高考物理复习第三章牛顿运动定律第三课时牛顿运动定律的应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课件.pptx

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,*,*,*,第3课时牛顿运动定律应用,1/55,回扣教材,考点扫描,真题在线,2/55,回扣教材梳理知识,夯基础,知识整合,一、超重、失重和完全失重比较,大于,超重现象,失重现象,完全失重现象,概念,物体对支持物压力(或对悬挂物拉力),物体所受重力现象,物体对支持物压力(或对悬挂物拉力)物体所受重力现象,物体对支持物压力(或对悬挂物拉力).现象,产生,条件,物体加速度方向,物体加速度方向,.,物体加速度方向 ,大小为 .,原理,方程,F-mg=ma,F=,.,mg-F=ma,F=,.,mg-F=ma=mg,F=运动,状态,上升或,下降,下降或,.,上升,以a=g,下降或,上升,小于,等于零,竖直向上,竖直向下,竖直向下,g,mg+ma,mg-ma,0,加速,减速,加速,减速,加速,减速,3/55,加速度,二、牛顿运动定律应用,1.整体法:,当相互作用系统内各物体,相同时,能够把系统内全部物体看成一个,分析其受力和运动情况,利用牛顿第二定律对,列方程求解方法.,2.隔离法,:在相互作用系统内,把某个物体从系统中,出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律对,出来物体列方程求解方法.,3.外力和内力,(1)假如以物体系统为研究对象,所受系统之外物体作用力是该系统受到,而系统内各物体间相互作用力为2)应用牛顿第二定律对整体列方程时不考虑,.假如把某物体隔离出来作为研究对象,则内力转变为物体,.,整体,整体,隔离,隔离,外力,内力,内力,外力,4/55,问题思索,必修1P,88,图4.7-3,答案:,(1)mgm(g+a),1.如图所表示,人质量为m,站在体重计上随电梯运动.,(1)当电梯以加速度a加速上升或以加速度a减速下降时,人重力是多少?体重计示数F是多少?,解析,:,(1)沿竖直向上方向建立坐标轴Oy,依据牛顿第二定律有F-G=ma,得出F=G+ma=m(g+a),由牛顿第三定律可知F=m(g+a),即体重计示数为m(g+a),人重力为mg.,5/55,(2)当电梯以加速度a加速下降或以加速度a减速上升时,体重计示数F又是多大?,解析,:,(2)依据牛顿第二定律有G-F=ma,得出F=G-ma=m(g-a),由牛顿第三定律可知F=m(g-a),即体重计示数为m(g-a).,答案:,(2)m(g-a),6/55,2,.(必修1P,90,例题3改编),以10 m/s速度从地面竖直向上抛出一个物体,空气阻力忽略不计.,(1)从受力角度分析竖直上抛运动加速度有什么特点?,竖直上抛运动是什么性质运动?,(2)分别计算1.0 s,1.6 s时物体速度(取g=10 m/s,2,).,解析,:,(1)物体在竖直上抛运动过程中只受重力作用,所以加速度就是重力加速度,大小、方向不变.因为物体初速度、加速度都沿竖直方向,所以它运动不可能偏离竖直方向,所以竖直上抛运动是匀变速直线运动.,(2)以地面为原点,竖直向上建立坐标轴Ox,如图所表示,则初速度v,0,=10 m/s,加速度a=-g=-10 m/s,2,t,1,=1.0 s,t,2,=1.6 s.则,v,1,=v,0,+at,1,v,2,=v,0,+at,2,得出v,1,=0,v,2,=-6 m/s.,“-”号表示物体速度方向竖直向下,答案:,(1)加速度不变匀变速直线运动,(2)06 m/s,方向竖直向下,7/55,(3)若将两个物体叠放在一起,以10 m/s速度从地面竖直向上抛出,则在空中时两物体间相互作用力是多大?,解析,:,(3)因为两个物体在空中时都含有竖直向下加速度g,它们都处于完全失重状态,物体间无相互作用力.,答案:,(3)无相互作用力,8/55,考点扫描重点透析,通热点,考点一对超重、失重了解,关键点透析,1.不论超重、失重或完全失重,物体重力都不变,只是“视重”改变.,2.物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而在于物体是含有向上加速度(或加速度分量)还是向下加速度(或加速度分量).,3.当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g加速度效果,不再有其它效果.此时,日常一切由重力产生物理现象都会完全消失,如物体悬浮空中、天平失效、液体不再产生压强和浮力、“天宫二号”中航天员躺着和站着睡觉一样舒适等.,9/55,典例突破,【例1】,(合肥质检),据某网站消息,安徽凤阳县7岁“大力士”杨金龙知名后,南京、天津等地很多体育专业学校纷纷向他抛出橄榄枝.最终,在安徽省举重队推荐下小金龙选择了铜陵市业余体校举重队,教练盛红星称,在省队测试时候,小金龙不但举起45 kg杠铃,还背起体重高达120 kg王军教练,简直能“秒杀同龄施瓦辛格”,g=10 m/s,2,请计算:,(1)在以a,1,=2 m/s,2,匀加速下降电梯中小金龙能举起杠铃质量是多少?,(2)在以a,2,=2 m/s,2,匀加速上升电梯中小金龙能背起质量又是多少?,【审题指导】,题干关键,隐含信息举起45 kg杠铃,举物体时最大“举力”可达450 N,背起120 kg教练,背负物体时最大支持力可达1 200 N,在以a1=2 m/s2匀加速下降电梯中,电梯中杆铃受到协力竖直向下,在以a2=2 m/s2匀加速上升电梯中,电梯中被背物体受到协力竖直向上,10/55,解析,:,(1)小金龙能举起45 kg杠铃,说明其最大“举力”是F,1,=,mg=450 N,在以a,1,=2 m/s,2,匀加速下降电梯中,设其能举起杠铃质量为m,1,则有m,1,g-F,1,=m,1,a,1,解得m,1,=56.25 kg.,(2)小金龙能背起120 kg王军,说明其背负最大力可达F,2,=Mg=1 200 N,在以a,2,=2 m/s,2,匀加速上升电梯中,设其能背起质量为m,2,则有F,2,-m,2,g=,m,2,a,2,解得m,2,=100 kg.,答案:,(1)56.25 kg(2)100 kg,11/55,题后反思,超重、失重问题求解思绪,(1)不论是超重还是失重问题,其实质均是竖直方向上存在加速度,所以,在竖直方向上均应用牛顿第二定律列式求解.,(2)先要对物体进行受力分析,一定要找准竖直方向上受力情况,必要时应利用正交分解法分析倾斜受力,然后依据加速度情况结合牛顿第二定律列出方程组求解.,12/55,1,.由“视重”判断超、失重,(河北邯郸模拟),在箱式电梯里台秤秤盘上放着一物体,当电梯静止时,台秤照片如图甲所表示,在电梯开启后一段过程中,某人在不一样时刻拍了乙、丙、丁三张照片,如图所表示.从这三张照片可判定(),A.拍摄乙照片时,电梯一定处于加速下降状态,B.拍摄丙照片时,电梯可能处于减速上升状态,C.拍摄丙照片时,电梯可能处于加速上升状态,D.拍摄丁照片时,电梯可能处于减速上升状态,即时巩固,D,解析,:,甲照片中电梯静止不动,压力等于重力;乙照片中压力大于重力,处于超重状态,加速度向上,可能加速上升,也可能减速下降,故选项A错误;丙照片中压力等于重力,加速度为零,电梯做匀速运动,故选项B,C错误;丁照片中压力小于重力,处于失重状态,加速度向下,电梯可能处于减速上升状态,也可能处于加速下降状态,故选项D正确.,13/55,2.,超重、失重问题分析和计算,(多项选择),北京欢乐谷游乐场天地双雄是当前亚洲唯一双塔太空梭.它是能体验强烈失重、超重感觉娱乐设施,先把乘有十多人座舱送到76 m高地方,让座舱自由落下,当落到离地面28 m时制动系统开始开启,座舱匀减速运动到地面时刚好停顿.若某游客手中托着质量为1 kg饮料瓶进行这个游戏,g取9.8 m/s,2,则(),A.当座舱落到离地面高度为40 m位置时,饮料瓶对手作用力大于9.8 N,B.当座舱落到离地面高度为40 m位置时,饮料瓶对手作用力为零,C.当座舱落到离地面高度为15 m位置时,饮料瓶对手作用力小于9.8 N,D.当座舱落到离地面高度为15 m位置时,手要用26.6 N力才能托住饮料瓶,BD,14/55,15/55,考点二动力学中连接体问题,关键点透析,1.连接体分类,依据两物体之间相互连接媒介不一样,常见连接体能够分为三大类.,(1)绳(杆)连接:两个物体经过轻绳或轻杆作用连接在一起;,(2)弹簧连接:两个物体经过弹簧作用连接在一起;,(3)接触连接:两个物体经过接触面弹力或摩擦力作用连接在一起;,(4)滑轮连接:两个物体由细绳经过滑轮(定、动滑轮)连接.,2.连接体运动特点,轻绳轻绳在伸直状态下,两端连接体沿绳方向速度总是相等.,轻杆轻杆平动时,连接体含有相同平动速度;轻杆转动时,连接体含有相同角速度,而线速度与转动半径成正比.,轻弹簧在弹簧发生形变过程中,两端连接体速率不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体速率相等.,16/55,3.解题思绪,动力学问题包括多个物体时,各物体既相互独立,又经过内力相互联络.处理各物体加速度都相同连接体问题时,整体法与隔离法往往交叉使用,普通思绪是:,(1)求内力时,先用整体法求加速度,再用隔离法求物体间作用力.,(2)求外力时,先用隔离法求加速度,再用整体法求整体受到外加作用力.,17/55,典例突破,【例2】,(海南卷,13),水平地面上有质量分别为m和4m物块A和B,二者与地面间动摩擦因数均为.细绳一端固定,另一端跨过轻质动滑轮与A相连,动滑轮与B相连,如图所表示.初始时,绳处于水平拉直状态.若物块A在水平向右恒力F作用下向右移动了距离x,重力加速度大小为g.求:,(1)物块B克服摩擦力所做功;,关键点拨,(1)施加恒力F后物块A位移是物块B位移2倍.,解析,:,(1)物块A移动了距离x,则物块B移动距离为x,1,=x,物块B受到摩擦力大小为F,f,=4mg,物块B克服摩擦力所做功为W=F,f,x,1,=2mgx.,答案:,(1)2mgx,18/55,(2)物块A,B加速度大小.,关键点拨,(2)细绳跨过滑轮,细绳中各处张力大小相等.,19/55,题后反思,处理滑轮类连接体问题注意关键点,(1)细绳跨过滑轮时,绳中各处张力处处相同.,(2)两物体经过定滑轮连接时,其速度、加速度大小相等,方向不一样;两物体经过动滑轮连接时,绳对滑轮作用力F2FT(FT为绳张力),两物体间位移、速度、加速度关系由几何关系确定.,20/55,1,.接触连接中动力学问题,如图所表示,质量为M木楔ABC静置于粗糙水平面上,在斜面顶端将一质量为m物体,以一定初速度从A点沿平行斜面方向推出,物体m沿斜面向下做减速运动,在减速运动过程中,以下相关说法中正确是(),A.地面对木楔支持力大于(M+m)g,B.地面对木楔支持力小于(M+m)g,C.地面对木楔支持力等于(M+m)g,D.地面对木楔摩擦力为0,即时巩固,解析,:,因为物体m沿斜面向下做减速运动,则物体加速度方向与运动方向相反,即沿斜面向上,则其沿竖直向上方向有分量,故木楔与物体组成系统处于超重状态,即水平面支持力大于系统重力,则选项A正确,B,C错误;同理可知,加速度沿水平方向分量向右,说明地面对木楔摩擦力方向水平向右,故选项D错误.,A,21/55,2.,导学号 00622180,隔离法处理连接体问题,(石家庄二模),如图所表示,质量均为m=3 kg物块A,B紧挨着放置在粗糙水平地面上,物块A左侧连接一劲度系数为k=100 N/m轻质弹簧,弹簧另一端固定在竖直墙壁上.开始时两物块压紧弹簧并恰好处于静止状态,现使物块B在水平外力F作用下向右做加速度a=2 m/s,2,匀加速直线运动直至与A分离,已知两物块与地面动摩擦因数均为=0.5,g=10 m/s,2,.求:,(1)物块A,B分离时,所加外力F大小;,解析,:,(1)物块A,B分离时,对B有:,F-mg=ma,解得F=21 N.,答案:,(1)21 N,22/55,(2)物块A,B由静止开始运动到分离所用时间.,解析,:,(2)开始时,对A,B整体有:,kx,1,=2mg,B与A分离时,对A有:,kx,2,-mg=ma,此过程中x,1,-x,2,=at,2,解得t=0.3 s.,答案:,(2)0.3 s,23/55,考点三动力学中临界极值问题,关键点透析,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.,2.产生临界问题条件,(1)两物体脱离临界条件:弹力F,N,=0,加速度相同,速度相同.,(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,静摩擦力到达最大值.,(3)绳子拉断与松弛临界条件:绳子断时,绳中张力等于它所能承受最大张力,绳子松弛时,张力F,T,=0.,24/55,3.临界问题惯用解法,(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,往往用假设法处理问题.,(3)数学方法:将物理过程转化为数学公式,依据数学表示式解出临界条件.,25/55,典例突破,【例3】,如图所表示,一轻质弹簧一端固定于倾角=30光滑斜面顶端,另一端系有质量m=0.5 kg小球,小球被一垂直于斜面挡板挡住,此时弹簧恰好为自然长度.现使挡板以恒定加速度a=2 m/s,2,沿斜面向下运动(斜面足够长),已知弹簧劲度系数k=50 N/m,g取10 m/s,2,.,(1)求小球开始运动时挡板对小球弹力大小;,(2)求小球从开始运动到与挡板分离时弹簧伸长量.,26/55,【审题图示】,解析,:,(1)设小球开始运动时受挡板作用力为F,1,此时弹簧对小球作用力为零,由牛顿第二定律有,mgsin -F,1,=ma,得F,1,=1.5 N.,27/55,答案:,(1)1.5 N (2)3 cm,28/55,题后反思,对接触与脱离临界条件了解,(1)两物体接触过程中,其间存在弹力;同时不能忽略两物体含有相同速度和加速度.,(2)两物体脱离瞬间弹力恰好消失;同时不能忽略两物体速度和加速度依然相同.,29/55,1.,相对滑动临界条件,(东北三省三校模拟),如图所表示,物块A放在木板B上,A,B质量均为m,A,B之间动摩擦因数为,B与地面之间动摩擦因数为 ,已知A,B之间和B与地面之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力.若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A加速度为a,1,;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B加速度为a,2,则a,1,与a,2,之比为(),A.11 B.23 C.13 D.32,即时巩固,C,30/55,31/55,解析,:,以猴子为研究对象,有F,T,-mg=ma,以重物为研究对象,有F,T,+F,N,=Mg,若重物不离开地面,则有F,N,0,联立以上各式,解得a ,即a4 m/s,2,选项C正确.,2.,导学号 00622181,有没有挤压临界条件,一条不可伸长轻绳跨过质量可忽略不计定滑轮,绳一端系一质量M=14 kg重物,重物静止于地面上,有一质量m=10 kg猴子,从绳另一端沿绳上爬.如图所表示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面条件下,猴子向上爬最大加速度为(取g=10 m/s,2,)(),A.2.5 m/s,2,B.5 m/s,2,C.4 m/s,2,D.0.5 m/s,2,C,32/55,3.,导学号 00622182,细绳是否拉断临界条件,如图所表示,一条轻绳上端系在车左上角A点,另一条轻绳一端系在车左端B点,B点在A点正下方,A,B距离为b,两条轻绳另一端在C点相连并系一个质量为m小球,轻绳AC长度为 b,轻绳BC长度为b.两条轻绳能够承受最大拉力均为2mg.,(1)轻绳BC刚好被拉直时,车加速度是多大?(要求画出受力图),答案:,看法析,33/55,(2)在不拉断轻绳前提下,求车向左运动最大加速度是多大?(要求画出受力图),答案:,看法析,解析：,(2)小车向左加速度增大,AB,BC绳方向不变,所以AC轻绳拉力不变,BC轻绳拉力变大,BC轻绳拉力最大时,小车向左加速度最大,小球受力如图(乙)所表示.,由牛顿第二定律,得,F,Tm,+mgtan=ma,m,.,因这时F,Tm,=2mg,所以最大加速度为a,m,=3g.,34/55,考点四“滑块滑板”模型,关键点透析,35/55,36/55,题组例练,1.,滑块与滑板间相对静止与相对运动分析,(陕西西安期中),如图(甲)所表示,静止在光滑水平面上长木板B(长木板足够长)左端放着小物块A.某时刻,A受到水平向右外力F作用,F随时间t改变规律如图(乙)所表示,即F=kt,其中k为已知常数.若物体之间滑动摩擦力F,f,大小等于最大静摩擦力,且A,B质量相等,则以下图中能够定性地描述长木板B运动v,-t图像是(),B,37/55,38/55,2.,导学号 00622183,结合运动图像处理“滑块滑板”问题,(,山东潍坊模拟),如图(甲)所表示,质量M=3 kg同种木材制作木板P上表面由倾角=37斜面BC和水平面AB组成,斜面和水平面平滑对接于B点.木板右侧靠在竖直墙壁上,地面光滑.t=0时,质量m=1 kg小滑块Q从斜面顶点C由静止释放,2 s后抵达B点,其运动v-t图线如图(乙)所表示.取sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s,2,.求:,(1)斜面BC长度;,答案:,(1)9.6 m,39/55,(2)t=6.8 s时,木板P与滑块Q速度大小.,答案:,(2)2.4 m/s2.4 m/s,40/55,3.,导学号 00622184,滑块滑板模型在实际中应用,(四川卷,10),避险车道是防止恶性交通事故主要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图竖直平面内,制动坡床视为水平面夹角为斜面.一辆长12 m载有货物货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床,当车速为23 m/s时,车尾位于制动坡床底端,货物开始在车厢内向车头滑动,当货物在车厢内滑动了4 m时,车头距制动坡床顶端38 m,再过一段时间,货车停顿.已知货车质量是货物质量4倍,货物与车厢间动摩擦因数为0.4;货车在制动坡床上运动受到坡床阻力大小为货车和货物总重0.44倍.货物与货车分别视为小滑块和平板,取cos=1,sin=0.1,g=10 m/s,2,.求:,(1)货物在车厢内滑动时加速度大小和方向;,41/55,解析,:,(1)设货物质量为m,货物在车厢内滑动过程中,货物与车厢动摩擦因数=0.4,受摩擦力大小为f,加速度大小为a,1,则,f+mgsin=ma,1,f=mgcos,联立并代入数据得a,1,=5 m/s,2,a,1,方向沿制动坡床向下.,答案:,1)5 m/s,2,方向沿制动坡床向下,42/55,解析,:,(2)设货车质量为M,车尾位于制动坡床底端时车速为v=23 m/s.货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s,0,=38 m过程中,用时为t,货物相对制动坡床运动距离为s,1,在车厢内滑动距离s=4 m,货车加速度大小为a,2,货车相对制动坡床运动距离为s,2,.货车受到制动坡床阻力大小为F,F是货车和货物总重k倍,k=0.44,货车长度l,0,=12 m,制动坡床长度为l,则,Mgsin+F-f=Ma,2,F=k(m+M)g,s,1,=vt-a,1,t,2,s,2,=vt-a,2,t,2,s=s,1,-s,2,l=l,0,+s0,+s,2,联立并代入数据得,l=98 m.,答案:,(2)98 m,(2)制动坡床长度.,43/55,真题在线体验高考,提素能,1,.(全国卷,20)(多项选择),在一东西向水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩连接好车厢.当机车在东边拉着这列车厢以大小为a加速度向东行驶时,连接某两相邻车厢挂钩P和Q间拉力大小为F;当机车在西边拉着车厢以大小为 a加速度向西行驶时,P和Q间拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢节数可能为(),A.8 B.10 C.15 D.18,BC,44/55,2,.(全国新课标卷,21),如图所表示,在光滑水平面上有一质量为m,1,足够长木板,其上叠放一质量为m,2,木块.假定木块和木板之间最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.现给木块施加一随时间t增大水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度大小分别为a,1,和a,2,以下反应a,1,和a,2,改变图线中正确是(),A,45/55,46/55,3.,(江苏卷,6)(多项选择),一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t改变图线如图所表示,以竖直向上为a正方向,则人对地板压力(),A.t=2 s时最大 B.t=2 s时最小,C.t=8.5 s时最大D.t=8.5 s时最小,解析,:,地板对人支持力F,N,=mg+ma,t=2 s时,a有正最大值,此时F,N,最大,A正确,B错误;t8.5 s时,a有负最大值,此时F,N,最小,C错误,D正确.,AD,47/55,4,.(重庆卷,5),若货物随升降机运动v-t图像如图所表示(竖直向上为正),则货物受到升降机支持力F与时间t关系图像可能是(),B,解析,:,由v-t图像可知,有两段时间匀速运动,支持力等于重力,由牛顿第二定律F-mg=ma知,加速度为负时,处于失重状态,支持力小于重力;加速度为正时,处于超重状态,支持力大于重力,所以B项正确.,48/55,5,.(北京卷,18),应用物理知识分析生活中常见现象,能够使物理学习愈加有趣和深入.比如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出.对此现象分析正确是()A.手托物体向上运动过程中,物体一直处于超重状态,B.手托物体向上运动过程中,物体一直处于失重状态,C.在物体离开手瞬间,物体加速度大于重力加速度,D.在物体离开手瞬间,手加速度大于重力加速度,D,解析,:,手托物体由静止开始向上运动,一定先做加速运动,物体处于超重状态;而后可能匀速上升,也可能减速上升,选项A、B错误;在物体离开手瞬间,二者分离,不计空气阻力,物体只受重力,物体加速度一定等于重力加速度;要使手和物体分离,手向下加速度一定大于物体向下加速度,即手加速度大于重力加速度,选项C错误,D正确.,49/55,BCD,50/55,51/55,7,.(全国卷,25),一长木板置于粗糙水平地面上,木板左端放置一小物块;在木板右方有一墙壁,木板右端与墙壁距离为4.5 m,如图(a)所表示.t=0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向右运动,直至t=1 s时木板与墙壁碰撞(碰撞时间极短).碰撞前后木板速度大小不变,方向相反;运动过程中小物块一直未离开木板.已知碰撞后1 s时间内小物块v,-t图线如图(b)所表示.木板质量是小物块质量15倍,重力加速度大小g取10 m/s,2,.求:,图(a)图(b),(1)木板与地面间动摩擦因数,1,及小物块与木板间动摩擦因数,2,;,52/55,答案:,(1)0.10.4,53/55,(2)木板最小长度;,答案:,(2)6.0 m,54/55,(3)木板右端离墙壁最终距离.,答案:,(3)6.5 m,55/55,