高考物理复习第三章牛顿运动定律第3讲运动图像和连接体问题市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖课件.pptx

知识梳理深化拓展,栏目索引,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,考点一,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,知识梳理,知识梳理深化拓展,栏目索引,深化拓展,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,第,3,讲运动图像和,连接体问题,1/34,知识梳理,一、动力学中图像问题,利用图像解题通常包含两个方面:(1)用给定图像解答问题;(2)依据题,意去作图,利用图像去解答问题。,2/34,定律对,整体,列方程求解方法。,二、整体法和隔离法处理连接体问题,1.,整体法,当连接体内,(,即系统内,),各物体,加速度,相同时,能够把系统内,全部物体看成一个,整体,分析其受力和运动情况,利用牛顿第二,2.隔离法,当求系统内物体间相互作用,内力,时,常把某个物体从系统中,隔离,出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律对,隔离,出来物体列方程求解方法。,3/34,三、临界极值问题,1.动力学中临界极值问题,在应用牛顿运动定律处理动力学问题中,当物体运动加速度不一样时,物体有可能处于不一样状态,尤其是题目中出现“最大”“最小”“刚,好”等词语时,往往会有临界值出现。,4/34,2.产生临界问题条件,(1)接触与脱离临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是弹力,F,N,=,0,。,(2)相对滑动临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静,摩擦力,则相对滑动临界条件是静摩擦力到达,最大值,。,(3)绳子断裂与松弛临界条件:绳子所能承受张力是有限,绳子断,与不停临界条件是绳中张力等于它所能承受最大张力,绳子松弛,临界条件是,F,T,=,0,。,(4)加速度最大与速度最大临界条件:当物体在受到改变外力作用,下运动时,其加速度和速度都会不停改变,当所受合外力最大时,含有最,大,加速度,;合外力最小时,含有最小,加速度,。,通常当出现速度有最大值或最小值临界条件时,物体处于临界状态,所对应速度便会出现最大值或最小值。,5/34,1.雨滴从空中由静止落下,若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速,度增大而增大,如图所表示图像中,能正确反应雨滴下落运动情况,是,(),答案,C雨滴在下落过程中受重力和空气阻力作用,由牛顿第二定律,有,mg,-,f,=,ma,因为阻力随雨滴下落速度增大而增大,所以雨滴做加速度,减小加速运动,直到加速度减小到零,速度到达最大,今后雨滴以最大,速度匀速运动,只有C图符合。,C,6/34,2.(多项选择)如图所表示,水平地面上有两块完全相同木块,A,、,B,在水平推力,F,作用下,一起向右运动,用,F,AB,代表,A,、,B,间相互作用力,以下说法中正,确是,(),A.若地面是光滑,则,F,AB,=,F,B.若地面是光滑,则,F,AB,=,C.若地面是粗糙,则,F,AB,=,F,D.若地面是粗糙,则,FAB,=,BD,7/34,答案,BD地面光滑,=0,不光滑,0。对,AB,整体有:,F,-,(2,mg,)=2,ma,对,B,有:,F,AB,-,mg,=,ma,两式联立得,F,AB,=,所以不论地面光滑是否,均为,F,AB,=,。,8/34,3.如图(a)所表示,一轻质弹簧下端固定在水平面上,上端放置一物体(物,体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态。现用竖直向上拉力,F,作,用在物体上,使物体开始向上做匀加速运动,拉力,F,与物体位移,x,关系,如图(b)所表示(,g,=10 m/s,2,),则正确结论是,(),A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态,B.弹簧劲度系数为7.5 N/cmC.物体质量为3 kg,D.物体加速度大小为5 m/s,2,D,9/34,答案,D设初始时弹簧压缩量为,x,0,则,kx,0,=,mg,。设物体加速度为,a,当,物体位移为,x,时,F,+,k,(,x,0,-,x,)-,mg,=,ma,由此可得,F,=,kx,+,ma,弹簧恰好恢复到自,然长度时,物体与弹簧分离,A错误;依据,F,-,x,图像斜率可知,弹簧劲度系,数,k,=5 N/cm,所以B项错误;又当,x,=0时,10 N=,ma,当,x,=4 cm时,30 N-,mg,=,ma,联立可得,m,=2 kg,a,=5 m/s,2,所以C错误,D正确。,10/34,深化拓展,考点一,动力学中图像问题,考点二,连接体问题,考点三,临界极值问题,11/34,深化拓展,考点一动力学中图像问题,牛顿第二定律与图像结合综合问题是高考重点和热点,动力学,中常见图像有,a,-,F,、,a,-,、,F,-,t,、,v,-,t,、,x,-,t,图像等,解答这类问题时,要抓,住图像斜率、截距、面积、交点、拐点等信息,明确因变量与自变量,制约关系,明确物理量改变趋势,进而分析清楚物理过程,写出对应,函数关系,再结合牛顿第二定律和运动学公式分析处理问题。,12/34,1-1,如图,滑块以初速度,v,0,沿表面粗糙且足够长固定斜面,从顶端下,滑,直至速度为零。对于该运动过程,若用,h,、,s,、,v,、,a,分别表示滑块,下降高度、位移、速度和加速度大小,t,表示时间,则以下图像最能正,确描述这一运动规律是,(),B,13/34,答案,B设斜面倾角为,滑块沿斜面下滑时做减速运动,由牛顿第二,定律有,mg,sin,-,mg,cos,=,ma,a,=,g,sin,-,g,cos,所以滑块下滑时加速,度不变,选项D错误;滑块下滑时位移,s,=,v,0,t,+,at,2,选项B正确;滑块下降,高度,h,=,s,sin,=,v,0,sin,t,+,a,sin,t,2,选项A错误;滑块下滑时速度,v,=,v,0,+,at,选项C错误。,14/34,1-2质量为0.1 kg弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程,对应,v,-,t,图像如图所表示。球与水平地面相碰后离开地面时速度大小,为碰撞前3/4。设球受到空气阻力大小恒为,f,取,g,=10 m/s,2,求:,(1)弹性球受到空气阻力,f,大小;,(2)弹性球第一次碰撞后反弹高度,h,。,答案,(1)0.2 N(2),m,15/34,解析,(1)设弹性球第一次下落过程中加速度大小为,a,1,由题图知,a,1,=,=,m/s,2,=8 m/s,2,依据牛顿第二定律得,mg,-,f,=,ma,1,f,=,m,(,g,-,a,1,)=0.2 N,(2)由题图知弹性球第一次抵达地面时速度大小为,v,1,=4 m/s,设球第一,次离开地面时速度大小为,v,2,则,v,2,=,v,1,=3 m/s,第一次离开地面后,设上升过程中球加速度大小为,a,2,则,mg,+,f,=,ma,2,16/34,a,2,=12 m/s,2,于是,有,0-,=-2,a,2,h,解得,h,=,m,17/34,1-3一个物块置于粗糙水平地面上,受到水平拉力,F,随时间,t,改变,关系如图(a)所表示,速度,v,随时间,t,改变关系如图(b)所表示。取,g,=10m/s,2,求:,(1)1 s末物块所受摩擦力大小,F,f1,;,(2)物块在前6 s内位移大小,x,;,(3)物块与水平地面间动摩擦因数,。,18/34,答案,(1)4 N(2)12 m(3)0.4,解析,(1)从题图分析可知,当,t,=1 s时,F,f1,=,F,1,=4 N,(2)由题图(b)知物块在前6 s内位移大小,x,=,m=12 m,(3)从题图(b)中能够看出,在,t,=2 s至,t,=4 s 过程中,物块做匀加速运动,加速度大小为,a,=,=,m/s,2,=2 m/s,2,由牛顿第二定律得,F,2,-,mg,=,ma,又由图可知,F,3,=,F,f3,=,mg,所以,m,=,=,kg=2 kg,=,=,=0.4,19/34,考点二连接体问题,一、两物体加速度相同时,普通采取先整体后隔离方法,2-1如图所表示,一夹子夹住木块,在力,F,作用下向上提升。夹子和木块,质量分别为,mM,夹子与木块两侧间最大静摩擦力均为,f,。若木块,不滑动,力,F,最大值是,(),A.,B.,C.,-(,m,+,M,),g,D.,+(,m,+,M,),g,A,20/34,答案,A对整个系统应用牛顿第二定律:,F,-(,M,+,m,),g,=(,M,+,m,),a,对,M,应用牛顿第二定律:2,f,-,Mg,=,Ma,由联立可得:,F,=,故A正确。,21/34,2-2如图所表示,A,、,B,两物块质量分别为,m,和,M,让它们靠在一起从光,滑斜面顶端由静止开始下滑。已知斜面倾角为,斜面一直保持静,止。则在此过程中物块,B,对物块,A,压力为,(),A.,Mg,sin,B.,Mg,cos,C.0D.(,M,+,m,),g,sin,答案,C因为它们是靠在一起下滑,故,A,、,B,下滑加速度是相同,先对,A,、,B,整体进行受力分析,并应用牛顿第二定律可得,加速度,a,=,g,sin,再对,A,进行受力分析,要使其加速度仍为,a,在沿斜面方向上,B,对,A,压力为0,选项C正确。,C,22/34,二、两物体加速度不一样时,普通采取隔离法,2-3如图所表示,长12 m、质量为50 kg木板置于水平地面上,木板与地,面间动摩擦因数为0.1,开始时质量为50 kg人立于木板左端,木板与,人均静止,当人以 4 m/s,2,加速度匀加速向右奔跑时,(取,g,=10 m/s,2,)求:,1)人在奔跑过程中受到摩擦力大小;,(2)人在奔跑过程中木板加速度;,(3)人从开始奔跑至抵达木板右端所经历时间。,答案,(1)200 N(2)2 m/s,2,方向向左(3)2 s,23/34,解析,(1)设人质量为,m,加速度为,a,1,木板质量为,M,加速度为,a,2,人对,木板摩擦力为,f,(,f,为木板对人摩擦力),则对人有:,f,=,ma,1,=200 N,(2)对木板进行受力分析可知:,f,-,(,M,+,m,),g,=,Ma,2,则:,a,2,=,代入数据解得:,a,2,=2 m/s,2,方向向左,(3)设人从左端跑到右端时间为,t,由运动学公式得:,L,=,a,1,t,2,+a,2,t,2,则:,t,=,代入数据解得:,t,=2 s,24/34,2-4如图所表示装置叫做阿特伍德机,是阿特伍德创制一个著名力,学试验装置,用来研究匀变速直线运动规律。绳子两端物体下落,(上升)加速度总是小于自由落体加速度,g,同自由落体相比,下落相同,高度,所花费时间要长,这使得试验者有足够时间从容地观察、,研究。已知物体,A,、,B,质量相等均为,M,物体,C,质量为,m,轻绳与轻滑,轮间摩擦不计,绳子不可伸长,假如,m,=,M,求:,25/34,(1),物体,B,从静止开始下落一段距离时间与其自由落体下落一样距,离所用时间比值,;,(2)系统由静止释放后运动过程中物体,C,对,B拉力。,答案,(1)3(2),mg,26/34,解析,(1)设物体加速度为,a,绳子张力为,T,对物体,A,:,T,-,Mg,=,Ma,对,B,、,C,整体:(,M,+,m,),g,-,T,=(,M,+,m,),a,解得:,a,=,g,因为,m,=,M,所以,a,=,g,=,g,依据运动学公式:,h,=,at,2,h,=,g,得:,=,=3,所以物体,B,从静止开始下落一段距离时间是其自由落体下落一样,27/34,距离所用时间3倍。,(2)设,B,、,C,间拉力为,F,对,C,物体:,mg,-,F,=,ma,F,=,mg,-,ma,=,mg,由牛顿第三定律知,C,对,B,拉力为,mg,。,28/34,考点三临界极值问题,临界问题解法普通有三种,1.极限法:,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,以到达正确处理问题目标。,2.假设法:,临界问题存在各种可能,尤其是非此即彼两种可能时,或改变,过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解,决问题。,3.,数学方法,:,将物理过程用数学公式来描述,依据数学表示式解出临界条,件。,29/34,3-1如图所表示,质量为,M,木块与水平地面间动摩擦因数为,用大小,为,F,恒力使木块沿地面向右做直线运动,木块,M,可视为质点,则怎样施,力才能使木块产生最大加速度?最大加速度为多少?,答案,看法析,30/34,解析,设当力,F,与水平方向夹角为,时,M,加速度最大,如图所表示,对,M,有,F,cos,-,(,Mg,-,F,sin,)=,Ma,整理得:,a,=,-,g,由上式可知,当cos,+,sin,取最大值时,a,最大,令cos,+,sin,=,A,则:,A,=,31/34,=sin(,+,),其中sin,=,而,A,max,=,与此相对应,=,-,故加速度,a,最大值:,a,max,=,-,g,32/34,3-2如图所表示,一个弹簧台秤放在水平地面上,Q,为与轻弹簧上端连在,一起秤盘,P,为一重物,已知,P,质量,M,=10.5 kg,Q,质量,m,=1.5 kg,弹簧,质量不计,劲度系数,k,=800 N/m,系统处于静止。现给,P,施加一个方向,竖直向上力,F,使它从静止开始向上做匀加速运动,已知在前 0.2 s内,F,为变力,0.2 s以后,F,为恒力。求力,F,最大值与最小值。(取,g,=10 m/s,2,),答案,168 N72 N,33/34,解析,设开始时弹簧压缩量为,x,1,t,=0.2 s时弹簧压缩量为,x,2,物体,P,加,速度为,a,则有,kx,1,=(,M,+,m,),g,kx,2,-,mg,=,ma,x,1,-,x,2,=,at,2,由式得,x,1,=,=0.15 m,由式得,a,=6 m/s,2,F,min,+,kx,1,-(,M,+,m,),g,=(,M,+,m,),a,F,max,-,Mg,=,Ma,得,F,min,=(,M,+,m,),a,=72 N,F,max,=,M,(,g,+,a,)=168 N,34/34,