高考物理大一輪復(fù)習(xí) 3.3牛頓第二定律的綜合應(yīng)用課件.ppt

第3課時(shí)牛頓第二定律的綜合應(yīng)用 知識(shí)梳理 知識(shí)點(diǎn)一 超重和失重1 超重 1 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 2 產(chǎn)生條件 物體具有的加速度 大于 向上 2 失重 1 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 2 產(chǎn)生條件 物體具有的加速度 3 完全失重 1 定義 物體對(duì)支持物的壓力 或?qū)ωQ直懸掛物的拉力 的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體的加速度a 方向豎直向下 小于 向下 等于零 g 知識(shí)點(diǎn)二 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題1 已知受力情況求物體的 2 已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的 運(yùn)動(dòng)情況 受力情況 思維深化判斷正誤 正確的畫 錯(cuò)誤的畫 1 超重時(shí)物體的重力大于mg 2 失重時(shí)物體的重力小于mg 3 物體處于完全失重狀態(tài)時(shí) 重力消失 4 物體處于超重或失重狀態(tài) 由加速度的方向決定 與速度方向無(wú)關(guān) 答案 1 2 3 4 題組自測(cè) 題組一超重 失重的理解1 關(guān)于超重和失重的下列說(shuō)法中 正確的是 a 超重就是物體所受的重力增大了 失重就是物體所受的重力減小了b 物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài) 所以做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體不受重力作用c 物體具有向上的速度時(shí)處于超重狀態(tài) 物體具有向下的速度時(shí)處于失重狀態(tài)d 物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí) 物體的重力始終存在且不發(fā)生變化 解析物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài) 具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài) 超重和失重并非物體的重力發(fā)生變化 而是物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化 綜上所述 a b c均錯(cuò) d正確 答案d 2 下列關(guān)于超重和失重的說(shuō)法正確的是 a 游泳高手可以靜躺在水面上 那時(shí)的人處于完全失重狀態(tài)b 跳水運(yùn)動(dòng)員在入水前處于失重狀態(tài) 入水后短時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)c 飛船利用火箭發(fā)射后 上升過(guò)程中處于超重狀態(tài) 返回地面過(guò)程中處于失重狀態(tài)d 給物塊一個(gè)初速度沿斜面上滑 上滑的過(guò)程中物塊處于超重狀態(tài) 到最高點(diǎn)后下滑 下滑的過(guò)程中物塊處于失重狀態(tài) 解析物體有向上的加速度處于超重狀態(tài) 有向下的加速度處于失重狀態(tài) a項(xiàng)錯(cuò)誤 飛船返回地面時(shí)有向上的加速度 處于超重狀態(tài) c項(xiàng)錯(cuò)誤 物塊上滑的過(guò)程有向下的加速度 物塊處于失重狀態(tài) d錯(cuò)誤 答案b 4 一個(gè)木塊以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面 在水平面上運(yùn)動(dòng)的v t圖象如圖1所示 已知重力加速度為g 則根據(jù)圖象不能求出的物理量是 a 木塊的位移b 木塊的加速度c 木塊所受摩擦力d 木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 圖1 解析位移可由圖象與時(shí)間軸所圍的面積求出 由v t圖線的斜率可求出加速度a 由牛頓第二定律知 a g 故動(dòng)摩擦因數(shù) 也可求出 由于不知木塊的質(zhì)量 故不能求出木塊所受摩擦力 答案c 5 質(zhì)量為1噸的汽車在平直公路上以10m s的速度勻速行駛 阻力大小不變 從某時(shí)刻開始 汽車牽引力減少2000n 那么從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)6s 汽車行駛的路程是 a 50mb 42mc 25md 24m 答案c 考點(diǎn)一超重 失重現(xiàn)象超重 失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是物體的實(shí)重與視重相比發(fā)生了變化 視重比實(shí)重大了 物體處于超重狀態(tài) 視重比實(shí)重小了 物體處于失重狀態(tài) 在超重 失重現(xiàn)象中物體的重力并沒(méi)有發(fā)生變化 例1 2014 北京卷 18 應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象 可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入 例如平伸手掌托起物體 由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng) 直至將物體拋出 對(duì)此現(xiàn)象分析正確的有 a 手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 物體始終處于超重狀態(tài)b 手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 物體始終處于失重狀態(tài)c 在物體離開手的瞬間 物體的加速度大于重力加速度d 在物體離開手的瞬間 手的加速度大于重力加速度 解析手托物體拋出的過(guò)程 必有一段加速過(guò)程 其后可以減速 可以勻速 當(dāng)手和物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 物體既不超重也不失重 當(dāng)手和物體減速運(yùn)動(dòng)時(shí) 物體處于失重狀態(tài) 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 物體從靜止到運(yùn)動(dòng) 必有一段加速過(guò)程 此過(guò)程物體處于超重狀態(tài) 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 當(dāng)物體離開手的瞬間 物體只受重力 此時(shí)物體的加速度等于重力加速度 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 手和物體分離之前速度相同 分離之后手速度的變化量比物體速度的變化量大 物體離開手的瞬間 手的加速度大于重力加速度 所以選項(xiàng)d正確 答案d 判斷超重和失重現(xiàn)象的方法物體處于超重狀態(tài) 還是失重狀態(tài) 取決于加速度的方向 而不是速度的方向 只要加速度有豎直向上的分量 物體就處于超重狀態(tài) 只要加速度有豎直向下的分量 物體就處于失重狀態(tài) 變式訓(xùn)練 1 雙選 如圖2所示 木箱頂端固定一豎直放置的彈簧 彈簧下方有一物塊 木箱靜止時(shí)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)且物塊與箱底間有壓力 若在某段時(shí)間內(nèi) 物塊對(duì)箱底剛好無(wú)壓力 則在此段時(shí)間內(nèi) 木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為 a 加速下降b 加速上升c 物塊處于失重狀態(tài)d 物塊處于超重狀態(tài) 圖2 解析木箱靜止時(shí)彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)且物塊與箱底間有壓力 此時(shí)物塊在重力 彈簧彈力 木箱底對(duì)它向上的支持力作用下處于平衡狀態(tài) 當(dāng)物塊對(duì)箱底剛好無(wú)壓力時(shí) 重力 彈簧彈力不變 其合力豎直向下 所以系統(tǒng)的加速度向下 物塊處于失重狀態(tài) 可能加速下降 故a c正確 答案ac 考點(diǎn)二動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題1 解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題應(yīng)把握的關(guān)鍵 1 兩類分析 物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析 2 一個(gè) 橋梁 物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁 2 解決動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題時(shí)對(duì)力的處理方法 1 合成法 在物體受力個(gè)數(shù)較少 2個(gè)或3個(gè) 時(shí)一般采用 合成法 2 正交分解法 若物體的受力個(gè)數(shù)較多 3個(gè)或3個(gè)以上 則采用 正交分解法 例2 如圖3所示 在傾角 37 的足夠長(zhǎng)的固定斜面上 有一質(zhì)量m 1kg的物體 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 物體受到沿平行于斜面方向向上的輕繩的拉力f 9 6n的作用 從靜止開始運(yùn)動(dòng) 經(jīng)2s繩子突然斷了 求繩斷后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間物體速度的大小達(dá)到22m s sin37 0 6 取g 10m s2 圖3 第二 三步 規(guī)范解答第一過(guò)程 在最初2s內(nèi) 物體在f 9 6n的拉力作用下 從靜止開始沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 受力分析如圖甲所示 沿斜面方向有f mgsin f ma1 沿垂直斜面方向有fn mgcos 且f fn 甲 乙 第三過(guò)程 物體從運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)沿斜面下滑 設(shè)第三階段物體加速度大小為a3 所需時(shí)間為t3 由對(duì)物體的受力分析得mgsin37 f ma3 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v3 a3t3 由 得t3 5s綜上所述 從繩斷到物體速度達(dá)到22m s所經(jīng)歷的總時(shí)間t t2 t3 0 53s 5s 5 53s 答案5 53s 丙 解決動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的基本思路 變式訓(xùn)練 2 在研究汽車性能時(shí) 讓質(zhì)量為2000kg的汽車在平直的公路上進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 在汽車車廂頂部懸掛一小球 并讓汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng) 小球相對(duì)汽車靜止時(shí)懸線豎直 然后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)現(xiàn)小球與豎直方向的最大夾角為15 若汽車在緊急制動(dòng)時(shí) 發(fā)現(xiàn)小球與豎直方向的最大夾角為30 tan15 0 268 tan30 0 577 g 10m s2 1 汽車緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力為多大 制動(dòng)力是指由于剎車而增加的阻力 不包含運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力 2 若此汽車在高速公路上以90km h的速度行駛 司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間為0 8s 該汽車行車時(shí)應(yīng)保持的安全距離為多大 結(jié)果取整數(shù) 解析 1 根據(jù)題意可得小球受力情況如圖 由圖可知 汽車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)對(duì)小球由牛頓第二定律可得mgtan15 ma1對(duì)汽車同理有f ma1汽車緊急制動(dòng)時(shí)對(duì)小球由牛頓第二定律得mgtan30 ma2設(shè)汽車緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力為f 同理有f f ma2聯(lián)立可得f 6180n 考點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)中的臨界極值問(wèn)題臨界或極值條件的標(biāo)志 1 有些題目中有 剛好 恰好 正好 等字眼 明顯表明題述的過(guò)程存在著臨界點(diǎn) 2 若題目中有 取值范圍 多長(zhǎng)時(shí)間 多大距離 等詞語(yǔ) 表明題述的過(guò)程存在著 起止點(diǎn) 而這些起止點(diǎn)往往就對(duì)應(yīng)臨界狀態(tài) 3 若題目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明題述的過(guò)程存在著極值 這個(gè)極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn) 4 若題目要求 最終加速度 穩(wěn)定加速度 等 即是求收尾加速度或收尾速度 例3 如圖4所示 小車內(nèi)固定一個(gè)傾角為 37 的光滑斜面 用一根平行于斜面的細(xì)線系住一個(gè)質(zhì)量為m 2kg的小球 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 則 1 當(dāng)小車以a1 5m s2的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 細(xì)線上的拉力為多大 2 當(dāng)小車以a2 20m s2的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 細(xì)線上的拉力為多大 圖4 當(dāng)加速度特別大時(shí) 小球會(huì)飛離斜面 當(dāng)小球?qū)π泵娴膹椓偤脼?時(shí) 可求得臨界加速度a0 當(dāng)a a0時(shí) 小球已脫離斜面 當(dāng)a a0 小球沒(méi)有脫離斜面 然后根據(jù)牛頓第二定律解題 規(guī)范解答本題中存在一個(gè)臨界狀態(tài) 即小球剛好脫離斜面的狀態(tài) 設(shè)此時(shí)加速度為a0 對(duì)小球受力分析如圖甲所示 將細(xì)線拉力分解為水平x方向和豎直y方向兩個(gè)分力則得到 丙 動(dòng)力學(xué)中的典型臨界條件 1 接觸與脫離的臨界條件 兩物體相接觸或脫離 臨界條件是 彈力fn 0 2 相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件 兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí) 常存在著靜摩擦力 則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是 靜摩擦力達(dá)到最大值 3 繩子斷裂與松弛的臨界條件 繩子所能承受的張力是有限的 繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力 繩子松弛的臨界條件是ft 0 4 加速度最大與速度最大的臨界條件 當(dāng)物體在受到變化的外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí) 其加速度和速度都會(huì)不斷變化 當(dāng)所受合外力最大時(shí) 具有最大加速度 合外力最小時(shí) 具有最小加速度 當(dāng)出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時(shí) 物體處于臨界狀態(tài) 所對(duì)應(yīng)的速度便會(huì)出現(xiàn)最大值或最小值 變式訓(xùn)練 3 如圖5所示 物體a疊放在物體b上 b置于光滑水平面上 a b質(zhì)量分別為ma 6kg mb 2kg a b之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 開始時(shí)f 10n 此后逐漸增加 在增大到45n的過(guò)程中 g取10m s2 則 a 當(dāng)拉力f 12n時(shí) 物體均保持靜止?fàn)顟B(tài)b 兩物體開始沒(méi)