2019年高考物理總復習第三章牛頓運動定律專題講座三牛頓運動定律的綜合應用課件教科版20180723346

1、專題講座三牛頓運動定律的綜合應用專題講座三牛頓運動定律的綜合應用核心探究核心探究演練提升演練提升 核心探究核心探究 分類探究分類探究各個擊破各個擊破考點一超重與失重考點一超重與失重1.1.物體的超、失重物體的超、失重2.2.判斷超重和失重現(xiàn)象的三個技巧判斷超重和失重現(xiàn)象的三個技巧(1)(1)從受力的角度判斷從受力的角度判斷當物體受向上的拉力當物體受向上的拉力( (或支持力或支持力) )大于重力時大于重力時, ,物體處于超重狀態(tài)物體處于超重狀態(tài); ;小于重力時小于重力時處于失重狀態(tài)處于失重狀態(tài), ,等于零時處于完全失重狀態(tài)等于零時處于完全失重狀態(tài). .(2)(2)從加速度的角度判斷從加速度的角度

2、判斷當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài), ,具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)具有向下的加速度時處于失重狀態(tài), ,向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài)向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài). .(3)(3)從速度變化角度判斷從速度變化角度判斷物體向上加速或向下減速時物體向上加速或向下減速時, ,超重超重. .物體向下加速或向上減速時物體向下加速或向上減速時, ,失重失重. .3.3.超重和失重現(xiàn)象的兩點說明超重和失重現(xiàn)象的兩點說明(1)(1)不論超重、失重或完全失重不論超重、失重或完全失重, ,物體的重力都不變物體的重力都不變, ,只是只是“視重視重

3、”改變改變. .(2)(2)當物體處于完全失重狀態(tài)時當物體處于完全失重狀態(tài)時, ,重力只有使物體產(chǎn)生重力只有使物體產(chǎn)生a=ga=g的加速度效果的加速度效果, ,不再不再有其他效果有其他效果. .此時此時, ,平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失, ,如物體懸浮如物體懸浮空中、天平失效、液體不再產(chǎn)生壓強和浮力、空中、天平失效、液體不再產(chǎn)生壓強和浮力、“天宮二號天宮二號”中的航天員躺著中的航天員躺著和站著睡覺一樣舒服等和站著睡覺一樣舒服等. .【典例典例1 1】 (2018(2018南京金陵中學模擬南京金陵中學模擬) )圖圖( (甲甲) )是某人站在力傳

4、感器上做下蹲、是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動作的示意圖起跳動作的示意圖, ,中間的點表示人的重心中間的點表示人的重心. .圖圖( (乙乙) )是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的力畫出的力時間圖線時間圖線. .兩圖中兩圖中a ag g各點均對應各點均對應, ,其中有幾個點在圖其中有幾個點在圖( (甲甲) )中沒有畫中沒有畫出出. .取重力加速度取重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2. .根據(jù)圖像分析可知根據(jù)圖像分析可知( ( ) )B BA.A.人的重力為人的重力為1 500 N1 500 NB.cB.c點位置人處于超重狀態(tài)點位置人處于超重狀態(tài)C.eC.e點位

5、置人處于失重狀態(tài)點位置人處于失重狀態(tài)D.dD.d點的加速度小于點的加速度小于f f點的加速度點的加速度核心點撥核心點撥 (1)(1)力傳感器上顯示的是壓力力傳感器上顯示的是壓力, ,靜止時重力等于壓力的大小靜止時重力等于壓力的大小, ,只有比較合力的大小才能比較加速度的大小只有比較合力的大小才能比較加速度的大小. .(2)(2)壓力大于重力就是超重壓力大于重力就是超重, ,壓力小于重力就是失重壓力小于重力就是失重. .【典例典例2 2】 摩天大樓中一部直通高層的客運電梯摩天大樓中一部直通高層的客運電梯, ,行程超過百米行程超過百米. .電梯的簡化模電梯的簡化模型如圖型如圖1 1所示所示. .考

6、慮安全、舒適、省時等因素考慮安全、舒適、省時等因素, ,電梯的加速度電梯的加速度a a隨時間隨時間t t變化的變化的. .已已知電梯在知電梯在t=0t=0時由靜止開始上升時由靜止開始上升,a-t,a-t圖像如圖圖像如圖2 2所示所示. .電梯總質(zhì)量電梯總質(zhì)量m=2.0m=2.010103 3 kg. kg.忽略一切阻力忽略一切阻力, ,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. .(1)(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力求電梯在上升過程中受到的最大拉力F F1 1和最小拉力和最小拉力F F2 2; ;解析解析: :(1)(1)電梯向上做勻加速運動時拉力最大電梯向上做勻加

7、速運動時拉力最大, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F F1 1-mg=ma-mg=ma1 1所以所以F F1 1=mg+ma=mg+ma1 1=2.0=2.010103 3(10+1.0) N(10+1.0) N=2.2=2.210104 4 N N電梯向上做勻減速運動時拉力最小電梯向上做勻減速運動時拉力最小, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得mg-Fmg-F2 2=ma=ma2 2故故F F2 2=mg-ma=mg-ma2 2=2.0=2.010103 3(10-1.0) N(10-1.0) N=1.8=1.810104 4 N. N.答案答案: :(1)2.2(1)2.210104

8、4 N N1.81.810104 4 N N(2)(2)類比是一種常用的研究方法類比是一種常用的研究方法. .對于直線運動對于直線運動, ,教科書中講解了由教科書中講解了由v-tv-t圖像求位圖像求位移的方法移的方法. .請你借鑒此方法請你借鑒此方法, ,對比加速度和速度的定義對比加速度和速度的定義, ,根據(jù)圖根據(jù)圖2 2所示所示a-ta-t圖像圖像, ,求求電梯在第電梯在第1 s1 s內(nèi)的速度改變量內(nèi)的速度改變量vv1 1和第和第2 s2 s末的速率末的速率v v2 2; ;答案答案: :(2)0.5 m/s(2)0.5 m/s1.5 m/s 1.5 m/s (3)(3)求電梯以最大速率上升

9、時求電梯以最大速率上升時, ,拉力做功的功率拉力做功的功率P;P;再求在再求在0 011 s11 s時間內(nèi)時間內(nèi), ,拉力和拉力和重力對電梯所做的總功重力對電梯所做的總功W.W.答案答案: :(3)2.0(3)2.010105 5 W W1.01.010105 5 J J多維訓練多維訓練1.1. 由由“視重視重”判斷超重、失重現(xiàn)象判斷超重、失重現(xiàn)象 ( (多選多選) )如圖所示是某同學站在力傳感器如圖所示是某同學站在力傳感器上做下蹲上做下蹲起立的動作時記錄的壓力起立的動作時記錄的壓力F F隨時間隨時間t t變化的圖線變化的圖線. .由圖線可知該同由圖線可知該同學學( ( ) )A.A.體重約為

10、體重約為650 N650 NB.B.做了兩次下蹲做了兩次下蹲起立的動作起立的動作C.C.做了一次下蹲做了一次下蹲起立的動作起立的動作, ,且下蹲后約且下蹲后約2 s2 s起立起立D.D.下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)ACAC解析解析: :當該同學站在力傳感器上靜止不動時當該同學站在力傳感器上靜止不動時, ,其合力為零其合力為零, ,即壓力示數(shù)等于該即壓力示數(shù)等于該同學的體重同學的體重, ,由圖線可知由圖線可知, ,該同學的體重約為該同學的體重約為650 N,A650 N,A正確正確; ;每次下蹲每次下蹲, ,該同學該同學都將經(jīng)歷先向下做加速都將經(jīng)歷

11、先向下做加速( (加速度方向向下加速度方向向下) )、后減速、后減速( (加速度方向向上加速度方向向上) )的運的運動動, ,即先經(jīng)歷失重狀態(tài)即先經(jīng)歷失重狀態(tài), ,后經(jīng)歷超重狀態(tài)后經(jīng)歷超重狀態(tài), ,示數(shù)示數(shù)F F先小于體重先小于體重, ,后大于體重后大于體重; ;每每次起立次起立, ,該同學都將經(jīng)歷先向上做加速該同學都將經(jīng)歷先向上做加速( (加速度方向向上加速度方向向上) )、后減速、后減速( (加速度加速度方向向下方向向下) )的運動的運動, ,即先經(jīng)歷超重狀態(tài)即先經(jīng)歷超重狀態(tài), ,后經(jīng)歷失重狀態(tài)后經(jīng)歷失重狀態(tài), ,示數(shù)示數(shù)F F先大于體重先大于體重, ,后小于體重后小于體重. .由圖線可知

12、由圖線可知,C,C正確正確,B,D,B,D錯誤錯誤. .2.2.導學號導學號 5882605658826056 超重、失重問題的分析和計算超重、失重問題的分析和計算 空中纜車是旅游景點給空中纜車是旅游景點給游客準備的上山和進行空中參觀的交通工具游客準備的上山和進行空中參觀的交通工具, ,如圖所示如圖所示, ,一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的游客乘坐的游客乘坐空中纜車沿著坡度為空中纜車沿著坡度為3030的鋼繩索上行的鋼繩索上行. .開始時纜車平穩(wěn)勻速上行開始時纜車平穩(wěn)勻速上行, ,由于故障由于故障, ,纜車以纜車以a= a= 的加速度減速上行的加速度減速上行, ,下列判斷中正確的是下列判斷中正確的是(

13、( ) )A.A.纜車平穩(wěn)勻速上行和減速上行時纜車平穩(wěn)勻速上行和減速上行時, ,纜車對游客的摩擦力平行鋼繩索向上纜車對游客的摩擦力平行鋼繩索向上B.B.纜車平穩(wěn)勻速上行和減速上行時纜車平穩(wěn)勻速上行和減速上行時, ,游客對纜車的作用力均豎直向下游客對纜車的作用力均豎直向下C.C.纜車減速上行時纜車減速上行時, ,纜車對游客的作用力比平穩(wěn)勻速上行時的大纜車對游客的作用力比平穩(wěn)勻速上行時的大D.D.纜車減速上行時纜車減速上行時, ,纜車對游客的支持力比平穩(wěn)勻速上行時的小纜車對游客的支持力比平穩(wěn)勻速上行時的小D D2g考點二應用整體法與隔離法處理連接體問題考點二應用整體法與隔離法處理連接體問題1.1.

14、方法選取方法選取(1)(1)整體法的選取原則整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度, ,且不需要求物體之間的作用力且不需要求物體之間的作用力, ,則可以則可以把它們看成一個整體把它們看成一個整體, ,分析整體受到的合外力分析整體受到的合外力, ,應用牛頓第二定律求出加速度應用牛頓第二定律求出加速度( (或其他未知量或其他未知量).).(2)(2)隔離法的選取原則隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同, ,或者需要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力或者需要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力, ,則需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來則需要

15、把物體從系統(tǒng)中隔離出來, ,應用牛頓第二定律列方程求解應用牛頓第二定律列方程求解. .(3)(3)整體法、隔離法的交替運用整體法、隔離法的交替運用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度, ,且需要求物體之間的作用力且需要求物體之間的作用力, ,則可以選則可以選用整體法求出加速度用整體法求出加速度, ,然后再用隔離法選取合適的研究對象然后再用隔離法選取合適的研究對象, ,應用牛頓第二定應用牛頓第二定律求作用力律求作用力. .即即“先整體求加速度先整體求加速度, ,后隔離求內(nèi)力后隔離求內(nèi)力”. .2.2.連接體問題的具體類型連接體問題的具體類型(1)(1)通過滑輪和繩的連

16、接體問題通過滑輪和繩的連接體問題: :若要求繩的拉力若要求繩的拉力, ,繩跨過定滑輪繩跨過定滑輪, ,連接的兩物連接的兩物體雖然加速度大小相同但方向不同體雖然加速度大小相同但方向不同, ,故采用隔離法故采用隔離法. .(2)(2)水平面上的連接體問題水平面上的連接體問題: :這類問題一般多是連接體這類問題一般多是連接體( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )中各物體保持相中各物體保持相對靜止對靜止, ,即具有相同的加速度即具有相同的加速度. .解題時解題時, ,一般整體法、隔離法交替應用一般整體法、隔離法交替應用. .(3)(3)斜面體及其上面物體組成的系統(tǒng)的問題斜面體及其上面物體組成的系統(tǒng)的問題: :當物體具有

17、沿斜面方向的加速度當物體具有沿斜面方向的加速度, ,而斜面體相對于地面靜止時而斜面體相對于地面靜止時, ,解題時一般采用隔離法分析解題時一般采用隔離法分析; ;若物體隨斜面體共若物體隨斜面體共同加速運動同加速運動, ,一般整體法、隔離法交替應用一般整體法、隔離法交替應用. .【典例典例3 3】 ( (多選多選) )質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為M M和和m m的物塊形狀大小均相同的物塊形狀大小均相同, ,將它們通過輕繩將它們通過輕繩跨過光滑定滑輪連接跨過光滑定滑輪連接, ,如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,繩子平行于傾角為繩子平行于傾角為的斜面的斜面,M,M恰好能靜恰好能靜止在斜面上止在斜面上, ,

18、不考慮不考慮M,mM,m與斜面之間的摩擦與斜面之間的摩擦. .若互換兩物塊位置若互換兩物塊位置, ,按圖按圖( (乙乙) )放置放置, ,然后釋放然后釋放M,M,斜面仍保持靜止斜面仍保持靜止. .則下列說法正確的是則下列說法正確的是( ( ) )A.A.輕繩的拉力等于輕繩的拉力等于MgMgB.B.輕繩的拉力等于輕繩的拉力等于mgmgC.MC.M運動的加速度大小為運動的加速度大小為(1-sin (1-sin )g)gD.MD.M運動的加速度大小為運動的加速度大小為 g gMmMBCBC核心點撥核心點撥 (1)M (1)M和和m m一起加速時一起加速時, ,求它們的加速度時以整體為研究對象比求它們

19、的加速度時以整體為研究對象比較快捷較快捷. .(2)(2)求輕繩的拉力求輕繩的拉力, ,適合隔離適合隔離M M或或m m為研究對象為研究對象. .解析解析: :M M靜止在斜面上時靜止在斜面上時, ,對對M M由平衡條件有由平衡條件有MgsinMgsin =mg; =mg;互換位置后互換位置后, ,對對M M和和m m組成的系統(tǒng)有組成的系統(tǒng)有Mg-Mg-mgsinmgsin =( =(M+m)aM+m)a, ,解得解得a=(1-sin a=(1-sin )g)g, ,對對m m有有T-T-mgsinmgsin = =ma,ma,解得解得T=mg,T=mg,故故A,DA,D錯誤錯誤,B,C,B,

20、C正確正確. . 【例題拓展】【例題拓展】 在典例在典例3 3圖圖( (乙乙) )中中, ,若保持質(zhì)量為若保持質(zhì)量為m m的物塊相對于斜面位置不動的物塊相對于斜面位置不動, ,則應使斜面體由靜止開始沿水平方向運動則應使斜面體由靜止開始沿水平方向運動, ,試確定斜面體的運動情況試確定斜面體的運動情況( (設(shè)滑輪設(shè)滑輪足夠小足夠小).).方法技巧方法技巧 解決滑輪類連接體問題的注意要點解決滑輪類連接體問題的注意要點(1)(1)細繩跨過滑輪時細繩跨過滑輪時, ,繩中各處張力處處相同繩中各處張力處處相同. .(2)(2)兩物體通過定滑輪連接時兩物體通過定滑輪連接時, ,其速度、加速度大小相等其速度、加

21、速度大小相等, ,方向不同方向不同; ;兩物體通兩物體通過動滑輪連接時過動滑輪連接時, ,繩對滑輪的作用力繩對滑輪的作用力F2T(TF2T(T為繩的張力為繩的張力),),兩物體間位移、速兩物體間位移、速度、加速度關(guān)系由幾何關(guān)系確定度、加速度關(guān)系由幾何關(guān)系確定. .多維訓練多維訓練1 1.滑輪類的連接體問題滑輪類的連接體問題 如圖所示如圖所示, ,一根輕繩跨過光滑定滑輪一根輕繩跨過光滑定滑輪, ,兩端分別系一兩端分別系一個質(zhì)量為個質(zhì)量為m m1 1,m,m2 2的物塊的物塊.m.m1 1放在地面上放在地面上,m,m2 2離地面有一定高度離地面有一定高度. .當當m m2 2的質(zhì)量不同時的質(zhì)量不同

22、時, ,m m1 1的加速度的加速度a a的大小也將隨之改變的大小也將隨之改變. .以下四個圖像以下四個圖像, ,最能準確反映最能準確反映a a與與m m2 2間的關(guān)系間的關(guān)系的是的是( ( ) )D D2.2.導學號導學號 5882605758826057 水平面上的連接體問題水平面上的連接體問題 (2018(2018吉林長春質(zhì)檢吉林長春質(zhì)檢) )如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量均為質(zhì)量均為m m的的A,BA,B兩物塊置于水平地面上兩物塊置于水平地面上, ,物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為,物物塊間用一恰好伸直的水平輕繩相連塊間用一恰好伸直的水平輕繩相連, ,現(xiàn)用水平力現(xiàn)用

23、水平力F F向右拉物塊向右拉物塊A,A,假設(shè)最大靜摩擦假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力力等于滑動摩擦力, ,重力加速度為重力加速度為g.g.下列說法中不正確的是下列說法中不正確的是( ( ) )A.A.當當00FmgFmg時時, ,繩中拉力為繩中拉力為0 0B.B.當當mgmgF2mg2mgF2mg時時, ,繩中拉力等于繩中拉力等于D.D.無論無論F F多大多大, ,繩中拉力都不可能等于繩中拉力都不可能等于2F3FD D3 3.斜面上的連接體問題斜面上的連接體問題 (2018(2018山東濟南調(diào)研山東濟南調(diào)研) )如圖所示如圖所示, ,物體物體A A和和B B疊放在固疊放在固定光滑斜面上定光滑斜

24、面上,A,B,A,B的接觸面與斜面平行的接觸面與斜面平行. .當當A,BA,B以相同的速度沿斜面向上運動時以相同的速度沿斜面向上運動時, ,關(guān)于物體關(guān)于物體A A的受力個數(shù)的受力個數(shù), ,正確的是正確的是( ( ) )A.2 A.2 B.3 B.3 C.4 C.4 D.5D.5B B解析解析: :由于由于A,BA,B一起運動一起運動, ,加速度相同加速度相同, ,以以A,BA,B整體為研究對象整體為研究對象, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得( (m mA A+m+mB B)gsin)gsin =( =(m mA A+m+mB B)a)a, ,即即a=a=gsingsin , ,隔離隔離B

25、B物體物體, ,設(shè)設(shè)A A對對B B的摩擦力沿斜面向下的摩擦力沿斜面向下, ,大小為大小為f,f,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得f+mf+mB Bgsingsin = =m mB Ba a, ,則則f=0,f=0,故故A,BA,B間無摩擦力間無摩擦力, ,物體物體A A受受重力、斜面的支持力、重力、斜面的支持力、B B對對A A的壓力共的壓力共3 3個力個力, ,選項選項B B正確正確. .考點三動力學中的圖像問題考點三動力學中的圖像問題1.1.常見四類動力學圖像及解題辦法常見四類動力學圖像及解題辦法加速度加速度, ,分析每一時間段的運動性質(zhì)分析每一時間段的運動性質(zhì)2.2.解題策略解題策略(

26、1)(1)問題實質(zhì)是力與運動的關(guān)系問題實質(zhì)是力與運動的關(guān)系, ,解題的關(guān)鍵在于弄清圖像斜率、截距、交點、解題的關(guān)鍵在于弄清圖像斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義拐點、面積的物理意義. .(2)(2)應用物理規(guī)律列出與圖像對應的函數(shù)方程式應用物理規(guī)律列出與圖像對應的函數(shù)方程式, ,進而明確進而明確“圖像與公式圖像與公式”“”“圖圖像與物體像與物體”間的關(guān)系間的關(guān)系, ,以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷. .【典例典例4 4】 ( (多選多選) )某同學為了測定木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)某同學為了測定木塊與斜面間的動摩擦因數(shù), ,他用測速儀研他用測速儀研究木塊在斜面上

27、的運動情況究木塊在斜面上的運動情況, ,裝置如圖裝置如圖( (甲甲) )所示所示. .他使木塊以初速度他使木塊以初速度v v0 0=4 =4 m/sm/s的的速度沿傾角速度沿傾角=30=30的斜面上滑緊接著下滑至出發(fā)點的斜面上滑緊接著下滑至出發(fā)點, ,并同時開始記錄數(shù)據(jù)并同時開始記錄數(shù)據(jù), ,結(jié)結(jié)果電腦只繪出了木塊從開始上滑至最高點的果電腦只繪出了木塊從開始上滑至最高點的v-tv-t圖線如圖圖線如圖( (乙乙) )所示所示.g.g取取10 m/s10 m/s2 2, ,則根據(jù)題意計算出的下列物理量正確的是則根據(jù)題意計算出的下列物理量正確的是( ( ) )A.A.上滑過程中木塊的加速度的大小上滑

28、過程中木塊的加速度的大小a a1 1=8 m/s=8 m/s2 2B.B.木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)=C.C.木塊回到出發(fā)點時的速度大小木塊回到出發(fā)點時的速度大小v=2 v=2 m/sm/sD.D.木塊經(jīng)木塊經(jīng)2 s2 s返回出發(fā)點返回出發(fā)點ABCABC35核心點撥核心點撥 (1)v-t(1)v-t圖像的斜率表示加速度圖像的斜率表示加速度, ,結(jié)合在上滑過程中木塊的受力情況結(jié)合在上滑過程中木塊的受力情況, ,根據(jù)牛頓第二定律可求出木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)根據(jù)牛頓第二定律可求出木塊與斜面間的動摩擦因數(shù).(2)(2)求出了動摩擦因數(shù)求出了動摩擦因數(shù),要判斷木塊能否沿斜面向下滑

29、要判斷木塊能否沿斜面向下滑, ,若能若能, ,由牛頓第二定律和運由牛頓第二定律和運動學規(guī)律可以求出下滑過程的加速度、時間、末速度等動學規(guī)律可以求出下滑過程的加速度、時間、末速度等. .方法技巧方法技巧 處理動力學圖像問題的兩個注意點處理動力學圖像問題的兩個注意點(1)(1)對于相對復雜的圖像對于相對復雜的圖像, ,應首先將物體的運動過程與圖像一一對應起來應首先將物體的運動過程與圖像一一對應起來. .(2)(2)無論是哪種圖像相關(guān)的問題無論是哪種圖像相關(guān)的問題, ,都要先對物體受力分析都要先對物體受力分析, ,再分析其運動過程再分析其運動過程. .【典例典例5 5】 (2014(2014全國全國

30、卷卷,24),24)20122012年年1010月月, ,奧地利極限運動員菲利克斯奧地利極限運動員菲利克斯鮑姆加特納鮑姆加特納乘氣球升至約乘氣球升至約39 km39 km的高空后跳下的高空后跳下, ,經(jīng)過經(jīng)過4 4分分2020秒到達距地面約秒到達距地面約1.5 km1.5 km高度處高度處, ,打開降落傘打開降落傘并成功落地并成功落地, ,打破了跳傘運動的多項世界紀錄打破了跳傘運動的多項世界紀錄. .取重力加速度的大小取重力加速度的大小g=10 m/sg=10 m/s2 2. .(1)(1)若忽略空氣阻力若忽略空氣阻力, ,求該運動員從靜止開始下落至求該運動員從靜止開始下落至1.5 km1.5

31、 km高度處所需的時間及其在此處高度處所需的時間及其在此處速度的大小速度的大小; ;解析解析: :(1)(1)設(shè)該運動員從開始自由下落至設(shè)該運動員從開始自由下落至1.5 km1.5 km高度處的時間為高度處的時間為t,t,下落距離為下落距離為s,s,在在1.5 km1.5 km高度處的速度大小為高度處的速度大小為v.v.根據(jù)運動學公式有根據(jù)運動學公式有v=v=gtgt, , s= gts= gt2 2, , 根據(jù)題意有根據(jù)題意有s=3.9s=3.910104 4 m-1.5 m-1.510103 3 m, m, 聯(lián)立式得聯(lián)立式得t87 s, t87 s, v=8.7v=8.710102 2 m

32、/sm/s. . 12答案答案: :(1)87 s(1)87 s8.78.710102 2 m/sm/s (2)(2)實際上實際上, ,物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力, ,高速運動時所受阻力的高速運動時所受阻力的大小可近似表示為大小可近似表示為f=kvf=kv2 2, ,其中其中v v為速率為速率,k,k為阻力系數(shù)為阻力系數(shù), ,其數(shù)值與物體的形狀、其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān)橫截面積及空氣密度有關(guān). .已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v-tv-t圖像如圖像如圖所示圖所示. .若該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量若

33、該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量m=100 kg,m=100 kg,試估算該運動員在達到最試估算該運動員在達到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù)大速度時所受阻力的阻力系數(shù).(.(結(jié)果保留結(jié)果保留1 1位有效數(shù)字位有效數(shù)字) )答案答案: :(2)0.008 kg/m(2)0.008 kg/m多維訓練多維訓練1 1.由由v-tv-t圖像分析受力圖像分析受力 如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,在木箱內(nèi)粗糙斜面上靜止一個質(zhì)量為在木箱內(nèi)粗糙斜面上靜止一個質(zhì)量為m m的物體的物體, ,木箱豎直向上運動的速度木箱豎直向上運動的速度v v與時間與時間t t的變化規(guī)律如圖的變化規(guī)律如圖( (乙乙) )所示所示, ,物

34、體始物體始終相對斜面靜止終相對斜面靜止, ,斜面對物體的支持力和摩擦力分別為斜面對物體的支持力和摩擦力分別為N N和和f,f,則下列說法正確則下列說法正確的是的是( ( ) )A.A.在在0 0t t1 1時間內(nèi)時間內(nèi),N,N增大增大,f,f減小減小B.B.在在0 0t t1 1時間內(nèi)時間內(nèi),N,N減小減小,f,f增大增大C.C.在在t t1 1t t2 2時間內(nèi)時間內(nèi),N,N增大增大,f,f增大增大D.D.在在t t1 1t t2 2時間內(nèi)時間內(nèi),N,N減小減小,f,f減小減小D D解析解析: :在在0 0t t1 1時間內(nèi)時間內(nèi), ,根據(jù)速度根據(jù)速度時間圖線知時間圖線知, ,物體做加速運動

35、物體做加速運動, ,加速度逐加速度逐漸減小漸減小. .設(shè)斜面傾角為設(shè)斜面傾角為,對物體研究對物體研究, ,在豎直方向上有在豎直方向上有NcosNcos +fsin+fsin - -mg=mg=ma,Nsinma,Nsin = =fcosfcos , ,因加速度減小因加速度減小, ,則支持力則支持力N N和摩擦力和摩擦力f f減小減小, ,在在t t1 1t t2 2時間內(nèi)時間內(nèi), ,根據(jù)速度根據(jù)速度時間圖線知時間圖線知, ,物體做減速運動物體做減速運動, ,加速度逐漸增大加速度逐漸增大. .對物對物體研究體研究, ,在豎直方向上有在豎直方向上有mg-(mg-(NcosNcos +fsin+fs

36、in )= )=ma,Nsinma,Nsin = =fcosfcos , ,因因加速度逐漸增大加速度逐漸增大, ,則支持力則支持力N N和摩擦力和摩擦力f f逐漸減小逐漸減小, ,選項選項D D正確正確,A,B,C,A,B,C錯誤錯誤. .2.2.導學號導學號 58826058 58826058 由由F-tF-t圖像分析運動圖像分析運動 在圖在圖( (甲甲) )所示的水平面上所示的水平面上, ,用水平用水平力力F F拉物塊拉物塊, ,若若F F按圖按圖( (乙乙) )所示的規(guī)律變化所示的規(guī)律變化. .設(shè)設(shè)F F的方向為正方向的方向為正方向, ,則物塊的速度則物塊的速度- -時間圖像可能正確的是

37、時間圖像可能正確的是( ( ) )A A考點四動力學中的臨界與極值問題考點四動力學中的臨界與極值問題1.1.動力學中的臨界極值問題動力學中的臨界極值問題在應用牛頓運動定律解決動力學問題中在應用牛頓運動定律解決動力學問題中, ,當物體運動的加速度不同時當物體運動的加速度不同時, ,物體有物體有可能處于不同的狀態(tài)可能處于不同的狀態(tài), ,特別是題目中出現(xiàn)特別是題目中出現(xiàn)“最大最大”“”“最小最小”“”“剛好剛好”等詞語等詞語時時, ,往往會有臨界值出現(xiàn)往往會有臨界值出現(xiàn). .2.2.產(chǎn)生臨界問題的條件產(chǎn)生臨界問題的條件(1)(1)兩物體脫離的臨界條件兩物體脫離的臨界條件: :彈力彈力N=0,N=0,

38、加速度相同加速度相同, ,速度相同速度相同. .(2)(2)相對滑動的臨界條件相對滑動的臨界條件: :兩物體相接觸且處于相對靜止時兩物體相接觸且處于相對靜止時, ,常存在著靜摩擦常存在著靜摩擦力力, ,靜摩擦力達到最大值靜摩擦力達到最大值. .(3)(3)繩子拉斷與松弛的臨界條件繩子拉斷與松弛的臨界條件: :繩子斷時繩子斷時, ,繩中張力等于它所能承受的最大繩中張力等于它所能承受的最大張力張力, ,繩子松弛時繩子松弛時, ,張力張力T=0.T=0.3.3.臨界問題的常用解法臨界問題的常用解法(1)(1)極限法極限法: :把物理問題把物理問題( (或過程或過程) )推向極端推向極端, ,從而使臨

39、界現(xiàn)象從而使臨界現(xiàn)象( (或狀態(tài)或狀態(tài)) )暴露出暴露出來來, ,以達到正確解決問題的目的以達到正確解決問題的目的. .(2)(2)假設(shè)法假設(shè)法: :臨界問題存在多種可能臨界問題存在多種可能, ,特別是非此即彼兩種可能時或變化過程特別是非此即彼兩種可能時或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件中可能出現(xiàn)臨界條件, ,也可能不出現(xiàn)臨界條件時也可能不出現(xiàn)臨界條件時, ,往往用假設(shè)法解決問題往往用假設(shè)法解決問題. .(3)(3)數(shù)學方法數(shù)學方法: :將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學公式將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學公式, ,根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件. .【典例【典例6 6】 (2018(2018安徽合肥一

40、中月考安徽合肥一中月考) )如圖所示如圖所示, ,鋼鐵構(gòu)件鋼鐵構(gòu)件A,BA,B疊放在卡車的水平疊放在卡車的水平底板上底板上, ,卡車底板和卡車底板和B B間動摩擦因數(shù)為間動摩擦因數(shù)為1 1,A,B,A,B間動摩擦因數(shù)為間動摩擦因數(shù)為2 2,1 12 2, ,卡車卡車剎車的最大加速度為剎車的最大加速度為a,aa,a1 1g,g,可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等可以認為最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等. .卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時卡車沿平直公路行駛途中遇到緊急情況時, ,要求其剎車后在要求其剎車后在s s0 0距離內(nèi)能安全停下距離內(nèi)能安全停下, ,則卡車行駛的速度不能超過則卡車

41、行駛的速度不能超過( ( ) )核心點撥核心點撥 (1) (1)要求卡車安全停下是指要求卡車安全停下是指A,BA,B相對卡車靜止相對卡車靜止, ,不發(fā)生相對滑動不發(fā)生相對滑動. .(2)(2)相互接觸的物體相對滑動的臨界條件是摩擦力達最大值相互接觸的物體相對滑動的臨界條件是摩擦力達最大值. .C C方法技巧方法技巧 疊加體系統(tǒng)臨界問題的求解思路疊加體系統(tǒng)臨界問題的求解思路【典例典例7 7】 (2013(2013山東卷山東卷,22),22)如圖所示如圖所示, ,一質(zhì)量一質(zhì)量m=0.4 kgm=0.4 kg的小物塊的小物塊, ,以以v v0 0=2 =2 m/sm/s的初速度的初速度, ,在與斜面

42、成某一夾角的拉力在與斜面成某一夾角的拉力F F作用下作用下, ,沿斜面向上做勻加速運動沿斜面向上做勻加速運動, ,經(jīng)經(jīng)t=t=2 s2 s的時間物塊由的時間物塊由A A點運動到點運動到B B點點,A,B,A,B之間的距離之間的距離L=10 m.L=10 m.已知斜面傾角已知斜面傾角=30=30, ,物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)= .= .重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. .33(1)(1)求物塊加速度的大小及到達求物塊加速度的大小及到達B B點時速度的大小點時速度的大小. .解析解析: :(1)(1)設(shè)物塊加速度的大小為設(shè)物塊加速度的大小為

43、a,a,到達到達B B點時速度的大小為點時速度的大小為v vB B, ,由運動學公由運動學公式得式得L=vL=v0 0t+ att+ at2 2 v vB B=v=v0 0+at +at 聯(lián)立式聯(lián)立式, ,代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得a=3 m/sa=3 m/s2 2 v vB B=8 =8 m/sm/s. . 12答案答案: :(1)3 m/s(1)3 m/s2 28 m/s8 m/s (2)(2)拉力拉力F F與斜面的夾角多大時與斜面的夾角多大時, ,拉力拉力F F最小最小? ?拉力拉力F F的最小值是多少的最小值是多少? ?多維訓練多維訓練1 1. .導學號導學號 58826059 588260

44、59 脫離的臨界條件脫離的臨界條件 (2018(2018遼寧沈陽模擬遼寧沈陽模擬) )如圖如圖1 1所示所示, ,m mA A= =4.0 4.0 kg,mkg,mB B=2.0 =2.0 kg,Akg,A和和B B緊靠著放在光滑水平面上緊靠著放在光滑水平面上, ,從從t=0t=0時刻起時刻起, ,對對B B施加向右施加向右的水平恒力的水平恒力F F2 2=4.0 N,=4.0 N,同時對同時對A A施加向右的水平變力施加向右的水平變力F F1 1,F,F1 1變化規(guī)律如圖變化規(guī)律如圖2 2所示所示. .下列相關(guān)說法中正確的是下列相關(guān)說法中正確的是( ( ) )C CA.A.當當t=0t=0時

45、時,A,B,A,B物體加速度分別為物體加速度分別為a aA A=5 m/s=5 m/s2 2,a,aB B=2 m/s=2 m/s2 2B.AB.A物體做加速度減小的加速運動物體做加速度減小的加速運動,B,B物體做勻加速運動物體做勻加速運動C.tC.t=12 s=12 s時刻時刻A,BA,B將分離將分離, ,分離時加速度均為分離時加速度均為a=2 m/sa=2 m/s2 2D.A,BD.A,B分離前后分離前后,A,A物體加速度變化規(guī)律相同物體加速度變化規(guī)律相同2.2.導學號導學號 58826060 58826060 相對滑動的臨界條件相對滑動的臨界條件 (2018(2018湖北四地七校聯(lián)考湖北

46、四地七校聯(lián)考) )如圖所示如圖所示, ,水平地面上有一車廂水平地面上有一車廂, ,車廂內(nèi)固定的平臺通過相同的彈簧把相同的物塊車廂內(nèi)固定的平臺通過相同的彈簧把相同的物塊A,BA,B壓在壓在豎直側(cè)壁和水平的頂板上豎直側(cè)壁和水平的頂板上, ,已知已知A,BA,B與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為,車廂靜止車廂靜止時時, ,兩彈簧長度相同兩彈簧長度相同,A,A恰好不下滑恰好不下滑, ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力最大靜摩擦力等于滑動摩擦力, ,重力加速度重力加速度為為g.g.現(xiàn)使車廂沿水平方向加速運動現(xiàn)使車廂沿水平方向加速運動, ,為保證為保證A,BA,B仍相對車廂靜止仍相對車廂靜止,

47、 ,則則( ( ) )A.A.速度可能向左速度可能向左, ,加速度可大于加速度可大于(1+)g(1+)gB.B.加速度一定向右加速度一定向右, ,不能超過不能超過(1-)g(1-)gC.C.加速度一定向左加速度一定向左, ,不能超過不能超過ggD.D.加速度一定向左加速度一定向左, ,不能超過不能超過(1-)g(1-)gB B解析解析: :A A恰好不下滑恰好不下滑, ,受力分析如圖受力分析如圖1,1,則有則有f=f=mg,Fmg,F彈彈= =N NA A,f,f= =FF彈彈, ,現(xiàn)使車廂加速現(xiàn)使車廂加速, ,且且保證保證A,BA,B仍相對車廂靜止仍相對車廂靜止, ,而彈簧彈力而彈簧彈力F

48、F彈彈不變不變, ,假設(shè)加速度假設(shè)加速度a a水平向左水平向左, ,由由A A物體受物體受力知力知N N減小減小, ,f fmaxmax減小減小,A,A將下滑將下滑, ,與要求不符與要求不符, ,故故a a應水平向右應水平向右, ,設(shè)最大值為設(shè)最大值為a amaxmax, ,對對B B物體受力分析如圖物體受力分析如圖2 2所示所示, ,NNB B= =(F(F彈彈-mg)=-mg)=mamamaxmax, ,聯(lián)立解得聯(lián)立解得a amaxmax=(1-)g,=(1-)g,故選項故選項B B正確正確. . 演練提升演練提升 真題體驗真題體驗強化提升強化提升1 1.連接體問題連接體問題 (2017(

49、2017海南卷海南卷,9)(,9)(多選多選) )如圖如圖, ,水平地面上有三個靠在一起水平地面上有三個靠在一起的物塊的物塊P,QP,Q和和R,R,質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m,2mm,2m和和3m,3m,物塊與地面間的動摩擦因數(shù)都為物塊與地面間的動摩擦因數(shù)都為.用用大小為大小為F F的水平外力推動物塊的水平外力推動物塊P,P,記記R R和和Q Q之間相互作用力與之間相互作用力與Q Q與與P P之間相互作用之間相互作用力大小之比為力大小之比為k.k.下列判斷正確的是下列判斷正確的是( ( ) )高考模擬高考模擬BDBD2 2.動力學圖像問題動力學圖像問題 (2015(2015全國全國卷卷,20)(,

50、20)(多選多選) )如圖如圖(a),(a),一物塊在一物塊在t=0t=0時刻時刻滑上一固定斜面滑上一固定斜面, ,其運動的其運動的v-tv-t圖線如圖圖線如圖(b)(b)所示所示. .若重力加速度及圖中的若重力加速度及圖中的v v0 0, ,v v1 1,t,t1 1均為已知量均為已知量, ,則可求出則可求出( ( ) )A.A.斜面的傾角斜面的傾角B.B.物塊的質(zhì)量物塊的質(zhì)量C.C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D.D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度物塊沿斜面向上滑行的最大高度ACDACD圖圖(a)(a) 圖圖(b) (b) 3 3.超重與失重超重與失重 (2014(2014北京卷北京卷,18),18)應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象, ,可以使物理可以使物理學習更加有趣和深入學習更加有趣和深入. .例如平伸手掌托起物體例如平伸手掌托起物體, ,由靜止開始豎直向上運動由靜止開始豎直向上運動, ,直至將物體直至將物體拋出拋出. .對此現(xiàn)象