,=,t,-,t,1,=0.5s时间内，物块运动位移为,x,2,=,v,t,2,+,可见小物块在总共1.5s时间内经过位移大小为,，得,x,2,=1.1m.,【评析】,对于有共同加速度连接体问题，普通先用整体法由牛顿第二定律求出加速度，再依据题目要求，将其中某个物体进行隔离分析和求解对于加速度不一样连接体应对每个物体分别隔离分析受力和运动,x,=,x,1,+,x,2,=,2.1,m,.,第25页,【变式题】,(,全国,),如图242，轻弹簧上端与一质量为,m,木块1相连，下端与另一质量为,M,木块2相连，整个系统置于水平放置光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后瞬间，木块1、2加速度大小分别为,a,1,、,a,2,.重力加速度大小为,g,.则有(),A,a,1,=,g,，,a,2,=,g,B,a,1,=0，,a,2,=,g,C,a,1,=0，,a,2,=,g,D,a,1,=,g,，,a,2,=,g,图242,c,第26页,【解析】,在抽出木板瞬时，弹簧对1支持力和对2压力并未改变木块1受重力和支持力，,mg,=,F,，,a,1,=0.木块2受重力和压力，依据牛顿第二定律：,a,2,=,g,.,第27页,临界问题,处理临界问题，必须在改变中去寻找临界条件，即不能停留在一个状态来研究临界问题，而是要研究改变过程、改变物理量，寻找临界条件，处理临界问题基本思绪是：,(1),认真审题，详尽分析问题中改变过程(包含分析整体过程中有几个阶段)；,(2),寻找过程中改变物理量(自变量与因变量)；,(3),探索因变量随自变量改变时改变规律，要尤其注意相关物理量改变情况；,(4),确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系,显然分析改变过程、确定因变量随自变量改变规律，是处理问题关键,类型五,第28页,【例5】,一圆环,A,套在一均匀圆木棒,B,上，,A,高度相对,B,长度来说能够忽略不计,A,和,B,质量都等于,m,，,A,和,B,之间滑动摩擦力为,f,(,f,4s后，,B,物体做匀加速直线运动,C,t,=4.5s时，,A,物体速度为零,D,t,4.5s后，,A,、,B,加速度方向相反,图252,ABD,第32页,当,t,=4s时,N,=0，,A,、,B,两物体开始分离，今后,B,做匀加速直线运动，而,A,做加速度逐步减小加速运动，当,t,=4.5s时,A,物体加速度为零而速度不为零,t,4.5s后，,A,所受合外力反向，即,A,、,B,加速度方向相反当,t,4s时，,A,、,B,加速度均为,a,=,.,总而言之，选项,A、B、D,正确,-,F,B,=,对于,A,、,B,整体据牛顿第二定律有：,F,A,+,F,B,=(,m,A,+,m,B,),a,，设,A,、,B,间作用为,N,，则对,B,据牛,顿第二定律可得：,N,+,F,B,=,m,B,a,解得,N,=,m,B,N,【解析】,第33页,多过程问题,图261,【例6】,一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌水平面中央桌布一边与桌,AB,边重合，如图261所表示已知盘与桌布间动摩擦因数为,1,，盘与桌面间动摩擦因数为,2,.现突然以恒定加速度,a,将桌布抽离桌面，加速度方向是水平且垂直于,AB,边若圆盘最终未从桌面掉下，则加速度,a,满足条件是什么？(以,g,表示重力加速度),类型六,第34页,(1),小圆盘运动分为两个阶段：一是在桌布上以,1,g,加速度向前匀加速运动一段距离,x,1,，取得速度,v,1,；二是在桌子上以,2,g,加速度向前匀减速运动，滑行距离为,x,2,，则,x,1,+,x,2,(2),桌布以,a,加速度向前加速运动距离,x,=,at,2,；,同时圆盘向前运动,x,1,距离，二者相对位移大小恰好为 .,【分析】,第35页,【解析】,设圆盘质量为,m,，桌长为,l,，在桌布从圆盘下抽出过程中，盘加速度为,a,1,，有：,1,mg,=,ma,1,桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以,a,2,表示加速度大小，有,2,mg,=,ma,2,设盘刚离开桌布时速度为,v,1,，移动距离为,x,1,，离开桌布后在桌面上在运动距离,x,2,后便停下，有,v,=2,a,1,x,1,v,=2,a,2,x,2,盘没有从桌面上掉下条件是,x,2,l,-,x,1,第36页,x,1,=,2,a,1,t,2,由以上各式解得,x,=,at,2,而,x,=,l,+,x,1,设桌布从盘下抽出时间为,t,，在这段时间内桌布移动距离为,x,，有,t,=,a,第37页,【评析】,本题包括圆盘与桌布两个物体运动，且圆盘运动又分匀加速和匀减速运动，是一个综合性很强动力学问题对于这类物理情景相对比较复杂、隐蔽，而物理量之间关系比较难找问题，要经过“读题”、“画情景图”“规范列式”等活动，在主动联想、类比等交互中寻求答案，提升综合分析和处理问题能力,第38页,【变式题1】,总质量为80kg跳伞运动员从离地500m直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图262所表示，是跳伞过程中,v,-,t,图，试依据图象求：(,g,取10m/s,2,),(1),t,=1s时运动员加速度和所受阻力大小,(2),估算14s内运动员下落高度及克服阻力做功,(3),估算运动员从飞机上跳下到着地总时间,第39页,(1)从图中能够看出，在,t,=2s内运动员做匀加速运动，其加速度大小为,a,=m/s,2,=8m/s,2,=,设此过过程中运动员受到阻力大小为,f,，,依据牛顿第二定律，有,mg,-,f,=,ma,得,f,=,m,(,g,-,a,)=80(10-8)N=160N,【解析】,第40页,(2)从图中估算得出运动员在14s内下落了39.522m=158m,依据动能定理，有,mgh,-,W,f,=,m,v,2,所以有,W,f,=,mgh,-,m,v,2,=(8010158-,8036)J,1.2510,5,J,(3)14s后运动员做匀速运动时间为,t,=,=,s=57s,运动员从飞机上跳下到着地需要总时间,t,总,=,t,+,t,=(14+57)s=71s,第41页,【变式题2】,(江苏),航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量,m,=2kg，动力系统提供恒定升力,F,=28N.试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升设飞行器飞行时所受阻力大小不变，,g,取10m/s,2,.,(1)第一次试飞，飞行器飞行,t,1,=8s时抵达高度,H,=64m.求飞行器所受阻力,f,大小；,(2)第二次试飞，飞行器飞行,t,2,=6s时遥控器出现故障，飞行器马上失去升力求飞行器能抵达最大高度,h,；,(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力最长时间,t,3,.,第42页,如图所表示(1)第一次飞行中，设加速度为,a,1,匀加速运动,H,=,由牛顿第二定律,F,-,mg,-,f,=,ma,1,，解得,f,=4N,(2)第二次飞行中，设失去升力时速度为,v,1,，上升高度为,x,1，,匀加速运动,x,1,=,设失去升力后加速度为,a,2,，上升高度为,x,2,由牛顿第二定律,mg,+,f,=,ma,2,v,1,=,a,1,t,2,解得,h,=,x,1,+,x,2,=42m,【解析】,第43页,(3)设失去升力下降阶段加速度为,a,3,；恢复升力后加速度为,a,4,，恢复升力时速度为,v,3,由牛顿第二定律,mg,-,f,=,ma,3,F,+,f,-,mg,=,ma,4,且,v,3,=,a,3,t,3,，解得,t,3,=,(s)(或2.1s),第44页,