高考物理一輪全程-3-3-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件

1.溫故自查研究某一時(shí)刻物體的

和

突變的關(guān)系稱為力和運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)問(wèn)題，簡(jiǎn)稱“瞬時(shí)問(wèn)題”．“瞬時(shí)問(wèn)題”常常伴隨著這樣一些標(biāo)志性詞語(yǔ)：“瞬時(shí)”、“突然”、“猛地”、“剛剛”等．受力運(yùn)動(dòng)2.考點(diǎn)精析1．變化瞬間、力未能變像彈簧、橡皮條、皮筋等，這些物體連接其他物體．當(dāng)其它力有變化的瞬間引不起這些物體上的力立即變化．原因是彈簧上的彈力F＝kx，x的變化需要一定時(shí)間，故瞬間x沒(méi)有來(lái)得及變化，故彈力沒(méi)來(lái)得及變化．3.2．變化瞬間、力發(fā)生突變像繩、線、硬的物體連接(或直接作用)的物體，當(dāng)其他力變化時(shí)，將會(huì)迅速引起繩、線等物上力的變化．這種情況下，繩上力的變化較復(fù)雜，需要根據(jù)物體下一步的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)分析判斷.4.溫故自查1．超重現(xiàn)象當(dāng)物體具有

的加速度時(shí)，這個(gè)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓炖K的拉力)

它所受的重力，稱為超重現(xiàn)象．2．失重現(xiàn)象當(dāng)物體具有

的加速度時(shí)，這個(gè)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓炖K的拉力)

它所受的重力，稱為失重現(xiàn)象．當(dāng)a＝g時(shí)，F(xiàn)＝0，此為

狀態(tài)．向上大于向下小于完全失重5.考點(diǎn)精析1．超重：物體的加速度方向是豎直向上的．物體并不一定是豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，也可以是豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)．失重：物體的加速度方向是豎直向下的．物體既可以是向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可以是向上做減速運(yùn)動(dòng)．2．盡管物體不在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，但只要其加速度在豎直方向上有分量，即ay≠0就可以．當(dāng)ay方向豎直向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)ay方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)．6.3．當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只產(chǎn)生使物體具有a＝g的加速度效果，不再產(chǎn)生其他效果．4．處于超重和失重狀態(tài)下的液體的浮力公式分別為F?。溅裋排(g＋a)和F?。溅裋排(g－a)；處于完全失重狀態(tài)下的液體F浮＝0，即液體對(duì)浸在液體中的物體不再產(chǎn)生浮力．7.對(duì)超重和失重的理解應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：(1)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力始終存在，大小也沒(méi)有變化．(2)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無(wú)關(guān)，只決定于加速度的大小和方向．(3)在完全失重的狀態(tài)下，平時(shí)一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等.8.溫故自查1．概念(1)研究物理問(wèn)題時(shí)把所研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來(lái)處理的方法稱為

法．(2)研究物理問(wèn)題時(shí)把所研究的對(duì)象從整體中隔離出來(lái)進(jìn)行獨(dú)立研究，最終得出結(jié)論的方法稱為

法．

整體隔離9.2．基本特征(1)采用整體法時(shí)，不僅可以把幾個(gè)物體作為整體，也可以把幾個(gè)物理過(guò)程作為一個(gè)整體，采用整體法可以避免對(duì)整體內(nèi)部進(jìn)行繁瑣的分析，常常使問(wèn)題解答更簡(jiǎn)便、明了．(2)采用隔離法時(shí)，可以把整個(gè)物體隔離成幾個(gè)部分來(lái)處理，也可以把整個(gè)過(guò)程隔離成幾個(gè)階段來(lái)處理，還可以對(duì)同一個(gè)物體，同一過(guò)程中不同物理量的變化進(jìn)行分別處理．采用隔離法能排除研究對(duì)象無(wú)關(guān)的因素，使事物的特征明顯地顯示出來(lái)，從而進(jìn)行有效的處理．10.考點(diǎn)精析1．運(yùn)用整體法解題的基本步驟(1)明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程．(2)畫出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過(guò)程的示意圖．(3)尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解．11.2．運(yùn)用隔離法解題的基本步驟(1)明確研究對(duì)象或過(guò)程、狀態(tài)，選擇隔離對(duì)象．選擇原則：一是包含待求量，二是所選隔離對(duì)象和所列方程數(shù)盡可能少．(2)將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過(guò)程從運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中隔離出來(lái)．(3)對(duì)隔離出的研究對(duì)象、過(guò)程、狀態(tài)分析研究，畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖．(4)尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解．12.注意整體和局部是相對(duì)統(tǒng)一、相輔相成的．隔離法與整體法，不是相互對(duì)立的，一般問(wèn)題的求解中，隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化，往往兩種方法交叉運(yùn)用，相輔相成．所以，兩種方法的取舍，并無(wú)絕對(duì)的界限，必須具體分析，靈活應(yīng)用．無(wú)論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量(即中間未知量的出現(xiàn)，如非待求的力，非待求的中間狀態(tài)或過(guò)程等)的出現(xiàn)為原則．13.命題規(guī)律判斷超重、失重現(xiàn)象．會(huì)計(jì)算超重、失重的大小，能解釋有關(guān)實(shí)際生活中的超重、失重現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，完全失重的理解及產(chǎn)生的條件．14.[考例1]一個(gè)質(zhì)量為70kg的人乘電梯下樓．快到此人要去的樓層時(shí)，電梯以3m/s2的加速度勻減速下降(如圖(a))，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力．(取g＝10m/s2)15.[解析]人在重力mg和支持力FN的合力作用下，以3m/s2的加速度豎直向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)(如圖(b))．此時(shí)加速度方向向上，仍取豎直向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律可得FN－mg＝ma所以FN＝m(a＋g)＝70×(3＋10)N＝910N根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)地板的壓力大小也等于910N，方向豎直向下．[答案]910N方向豎直向下16.如圖所示，臺(tái)秤上有一裝水容器，容器底部用一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線系住一個(gè)空心小球，體積為1.2×10－3m3，質(zhì)量為1kg.這時(shí)臺(tái)秤的讀數(shù)為40N；剪斷細(xì)線后，在小球上升的過(guò)程中，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？(ρ水＝1×103kg/m3)17.[解析]剪斷細(xì)線后，空心小球加速上升，處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律得ρ水gV－mg＝ma.解得空心小球的加速度為18.在空心小球加速上升的同時(shí)，同體積的“水球”以同樣大小的加速度向下流動(dòng)填補(bǔ)小球原來(lái)占據(jù)的空間．處于失重狀態(tài)，該“水球”的質(zhì)量為m′＝ρ水V＝1.2kg.這時(shí)臺(tái)秤對(duì)容器的支持力為F＝40N＋ma－m′a＝40N＋1×2N－1.2×2N＝39.6N.根據(jù)牛頓第三定律，臺(tái)秤所受的壓力(即臺(tái)秤的讀數(shù))為F′＝40N＋ma－m′a＝39.6N.[答案]39.6N19.命題規(guī)律利用整體法和隔離法分析求解多物體間的相互作用力，或能根據(jù)受力情況求其運(yùn)動(dòng)情況．20.[考例2](2009·瑞安中學(xué)月考)如圖所示，在水平地面上有A、B兩個(gè)物體，質(zhì)量分別為mA＝3.0kg和mB＝2.0kg，它們與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.10.在A、B之間有一原長(zhǎng)l＝15cm、勁度系數(shù)k＝500N/m的輕質(zhì)彈簧將它們連接．現(xiàn)分別用兩個(gè)方向相反的水平恒力F1、F2，同時(shí)作用在A、B兩物體上，已知F1＝20N，F(xiàn)2＝10N，取g＝10m/s2.當(dāng)運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，求：21.(1)A和B共同運(yùn)動(dòng)的加速度；(2)A、B之間的距離(A和B均可視為質(zhì)點(diǎn))．[解析](1)A、B組成的系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力為Ff＝μ(mA＋mB)g＝5.0N設(shè)運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)系統(tǒng)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有F1－F2－Ff＝(mA＋mB)a解得a＝1.0m/s222.(2)以A為研究對(duì)象，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力FfA＝μmAg＝3.0N設(shè)運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所受彈簧的彈力為FT，根據(jù)牛頓第二定律有F1－FfA－FT＝mAa解得FT＝14N所以彈簧的伸長(zhǎng)量Δx＝FT/k＝2.8cm因此運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)A、B之間的距離為x＝l＋Δx＝17.8cm.[答案](1)1.0m/s2(2)17.8cm23.如圖所示，在光滑的桌面上疊放著一質(zhì)量為mA＝2.0kg的薄木板A和質(zhì)量為mB＝3kg的金屬塊B.A的長(zhǎng)度L＝2.0m.B上有輕線繞過(guò)定滑輪與質(zhì)量為mC＝1.0kg的物塊C相連．B與A之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.10，最大靜摩擦力可視為等于滑動(dòng)摩擦力．忽略細(xì)線質(zhì)量及細(xì)線與滑輪間的摩擦．起始時(shí)令各物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩被拉直，B位于A的左端(如圖)，然后放手，求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間B從A的右端脫離(設(shè)A的右端距滑輪足夠遠(yuǎn))(取g＝10m/s2)．24.[解析]以桌面為參考系，令aA表示A的加速度，aB表示B、C的加速度，xA和xB分別表示t時(shí)間內(nèi)A和B移動(dòng)的距離，則由牛頓定律和勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得mCg－μmBg＝(mC＋mB)aBμmBg＝mAaA25.xB－xA＝L由以上各式，代入數(shù)值，可得t＝4.0s.[答案]4.0s26.命題規(guī)律能準(zhǔn)確分析臨界狀態(tài)及條件，能利用數(shù)學(xué)方法求極值問(wèn)題，考查利用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的能力．27.[考例3]如圖，物體A的質(zhì)量m＝1kg，靜止在光滑水平面上的平板車B的質(zhì)量為M＝0.5kg，平板車長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1m.某時(shí)刻A以v0＝4m/s向右的初速度滑上平板車B的上表面，在A滑上平板車B的同時(shí)，給平板車B施加一個(gè)水平向右的拉力．忽略物體A的大小，已知A與平板車B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，取重力加速度g＝10m/s2.試求：28.(1)若F＝5N，物體A在平板車上運(yùn)動(dòng)時(shí)相對(duì)平板車向前滑行的最大距離；(2)如果要使A不至于從平板車B上滑落，拉力F大小應(yīng)滿足的條件．[解析](1)物體A滑上平板車B以后，物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，平板車做勻加速運(yùn)動(dòng)，兩者速度相同時(shí)，物體A在平板車上相對(duì)平板車向前滑行的距離最大．由牛頓第二定律，對(duì)物體A有：29.μmg＝maA得aA＝μg＝2m/s2.對(duì)平板車B有：F＋μmg＝MaB， ①得aB＝14m/s2，兩者速度相同時(shí)，有v0－aAt＝aBt，得t＝0.25s，30.此時(shí)物體A相對(duì)平板車向前滑行的距離最大Δs＝sA－sB＝0.5m.(2)物體A不從車右端滑落的臨界條件是A到達(dá)B的右端時(shí)，A、B具有共同的速度v1，物體A加速度aA不變由②③式，可得aB＝6m/s2，代入①式得F＝MaB－μmg＝1N.31.若F<1N，則A滑到B的右端時(shí)，速度仍大于B的速度，于是將從小車B的右端滑落．當(dāng)F較大時(shí)，在A到達(dá)B的右端之前，就與B具有相同的速度，之后，A必須相對(duì)B靜止，才不會(huì)從B的左端滑落．即有F＝(M＋m)am，μmg＝Mam，解之得F＝3N.若F大于3N，A就會(huì)從小車B的左端滑下．綜上，力F應(yīng)滿足的條件是1N≤F≤3N.[答案](1)0.5m(2)1N≤F≤3N32.[總結(jié)評(píng)述]臨界問(wèn)題的解法一般有三種方法：(1)極限法：在題目中如出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語(yǔ)時(shí)，一般隱含著臨界問(wèn)題，處理這類問(wèn)題時(shí)，應(yīng)把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái)，達(dá)到盡快求解的目的．(2)假設(shè)法：有些物理過(guò)程中沒(méi)有明顯出現(xiàn)臨界問(wèn)題的線索，但在變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界問(wèn)題，也可能不出現(xiàn)臨界問(wèn)題，解答這類題，一般用假設(shè)法．(3)數(shù)學(xué)方法：將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式求解得出臨界條件．33.一個(gè)質(zhì)量為0.5kg的小球用細(xì)繩吊在傾角為θ＝53°的斜面頂端，如圖所示，斜面靜止時(shí)，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計(jì)摩擦，當(dāng)斜面以10m/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．34.[解析]先分析物理現(xiàn)象，用極限法把加速度a推到兩個(gè)極端來(lái)分析：當(dāng)a較小(a―→0)時(shí)，小球受到三個(gè)力(重力、繩拉力和斜面的支持力)作用，此時(shí)繩平行于斜面；當(dāng)a較大(足夠大)時(shí)，小球?qū)ⅰ帮w離”斜面，此時(shí)繩與水平方向的夾角未知，那么a＝10m/s2向右時(shí)，究竟是上述兩種情況中的哪一種？解題時(shí)必須先求出小球離開斜面的臨界值a0，然后才能確定．35.令小球處在離開斜面的臨界狀態(tài)，F(xiàn)N剛好為零時(shí)，斜面向右的加速度為a0，此時(shí)對(duì)小球：mgcotθ＝ma0a0＝gcotθ＝7.5m/s2因?yàn)閍＝10m/s2>a0，則小球離開斜面(如圖所示)而向右加速．[答案]

F＝2.83N；FN＝036.命題規(guī)律傳送帶問(wèn)題是動(dòng)力學(xué)中常見(jiàn)題目，難度較大，主要考查受力分析、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷，過(guò)程多，運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜，有效考查分析能力、數(shù)學(xué)運(yùn)用能力等．37.[考例4]利用皮帶運(yùn)輸機(jī)將物體由地面運(yùn)送到高出水平地面的C平臺(tái)上，C平臺(tái)離地面的豎直高度為5m，已知皮帶和物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75，運(yùn)輸機(jī)的皮帶以2m/s的速度勻速順時(shí)針運(yùn)動(dòng)且皮帶和輪子之間不打滑．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)38.(1)如圖所示，若兩個(gè)皮帶輪相同，半徑都是25cm，則此時(shí)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是多大？(2)假設(shè)皮帶在運(yùn)送物體的過(guò)程中始終是張緊的．為了將地面上的物體運(yùn)送到平臺(tái)上，皮帶的傾角θ最大不能超過(guò)多少？(3)皮帶運(yùn)輸機(jī)架設(shè)好之后，皮帶與水平面的夾角為θ＝30°.現(xiàn)將質(zhì)量為1kg的小物體輕輕地放在皮帶的A處，運(yùn)送到C處．試求由于運(yùn)送此物體，運(yùn)輸機(jī)比空載時(shí)多消耗的能量．39.[解析](1)輪子做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)公式：v＝ωr可得輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為：ω＝

＝8rad/s(2)要將物體運(yùn)送到平臺(tái)上，物體所受到的力應(yīng)該滿足：μmgcosθ>mgsinθtanθ<μ＝0.75所以θ<37°40.(3)P物體放在皮帶上先做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到皮帶的速度時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，物體勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得：μmgcosθ－m