高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第三講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用破題致勝?gòu)?fù)習(xí)檢測(cè)新人教版.docx

第三講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用自主復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)1超重和失重1.實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受到的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)_(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧秤的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體，此時(shí)彈簧秤的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)稱做物體的視重2超重、失重、完全失重超重失重完全失重定義物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 物體所受重力的現(xiàn)象物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? _物體所受重力的現(xiàn)象物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_ 的狀態(tài)產(chǎn)生條件物體有 的加速度或加速度有_物體有_的加速度或加速度有_ag，方向豎直向下知識(shí)點(diǎn)2牛頓定律的應(yīng)用1. 整體法和隔離法(1)整體法當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的相同時(shí)，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)，分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)列方程求解的方法(2)隔離法當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中 出來，分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況，再用牛頓第二定律對(duì)出來的物體列方程求解的方法2. 動(dòng)力學(xué)圖象(1)三種圖象：vt圖象、at圖象、Ft圖象(2)圖象間的聯(lián)系：加速度是聯(lián)系vt圖象與Ft圖象的橋梁(3)三種應(yīng)用：已知物體的運(yùn)動(dòng)圖象，通過加速度分析物體的受力情況已知物體受力圖象，分析物體的運(yùn)動(dòng)情況通過圖象對(duì)物體的受力與運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析(4)解題策略：弄清圖象斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)的物理意義應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式考點(diǎn)1超重與失重1. 超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)2. 只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無關(guān)3. 盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)4. 物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于ma.例題：將物體以某一速度豎直上拋,不計(jì)物體所受空氣阻力,下列說法正確的是( )A.物體在上升到最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)B.物體在上升過程中處于超重狀態(tài)C.上升時(shí)的加速度方向與下降時(shí)的加速度方向相反D.物體從拋出到返回拋出點(diǎn)的過程中,上升時(shí)速度改變量等于下降時(shí)的速度改變量【答案】D 考點(diǎn)2動(dòng)力學(xué)圖象問題1. 圖象的類型(1)已知物體在一過程中所受的某個(gè)力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況(2)已知物體在一運(yùn)動(dòng)過程中速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況2. 問題的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題，求解這類問題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義，理解圖象的軸、點(diǎn)、線、截、斜、面六大功能例題：慣性制導(dǎo)是利用慣性原理控制和導(dǎo)引導(dǎo)彈(或運(yùn)載火箭)飛向目標(biāo)的技術(shù),工作時(shí)不依賴外界信息,也不向外輻射能量,所以抗干擾性強(qiáng)、隱蔽性好.其基本原理如圖甲所示,整個(gè)裝置水平放置,封裝在容器中的金屬球兩側(cè)探針是力學(xué)傳感器,可以測(cè)得金屬球水平方向的彈力.將信息采集至電腦,可計(jì)算出物體的速度、位移等信息.若金屬球的質(zhì)量為1kg,取向右為正方向,小車在水平面內(nèi)從靜止開始運(yùn)動(dòng),兩側(cè)的傳感器采集的信息如圖乙所示,則小車在前2 s的位移x和第2 s末的速度v,下列正確的是( )A.x = 1 m , v = 1 m/sB.x = 1.5 m , v = 1 m/sC.x = 0.5 m , v = 1 m/sD.x = 0.5 m , v = 1 m/s【解析】由Ft圖象可知球的受力情況,可知球(小車)的運(yùn)動(dòng)情況,進(jìn)而畫出小車的vt圖象(如圖),易得:小車前2 s的位移x = 0.5 m,2 s的速度為v = 1 m/s.【答案】C 考點(diǎn)3應(yīng)用牛頓定律解決多過程問題1. 多過程問題很多動(dòng)力學(xué)問題中涉及物體兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過程，在物體不同的運(yùn)動(dòng)階段，物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況都發(fā)生了變化，這類問題稱為牛頓定律中的多過程問題2. 解題策略有些題目中這些過程是彼此獨(dú)立的，也有的題目中相鄰的過程之間也可能存在一些聯(lián)系，解決這類問題時(shí)，既要將每個(gè)過程獨(dú)立分析清楚，又要關(guān)注它們之間的聯(lián)系3. 類型多過程問題可根據(jù)涉及物體的多少分為單體多過程問題和多體多過程問題. 例題：如圖所示,一水平傳送帶長(zhǎng)L=10m,沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),將小物塊輕輕放上傳送帶左端.當(dāng)傳送帶分別以速度5m/s、10m/s、12m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)得三種情況下物塊從傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間之比為544,重力加速度g取10m/s2.求:(1)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù);(2)當(dāng)傳送帶以5m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊從傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間.【解析】(1)當(dāng)傳送帶速度較小時(shí),物塊從左端運(yùn)動(dòng)到右端的過程為:先勻加速再勻速;當(dāng)傳送帶速度很大時(shí),物塊從左端運(yùn)動(dòng)到右端的過程為:一直加速.分析可知:當(dāng)傳送帶以5 m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊先勻加速再勻速;當(dāng)傳送帶以10 m/s、12 m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊一直加速.當(dāng)傳送帶以v1 = 5 m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)物塊的勻加速過程,有: 對(duì)物塊的勻速過程,有: 物塊運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為:t = t1+t2 解得: 當(dāng)傳送帶以10 m/s、12 m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊一直加速,有:,解得: 將代入tt = 54,解得: = 0.5(2)當(dāng)傳送帶以v1 = 5 m/s運(yùn)動(dòng)時(shí),將v1和代入得:t = 2.5 s【答案】（1） = 0.5（2）t = 2.5 s 考點(diǎn)4動(dòng)力學(xué)中的臨界問題思想1在物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，往往達(dá)到某一個(gè)特定狀態(tài)時(shí)，有關(guān)物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，相應(yīng)物理量的值為臨界值，對(duì)應(yīng)的問題為臨界問題當(dāng)題中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時(shí)，常有臨界問題解決臨界問題一般要通過受力分析、狀態(tài)分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，運(yùn)用極端分析法，即把問題推向極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件，找到臨界狀態(tài)所隱含的條件2動(dòng)力學(xué)中的典型臨界問題接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離的臨界條件是彈力FN0.兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常存在靜摩擦力，則相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力為零或達(dá)到最大繩子斷裂的臨界條件是繩子張力達(dá)到它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是繩中張力為0.加速度最大與速度最大的臨界條件：物體在受變力作用運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度、速度均在變化，當(dāng)其所受的合外力最大時(shí)，其加速度最大；所受的合外力最小時(shí)，其加速度最小；當(dāng)出現(xiàn)加速度為零時(shí)，物體處于臨界狀態(tài)，其對(duì)應(yīng)的速度便會(huì)出現(xiàn)最大值或最小值例題：如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m0.2 kg的小球用細(xì)繩吊在傾角為53的光滑斜面上，當(dāng)斜面靜止時(shí)，繩與斜面平行當(dāng)斜面以10 m/s2的加速度向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求繩子的拉力及斜面對(duì)小球的彈力大小【解析】小球剛要離開斜面時(shí)，受力如圖所示：由牛頓第二定律得：ma0解得：a07.5 m/s2因?yàn)閍10 m/s27.5 m/s2，所以小球離開斜面向右做加速運(yùn)動(dòng)，則FT2.83 NFN0【答案】2.83 N0 鞏固練習(xí)1. 如圖所示，小車沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，小車內(nèi)粗糙底面上有一物塊被一拉伸彈簧拉著，小車向右做加速運(yùn)動(dòng)若小車向右的加速度增大，物塊始終相對(duì)小車靜止，則物塊所受摩擦力F1和車右壁受彈簧的拉力F2的大小變化可能是()A. F1不變，F(xiàn)2一直變大B. F1先變小后變大，F(xiàn)2不變C. F1先變大后變小，F(xiàn)2不變D. F1變大，F(xiàn)2先變小后不變2 (多選)2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號(hào)”航空母艦上著艦成功圖(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對(duì)飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，飛機(jī)在t0.4 s時(shí)恰好鉤住阻攔索中間位置，從著艦到停止的速度時(shí)間圖線如圖(b)所示假如無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1000 m已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則()A從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時(shí)的 1/10B在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時(shí)間變化C在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會(huì)超過2.5gD在0.4 s2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率幾乎不變3. (多選)為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示當(dāng)此車減速上坡時(shí)，乘客 ()A處于失重狀態(tài)B受到水平向右的摩擦力C重力勢(shì)能增加D所受力的合力沿斜面向上4. (多選)如圖甲所示，在升降機(jī)的頂部安裝了一個(gè)能夠顯示拉力的傳感器，傳感器下方掛上一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小球，若升降機(jī)在運(yùn)行過程中突然停止，并以此時(shí)為零時(shí)刻，在后面一段時(shí)間內(nèi)傳感器顯示的彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，g為重力加速度，則()A. 升降機(jī)停止前在向上運(yùn)動(dòng)B. 升降機(jī)停止前在向下運(yùn)動(dòng)C. 0t1時(shí)間小球處于失重狀態(tài)D. t1t2時(shí)間小球處于超重狀態(tài)5.如圖所示，在光滑水平桌面上放有質(zhì)量M3 kg的長(zhǎng)木板，在長(zhǎng)木板的左端放有m1 kg小物塊，小物塊的大小可忽略不計(jì)，小物塊以某一初速度v04 m/s向右做勻減速運(yùn)動(dòng)，已知小物塊與長(zhǎng)木板表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，當(dāng)小物塊運(yùn)動(dòng)了t1.5 s時(shí)，長(zhǎng)木板被地面裝置鎖定不動(dòng)，假設(shè)長(zhǎng)木板足夠長(zhǎng)，g10 m/s2.求：長(zhǎng)木板被鎖定時(shí)，小物塊距長(zhǎng)木板左端的距離參考答案與解析：1.B【解析】小車向右的加速度增大，而物塊始終相對(duì)小車靜止，即彈簧伸長(zhǎng)量始終不變，則F2不變，A、D錯(cuò)；若開始沒有摩擦力或摩擦力水平向右，則隨著加速度的增大，摩擦力必變大；若開始摩擦力向左，則隨著加速度的增大，摩擦力必先變小后變大，B對(duì)C錯(cuò)2.AC【解析】速度時(shí)間圖象中，圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積為物體的位移，所以可以計(jì)算飛機(jī)受阻攔時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移約為x700.4 m(3.00.4)70 m119 m，A正確；0.4 s到2.5 s時(shí)間內(nèi)，速度時(shí)間圖象的斜率不變，說明兩條繩索張力的合力不變，但是兩力的夾角不斷變小，所以繩索的張力不斷變小，B錯(cuò)；0.4 s到2.5 s時(shí)間內(nèi)平均加速度約為a m/s226.7 m/s2，C正確；0.4 s到2.5 s時(shí)間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)的作用力不變，飛機(jī)的速度逐漸減小，由PFv可知，阻攔系統(tǒng)對(duì)飛機(jī)做功的功率逐漸減小，D錯(cuò)3.AC4.AC【解析】t0時(shí)刻，彈力與重力大小相等，之后彈力減小，說明小球向上運(yùn)動(dòng)，則升降機(jī)停止前在向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)