高考物理复习第三章牛顿运动定律专题3牛顿运动定律的综合应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课.pptx

必备知识,关键能力,核心素养,-,*,-,-,*,-,-,*,-,-,*,-,-,*,-,-,*,-,*,*,专题,3,牛顿运动定律综合应用,1/49,-,2,-,知识梳理,考点自诊,一、超重和失重,1,.,实重和视重,(1),实重,物体实际所受重力,与物体运动状态无关。,(2),视重,弹簧测力计,(,或台秤,),示数。当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计拉力,(,或对台秤压力,),将不再等于物体重力。,2/49,-,3,-,知识梳理,考点自诊,2,.,超重、失重和完全失重比较,3/49,-,4,-,知识梳理,考点自诊,4/49,-,5,-,知识梳理,考点自诊,二、整体法和隔离法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,利用牛顿第二定律对,整体,列方程求解方法。,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。,5/49,-,6,-,知识梳理,考点自诊,3,.,外力和内力,假如以物体系统为研究对象,受到系统之外物体作用力,这些力是该系统受到,外力,而系统内各物体间相互作用力为,内力,。应用牛顿第二定律列方程时不考虑,内力,;,假如把某物体隔离出来作为研究对象,则内力将转换为隔离体,外力,。,6/49,-,7,-,知识梳理,考点自诊,1,.(,湖北浠水县三模,),如图所表示,将物体,A,放在容器,B,中,以某一速度把容器,B,竖直上抛,不计空气阻力,运动过程中容器,B,底面一直保持水平。以下说法正确是,(,),A,.,在上升和下降过程中,A,对,B,压力都一定为零,B,.,上升过程中,A,对,B,压力大于物体,A,受到重力,C,.,下降过程中,A,对,B,压力大于物体,A,受到重力,D,.,在上升和下降过程中,A,对,B,压力都等于物体,A,受到重力,答案,解析,解析,关闭,把容器,B,竖直上抛,A,、,B,物体均处于完全失重状态,在上升和下降过程中,A,对,B,压力都一定为零,选项,A,正确。,答案,解析,关闭,A,7/49,-,8,-,知识梳理,考点自诊,2,.(,黑龙江哈尔滨模拟,),如图所表示,质量为,m,1,和,m,2,两物块放在光滑水平地面上。用轻质弹簧将两物块连接在一起。当用水平力,F,作用在,m,1,上时,两物块均以加速度,a,做匀加速运动,此时,弹簧伸长量为,x,若用水平力,F,作用在,m,1,上时,两物块均以加速度,a=2a,做匀加速运动,此时弹簧伸长量为,x,。则以下关系正确是,(,),A,.F=2F,B,.x2x,C,.F2F,D,.x2x,答案,解析,解析,关闭,把两个物块看作整体,由牛顿第二定律可得,F=,(,m,1,+m,2,),a,F=,(,m,1,+m,2,),a,又,a=,2,a,可得出,F=,2,F,隔离物块,m,2,由牛顿第二定律得,kx=m,2,a,kx=m,2,a,解得,x=,2,x,故,A,正确,B,、,C,、,D,均错误。,答案,解析,关闭,A,8/49,-,9,-,知识梳理,考点自诊,3,.(,福建三明模拟,),如图所表示,木块,A,、,B,静止叠放在光滑水平面上,A,质量为,m,B,质量为,2m,。现施水平力,F,拉,B(,如图甲,),A,、,B,刚好不发生相对滑动,一起沿水平面运动。若改用水平力,F,拉,A(,如图乙,),使,A,、,B,也保持相对静止,一起沿水平面运动,则,F,不得超出),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,9/49,-,10,-,知识梳理,考点自诊,4,.(,多项选择,)(,山东枣庄质检,),如图所表示,甲、乙两车均在光滑水平面上,质量都是,M,人质量都是,m,甲车上人用力,F,推车,乙车上人用等大力,F,拉绳子,(,绳与轮质量和摩擦均不计,),人与车一直保持相对静止。以下说法正确是,(,),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,10/49,-,11,-,命题点一,命题点二,命题点三,对超重、失重了解,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,而在于物体加速度方向,只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。,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。,11/49,-,12,-,命题点一,命题点二,命题点三,例,1,(,广东佛山二模,),广州塔,昵称小蛮腰,总高度达,600,米,游客乘坐观光电梯大约一分钟就能够抵达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在,t=0,时由静止开始上升,a-t,图象如图所表示。则以下相关说法正确是,(,),A,.t=4.5,s,时,电梯处于失重状态,B,.555,s,时间内,绳索拉力最小,C,.t=59.5,s,时,电梯处于超重状态,D,.t=60,s,时,电梯速度恰好为零,答案,解析,解析,关闭,利用,a,-,t,图象可判断,:,t=,4,.,5 s,时,电梯有向上加速度,电梯处于超重状态,则,A,错误,;05 s,时间内,电梯处于超重状态,拉力大于重力,555 s,时间内,电梯处于匀速上升过程,拉力等于重力,5560 s,时间内,电梯处于失重状态,拉力小于重力,总而言之,B,、,C,错误,;,因,a,-,t,图线与,t,轴所围,“,面积,”,代表速度改变量,而图中横轴上方,“,面积,”,与横轴下方,“,面积,”,相等,则电梯速度在,t=,60 s,时为零,D,正确。,答案,解析,关闭,D,12/49,-,13命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨,当物体加速度向上时,处于超重状态,当加速度向下时,处于失重状态,加速度,a=0,时物体处于平衡状态,依据加速度正负分析物体状态。,13/49,-,14,-,命题点一,命题点二,命题点三,判断超重和失重方法,14/49,-,15,-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练,1,.(,多项选择,),有一个大型娱乐器械能够让人体验超重和失重,其环形座舱套在竖直柱子上,由升降机送上几十米高处,然后让座舱自由下落。落到一定位置时,制动系统开启,座舱做减速运动,到地面时刚好停下。以下说法中正确是,(,),A.,座舱自由下落过程中人处于失重状态,B.,座舱自由下落过程中人处于超重状态,C.,座舱减速下落过程中人处于失重状态,D.,座舱减速下落过程中人处于超重状态,答案,解析,解析,关闭,座舱自由下落过程加速度竖直向下,故处于失重状态,A,正确,B,错误。座舱减速下落过程中加速度竖直向上,故处于超重状态,C,错误,D,正确。故选,AD,。,答案,解析,关闭,AD,15/49,-,16,-,命题点一,命题点二,命题点三,2,.(,多项选择,),如图甲所表示,在升降机顶部安装了一个能够显示拉力大小传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一质量为,m,小球,若升降机在匀速运行过程中突然停顿,并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力,F,随时间t,改变图象如图乙所表示,g,为重力加速度,则,(,),A,.,升降机停顿前在向上运动,B,.0t,1,时间内小球处于失重状态,t,1,t,2,时间内小球处于超重状态,C,.t,1,t,3,时间内小球向下运动,速度先增大后减小,D,.t,3,t,4,时间内小球向下运动,速度一直增大,答案,解析,解析,关闭,由题图看出,升降机停顿后弹簧拉力变小,小球向上运动,而小球运动方向与升降机原来运动方向相同,则知升降机停顿前在向上运动,故,A,正确,;0,t,1,时间内拉力小于重力,小球处于失重状态,t,1,t,2,时间内拉力也小于重力,小球也处于失重状态,故,B,错误,;,t,1,时刻弹簧处于原长状态t,1,t,3,时间内小球向上运动,t,3,时刻小球抵达最高点,弹簧处于压缩状态,小球所受协力方向向下,与速度方向相反,速度减小,C,错误,;,t,3,t,4,时间内小球向下运动,重力做正功,弹簧弹力也做正功,小球动能增大,速度增大,D,正确。,答案,解析,关闭,AD,16/49,-,17,-,命题点一,命题点二,命题点三,连接体问题,整体法和隔离法选取标准,1,.,整体法选取标准,:,若连接体内各物体含有相同加速度,且不需要求物体之间作用力时,能够把它们看成一个整体,分析整体受到合外力,应用牛顿第二定律求出加速度,(,或其它未知量,),。,2,.,隔离法选取标准,:,若连接体内各物体加速度不相同,或者要求出系统内各物体之间作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解。,3,.,整体法、隔离法交替利用,:,若连接体内各物体含有相同加速度,且要求物体之间作用力时,能够先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取适当研究对象,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,”,。,17/49,-,18,-,命题点一,命题点二,命题点三,例,2,(,福建福州二模,),如图所表示,有材料相同,P,、,Q,两物块经过轻绳相连,并在拉力,F,作用下沿斜面向上运动,轻绳与拉力,F,方向均平行于斜面。当拉力,F,一定时,Q,受到绳拉力,(,),A,.,与斜面倾角相关,B,.,与动摩擦因数相关,C,.,与系统运动状态相关,D,.,仅与两物块质量相关,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,18/49,-,19,-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨,先对整体分析,利用牛顿第二定律求出整体加速度,再隔离对,Q,分析,利用牛顿第二定律求出绳子拉力大小,从而判断拉力大小与什么原因相关。,19/49,-,20,-,命题点一,命题点二,命题点三,例,3,如图所表示,车厢里悬挂着两个质量不一样小球,上面球比下面球质量大,当车厢向右做匀加速运动,(,空气阻力不计,),时,以下各图中正确是,(,),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,20/49,-,21命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨,分别对两个小球进行受力分析,依据竖直方向平衡,水平方向做匀加速运动列式,即可求解。,正确地选取研究对象是解题首要步骤,搞清各物体之间哪些属于连接体,哪些物体应该单独分析,并分别确定出它们加速度,然后依据牛顿运动定律列方程求解。,21/49,-,22,-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练,3,.(,河北衡水中学一调,),如图所表示,n,个质量为,m,相同木块并列放在水平面上,木块跟水平面间动摩擦因数为,当对,1,木块施加一个水平向右推力,F,时,木块加速运动,木块,5,对木块,4,压力大小为,(,),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,22/49,-,23,-,命题点一,命题点二,命题点三,4,.,趣味运动会上运动员手持网球球拍托球沿水平面匀加速跑,设球拍和球质量分别为,M,、,m,球拍平面和水平面之间夹角为,球拍与球保持相对静止,它们间摩擦力及空气阻力不计,则,(,),A,.,运动员加速度为,g,tan,B,.,球拍对球作用力为,mg,C,.,运动员对球拍作用力为,(M+m)g,cos,D,.,若加速度大于,g,sin,球一定沿球拍向上运动,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,23/49,-,24,-,命题点一,命题点二,命题点三,动力学中临界极值问题,1,.,临界值或极值条件标志,(1),有些题目中有,“,刚好,”“恰好,”“,恰好,”,等字眼,显著表明题述过程存在着临界点,;,(2),若题目中有,“,取值范围,”“,多长时间,”“,多大距离,”,等词语,表明题述过程存在着,“,起止点,”,而这些起止点往往就对应临界状态,;,(3),若题目中有,“,最大,”“,最小,”“,至多,”“,最少,”,等字眼,表明题述过程存在着极值,这个极值点往往是临界点,;,(4),若题目要求,“,最终加速度,”“,稳定加速度,”,等,即是求收尾加速度或收尾速度。,24/49,-,25,-,命题点一,命题点二,命题点三,2,.,处理临界问题三种方法,25/49,-,26,-,命题点一,命题点二,命题点三,例,4,(,河北衡水中学二调,),如图所表示,在光滑水平面上有一辆小车,A,其质量为,m,A,=2.0,kg,小车上放一个物体其质量为,m,B,=1.0,kg,。如图甲所表示,给,B,一个水平推力,F,当,F,增大到稍大于,3.0,N,时,A,、,B,开始相对滑动。假如撤去,F,对,A,施加一水平推力,F,如图乙所表示。要使,A,、,B,不相对滑动,则,F,最大值,F,max,为,(,),A.,2,.,0,N,B.,3,.,0,N,C.,6,.,0,N,D.,9,.,0,N,答案,解析,解析,关闭,依据题图甲所表示,设,A,、,B,间静摩擦力到达最大值,F,fmax,时,系统加速度为,a,。,依据牛顿第二定律,对A,、,B,整体有,F=,(,m,A,+m,B,),a,对,A,有,F,fmax,=m,A,a,代入数据解得,F,fmax,=,2,.,0 N,。,依据题图乙所表示情况,设,A,、,B,刚开始滑动时系统加速度为,a,依据牛顿第二定律得,:,以,B,为研究对象有,F,fmax,=m,B,a,以,A,、,B,整体为研究对象,有,F,max,=,(,m,A,+m,B,),a,代入数据解得,F,max,=,6,.,0 N,。故,C,正确。,答案,解析,关闭,C,26/49,-,27,-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨,在图甲中,对整体分析,求出整体加速度,隔离对,A,分析,依据牛顿第二定律求出,A,、,B,间最大静摩擦力。在图乙中,隔离对,B,分析,求出最大加速度,再对整体分析,依据牛顿第二定律求出,F,最大值,F,max,。,27/49,-,28,-,命题点一,命题点二,命题点三,例,5,(,江西赣州月考,),一弹簧一端固定在倾角为,37,光滑斜面底端,另一端拴住质量为,m,1,=4,kg,物块,P,Q,为一重物,已知,Q,质量为,m,2,=8,kg,弹簧质量不计,劲度系数,k=600,N/m,系统处于静止,如图所表示。现给,Q,施加一个方向沿斜面向上力,F,使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动,已知在前,0.2,s,时间内,F,为变力,0.2,s,以后,F,为恒力,(g,取,10,m/s,2,),。求,:,(1),物体做匀加速运动加速度大小,;,(2)F,最大值与最小值。,28/49,-,29,-,命题点一,命题点二,命题点三,答案,:,(1)3 m/s,2,(2),最大值,72 N,最小值,36 N,解析,:,(1),设刚开始时弹簧压缩量为,x,0,在沿斜面方向上有,(,m,1,+m,2,),g,sin,=kx,0,因为在前,0,.,2,s,时间内,F,为变力,0,.,2,s,以后,F,为恒力,所以在,0,.,2,s,时,P,对,Q,作用力为,0,由牛顿第二定律知,沿斜面方向上有,kx,1,-m,1,g,sin,=m,1,a,前,0,.,2,s,时间内,P,、,Q,向上运动距离,x,0,-x,1,=at,2,联立各式解得,a=,3,m/s,2,(2),当,P,、,Q,开始运动时拉力最小,此时有,F,min,=,(,m,1,+m,2,),a=,36,N,当,P,、,Q,分离时拉力最大,此时有,F,max,=m,2,(,a+g,sin,),=,72,N,29/49,-,30,-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨,先依据平衡条件求出弹簧开始压缩量,因为在前,0.2,s,时间内,F,为变力,0.2,s,以后,F,为恒力,所以在,0.2,s,时,P,对,Q,作用力为,0,由牛顿第二定律求出匀加速运动加速度,当,P,、,Q,开始运动时拉力最小,当,P,、,Q,分离时拉力最大,依据牛顿第二定律即可求解。,30/49,-,31,-,命题点一,命题点二,命题点三,动力学中极值问题临界条件和处理方法,1,.“,四种,”,经典临界条件,(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,则发生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程度,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),加速度改变时,速度到达最值临界条件,:,加速度变为,0时。,31/49,-,32,-,命题点一,命题点二,命题点三,2,.“,四种,”,经典数学方法,(1),三角函数法,;,(2),依据临界条件列不等式法,;,(3),利用二次函数判别式法,;,(4),极限法。,32/49,-,33,-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练,5,.(,多项选择,),如图所表示,A,、,B,两物体质量分别为,2m,和,m,静止叠放在水平地面上。,A,、,B,间动摩擦因数为,B,与地面间动摩擦因数为,。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为,g,。现对,A,施加一水平拉力,F,则,(,),A,.,当,FM,2,则,v,1,v,2,B,.,若,F,1,=F,2,M1,M,2,则,v,1,F,2,则,v,1,v,2,D,.,若,M,1,=M,2,F,1,v,2,AD,41/49,-,42,-,模型建立,典例示范,变式训练,解析,:,首先看,F,1,=F,2,时情况,:,由题很轻易得到两物块所受摩擦力大小是相等,所以两物块加速度相同,我们设两物块加速度大小为,a,对于,M,1,、,M,2,滑动摩擦力即为它们协力,设,M,1,加速度大小,其中,m,为物块质量。设板长度为,L,它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时,:,若,M,1,M,2,a,1,a,2,所以得,t,1,t,2,M,1,速度为,v,1,=a,1,t,1,M,2,速度为,v,2,=a,2,t,2,则,v,1,v,2,故,A,正确,;,若,M,1,a,2,所以得,t,1,t,2,M,1,速度为,v,1,=a,1,t,1,M,2,速度为,v,2,=a,2,t,2,则,v,1,v,2,故,B,错误,;,42/49,-,43,-,模型建立,典例示范,变式训练,若,F,1,F,2,、,M,1,=M,2,依据受力分析和牛顿第二定律,则,M,1,上物块加速度大于,M,2,上物块加速度,即,a,a,a,b,因为,M,1,=M,2,所以,M,1,、,M,2,加速度相同,设,M,1,、,M,2,加速度为,a,。它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时,:,因为,a,a,a,b,所以得,t1,t,2,则,v,1,v,2,故,C,错误,;,若,F,1,F,2,、,M,1,=M,2,a,a,v,2,故,D,正确。,43/49,-,44,-,模型建立,典例示范,变式训练,2,.,如图所表示,光滑水平面上静止放置质量,M=2,kg,长,L=1.20,m,长木板,A,离板右端,s,0,=0.18,m,处放置质量,m=1,kg,小物块,B,A,与,B,间动摩擦因数,=0.4,在板右端正上方悬挂一个挡板。现在木板,A,上加一水平向右力,F,使,B,与挡板发生碰撞,碰后瞬间马上撤去力,F,和挡板,假设碰撞前后瞬间,A,速度不变,B,速度大小不变、方向反向。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,B,宽度可忽略,g,取,10,m/s,2,。求,:,(1),若,B,与挡板发生碰撞前,A,、,B,恰好不发生相对滑动,力,F,为多大,?,(2),若,F=16,N,经历以上过程,B,能否从,A,上掉下,?,若不能,B,最终停在,A,上何处,?,44/49,-,45,-,模型建立,典例示范,变式训练,答案,:,(1)12 N,(2),B,最终停在,A,板上离板右端,1,.,02 m,处,解析,:,(1),A,、,B,恰好不发生相对滑动,A,、,B,间摩擦力到达最大静摩擦力。依据牛顿第二定律有,:,对,B,:,mg=ma,1,对,A,、,B,整体,:,F=,(,m+M,),a,1,代入数据得,F=,12N,(2),当,F=,16,N12,N,时,碰前,A,、,B,在,F,作用下发生相对滑动,B,与挡板碰前速度为,v,1,=a,1,t,1,对,A,:,F-mg=Ma,2,A,与挡板碰前速度为,v,2,=a,2,t,1,碰后,:,B,加速度仍为,a,1,45/49,-,46,-,模型建立,典例示范,变式训练,对,A,:,mg=Ma,3,二者共速时,v,2,-a,3,t,2,=-v,1,+a,1,t,2,A,、,B,整个过程,v,-,t,如图所表示,碰前,B,相对,A,发生相对位移,s,1,为图中,OSQ,面积,则有,整个过程,B,相对,A,发生相对位移为,s=,s,1,+,s,2,代入数据解得s=,0,.,84,m,s+s,0,=,0,.,84,m+0.18,m=1.02,m,故,B,最终停在距,A,右端处,46/49,-,47,-,模型建立,典例示范,变式训练,3,.(,山东枣庄质检,),如图所表示,一质量为,M=10,kg,长为,L=2,m,木板放在水平地面上,已知木板与地面间动摩擦因数为,1,=0.1,在此木板右端上还有一质量为,m=4,kg,小物块,且视小物块为质点,木板厚度不计。今对木板突然施加一个,F=24,N,水平向右拉力,g,取,10,m/s,2,。,(1),若木板上表面光滑,则小物块经多长时间将离开木板,?,(2),若小物块与木板间动摩擦因数为,、小物块与地面间动摩擦因数为,2,小物块相对木板滑动且对地面总位移,s=3,m,求,值。,47/49,-,48,-,模型建立,典例示范,变式训练,答案,:,(1)2 s,(2)0,.,042,解析,:,(1),对木板受力分析,由牛顿第二定律得,F-,1,(,M+m,),g=Ma,由运动学公式,得,L=at,2,代入数据解得,t=,2,s,(2),以物块为研究对象,在木板上时,:,mg=ma,1,在地面上时,:2,mg=ma,2,设物块从木板上滑下时速度为,v,1,物块在木板上和地面上位移分别为,x,1,、,x,2,则,而且满足,s=x,1,+x,2,=,3,m,联立,解得,x,1,=,2,m,48/49,-,49,-,模型建立,典例示范,变式训练,设物块在木板上滑行时间为,t,1,49/49,