【优化方案】浙江省高考物理总复习 第3章第三节 牛顿运动定律的综合应用课件 大纲人教.ppt

第三节牛顿运动定律的综合应用第三节牛顿运动定律的综合应用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究第第三三节节牛牛顿顿运运动动定定律律的的综综合合应应用用基础知识梳理基础知识梳理知能优化演练知能优化演练一、超重和失重一、超重和失重1超重超重(1)物体物体对对水平支持物的水平支持物的压压力力(或或对竖对竖直直悬线悬线的拉力的拉力)_物体所受重力的情况称物体所受重力的情况称为为超重超重现现象象(2)产产生条件：物体具有生条件：物体具有_的加速度的加速度2失重失重(1)物体物体对对水平支持物的水平支持物的压压力力(或或对竖对竖直直悬线悬线的拉力的拉力)_物体所受重力的情况称物体所受重力的情况称为为失重失重现现象象(2)产产生条件：物体具有生条件：物体具有_的加速度的加速度基础知识梳理基础知识梳理大于大于向上向上小于小于向下向下3完全失重完全失重物体物体对对水平支持物的水平支持物的压压力力(或或对竖对竖直直悬悬挂物的拉力挂物的拉力)_的情况称的情况称为为完全失重完全失重现现象象4视视重重当物体挂在当物体挂在弹弹簧簧测测力力计计下或放在水平台秤上下或放在水平台秤上时时，弹弹簧簧测测力力计计或台秤的示数称或台秤的示数称为视为视重重视视重大小等于秤重大小等于秤所受的拉力或所受的拉力或压压力力为零为零特特别别提示：提示：(1)物体超重或失重物体超重或失重时时，所，所受重力并没有受重力并没有变变化化(2)物体是物体是处处于超重状于超重状态还态还是失重状是失重状态态，与物体的速度没有关系与物体的速度没有关系二、整体法与隔离法二、整体法与隔离法1整体法整体法当系当系统统中各物体的中各物体的_相同相同时时，我，我们们可以把系可以把系统统内的所有物体看成一个整体，内的所有物体看成一个整体，这这个整体的个整体的质质量等量等于各物体的于各物体的_，当整体受到的外力已知，当整体受到的外力已知时时，可用可用_求出整体的加速度求出整体的加速度2隔离法隔离法从研究的方便出从研究的方便出发发，当求解系，当求解系统统内物体内物体间间_时时，常把物体从系，常把物体从系统统中中“_”出来，出来，进进行分析，依据牛行分析，依据牛顿顿第二定律列方程第二定律列方程加速度加速度质量之和质量之和牛顿第二定律牛顿第二定律相互作用力相互作用力隔离隔离3外力和内力外力和内力如果以物体系如果以物体系统为统为研究研究对对象，受到系象，受到系统统之外的物体之外的物体的作用力，的作用力，这这些力是些力是该该系系统统受到的受到的_，而系，而系统统内各物体内各物体间间的相互作用力的相互作用力为为_应应用牛用牛顿顿第二第二定律列方程定律列方程时时不考不考虑虑内力如果把某物体隔离出来内力如果把某物体隔离出来作作为为研究研究对对象，象，则则_将将转换为转换为隔离体的隔离体的_外力外力内力内力内力内力外力外力一、一、对对超重和失重的理解超重和失重的理解1当物体当物体处处于超重和失重状于超重和失重状态时态时，物体受到的重，物体受到的重力并没有力并没有变变化所化所谓谓“超超”和和“失失”，是指，是指视视重，重，“超超”和和“失失”的大小取决于物体的的大小取决于物体的质质量和物体在量和物体在竖竖直方向直方向的加速度的加速度2物体是物体是处处于超重状于超重状态还态还是失重状是失重状态态，不在于物，不在于物体向上运体向上运动还动还是向下运是向下运动动，而是取决于加速度方向，而是取决于加速度方向是向上是向上还还是向下是向下课堂互动讲练课堂互动讲练3完全失重状完全失重状态态不不仅仅仅仅只限于自由落体运只限于自由落体运动动，只，只要物体具有要物体具有竖竖直向下的等于直向下的等于g的加速度就的加速度就处处于完全于完全失重状失重状态态例如：不例如：不计计空气阻力的各种抛体运空气阻力的各种抛体运动动，环绕环绕地球做匀速地球做匀速圆圆周运周运动动的的卫卫星等，都星等，都处处于完全失于完全失重状重状态态在完全失重状在完全失重状态态下，由于重力下，由于重力产产生的一切生的一切现现象都不象都不存在了例如，物体存在了例如，物体对对水平支持面没有水平支持面没有压压力，力，对竖对竖直直悬线悬线没有拉力，不能用天平没有拉力，不能用天平测测物体的物体的质质量，液柱量，液柱不不产产生生压压强强，在液体中的物体不受浮力等等，在液体中的物体不受浮力等等特特别别提醒：提醒：(1)由物体由物体处处于失重或超重状于失重或超重状态态，可判断，可判断加速度的方向加速度的方向为为向下或向上，但并不能确定物体的向下或向上，但并不能确定物体的速度方向速度方向(2)当物体出当物体出现现超重或失重超重或失重时时，物体的加速度不一定，物体的加速度不一定沿沿竖竖直方向，但加速度一定有直方向，但加速度一定有竖竖直方向的分量直方向的分量(3)如果系如果系统统内有的物体向上加速，有的物体向下加内有的物体向上加速，有的物体向下加速，此速，此时时可考可考虑虑整体整体质质心加速度的方向，来判断系心加速度的方向，来判断系统统是是处处于失重于失重还还是超重是超重即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(2011年广年广东东深圳模深圳模拟拟)如如图图331所示，所示，轻质弹轻质弹簧的上端固定在簧的上端固定在电电梯的天花板上，梯的天花板上，弹弹簧下端簧下端悬悬挂一挂一个小个小铁铁球，在球，在电电梯运行梯运行时时，乘客，乘客发现弹发现弹簧的伸簧的伸长长量量比比电电梯静止梯静止时时的伸的伸长长量小，量小，这这一一现现象表明象表明()图图331A电电梯一定是在下降梯一定是在下降B电电梯可能是在上升梯可能是在上升C电电梯的加速度方向一定是向上梯的加速度方向一定是向上D乘客一定乘客一定处处在失重状在失重状态态解析：解析：选选BD.电电梯静止梯静止时时，弹弹簧的拉力和重力簧的拉力和重力相等相等现现在，在，弹弹簧的伸簧的伸长长量量变变小，小，则弹则弹簧的簧的拉力减小，小拉力减小，小铁铁球的合力方向向下，加速度球的合力方向向下，加速度向下，小向下，小铁铁球球处处于失重状于失重状态态但是但是电电梯的运梯的运动动方向可能向上也可能向下，故方向可能向上也可能向下，故选选B、D.二、整体法与隔离法二、整体法与隔离法选选取的原取的原则则系系统问题统问题是指在外力作用下几个物体是指在外力作用下几个物体连连在一起运在一起运动动的的问题问题，系，系统统内物体的加速度可以相同，也可内物体的加速度可以相同，也可以不相同，以不相同，对该类问题处对该类问题处理方法如下：理方法如下：1隔离法的隔离法的选选取取(1)适用情况：若系适用情况：若系统统内各物体的加速度不相同，内各物体的加速度不相同，且需要求物体之且需要求物体之间间的作用力的作用力(2)处处理方法：把物体从系理方法：把物体从系统统中隔离出来，将内力中隔离出来，将内力转转化化为为外力，分析物体的受力情况和运外力，分析物体的受力情况和运动动情况，情况，并分并分别应别应用牛用牛顿顿第二定律列方程求解，隔离法是第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基受力分析的基础础，应应重点掌握重点掌握2整体法的整体法的选选取取(1)适用情况：若系适用情况：若系统统内各物体具有相同的加速度，内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之且不需要求物体之间间的作用力的作用力(2)处处理方法：把系理方法：把系统统内各物体看成一个整体内各物体看成一个整体(当成当成一个一个质质点点)来分析整体受到的外力，来分析整体受到的外力，应应用牛用牛顿顿第二定第二定律求出加速度律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原整体法、隔离法交替运用原则则：若系：若系统统内各物内各物体具有相同的加速度，且要求物体之体具有相同的加速度，且要求物体之间间的作用力的作用力时时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选选取取合适的研究合适的研究对对象，象，应应用牛用牛顿顿第二定律求作用力即第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力先整体求加速度，后隔离求内力”特特别别提醒：提醒：运用整体法分析运用整体法分析问题时问题时，系，系统统内内各物体的加速度的大小和方向均各物体的加速度的大小和方向均应应相同，如相同，如果系果系统统内各物体的加速度内各物体的加速度仅仅大小相同，如通大小相同，如通过过滑滑轮连轮连接的物体，接的物体，应应采用隔离法求解采用隔离法求解即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.(2011年黑年黑龙龙江适江适应应性性测试测试)如如图图332所示，所示，一个箱子中放有一物体，已知静止一个箱子中放有一物体，已知静止时时物体物体对对下底下底面的面的压压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚刚好接触好接触现现将箱子以初速度将箱子以初速度v0竖竖直向上抛出，直向上抛出，已知箱子所受空气阻力与箱子运已知箱子所受空气阻力与箱子运动动的速率成正比，的速率成正比，且箱子运且箱子运动过动过程中始程中始终终保持保持图图示姿示姿态态则则下列下列说说法正确的是法正确的是()图图332A上升上升过过程中，物体程中，物体对对箱子的下底面有箱子的下底面有压压力，力，且且压压力越来越小力越来越小B上升上升过过程中，物体程中，物体对对箱子的上底面有箱子的上底面有压压力，力，且且压压力越来越大力越来越大C下降下降过过程中，物体程中，物体对对箱子的下底面有箱子的下底面有压压力，力，且且压压力可能越来越大力可能越来越大D下降下降过过程中，物体程中，物体对对箱子的上底面有箱子的上底面有压压力，力，且且压压力可能越来越小力可能越来越小mgFNma，则则FNmamg，而，而a减小，减小，则则FN减小，所以上升减小，所以上升过过程中物程中物体体对对箱子上底面有箱子上底面有压压力且力且压压力越来越力越来越小；同理，当箱子和物体下降小；同理，当箱子和物体下降时时，物，物体体对对箱子下底面有箱子下底面有压压力且力且压压力越来越力越来越大故本大故本题选题选C.(2009年高考广年高考广东东卷卷)某人在地面上用某人在地面上用弹弹簧簧测测力力计计称得其体重称得其体重为为490 N他将他将弹弹簧簧测测力力计计移至移至电电梯内称其体重，梯内称其体重，t0至至t3时间时间段内，段内，弹弹簧簧测测力力计计的示的示数如数如图图333所示，所示，电电梯运行的梯运行的vt图图可能是可能是(取取电电梯向上运梯向上运动动的方向的方向为为正正)()题型一题型一超、失重现象的分析超、失重现象的分析例例例例1 1图图333经典题型探究经典题型探究图图334【答案答案】AD变变式式训练训练1在升降在升降电电梯内的地面上放一体重梯内的地面上放一体重计计，电电梯静止梯静止时时，晓晓敏同学站在体重敏同学站在体重计计上，体重上，体重计计示数示数为为50 kg，电电梯运梯运动过动过程中，某一段程中，某一段时间时间内内晓晓敏同学敏同学发现发现体重体重计计示数如示数如图图335所示在所示在这这段段时间时间内下列内下列说说法中正确的是法中正确的是()图图335A晓晓敏同学所受的重力敏同学所受的重力变变小了小了B晓晓敏敏对对体重体重计计的的压压力小于体重力小于体重计对晓计对晓敏的支敏的支持力持力C电电梯一定在梯一定在竖竖直向下运直向下运动动D电电梯的加速度大小梯的加速度大小为为g/5，方向一定，方向一定竖竖直向下直向下解析：解析：选选D.体重体重计计示数示数变变小了，小了，说说明明该该同学同学处处于于失重状失重状态态，但所受重力并不，但所受重力并不变变小，小，A错错；压压力与力与支持力是一支持力是一对对相互作用力，大小相等，相互作用力，大小相等，B错错；电电梯的加速度一定向下，但不一定向下运梯的加速度一定向下，但不一定向下运动动，C错错；由牛由牛顿顿第二定律可知第二定律可知D对对 (2011年宁波模年宁波模拟拟)如如图图336所示，所示，质质量量为为M的木板可沿的木板可沿倾倾角角为为的光滑斜面下滑，木板的光滑斜面下滑，木板上站着一个上站着一个质质量量为为m的人，的人，问问：题型二题型二动力学中的连接体问题动力学中的连接体问题例例例例2 2图图336(1)为为了保持木板与斜面相了保持木板与斜面相对对静止，静止，计计算人运算人运动动的的加速度？加速度？(2)为为了保持人与斜面相了保持人与斜面相对对静止，木板运静止，木板运动动的加速的加速度是多少？度是多少？【解析解析】(1)为为了使木板与斜面保持相了使木板与斜面保持相对对静止，静止，必必须满须满足木板在斜面上的合力足木板在斜面上的合力为为零，所以人施于零，所以人施于木板的摩擦力木板的摩擦力F应应沿斜面向上，故人沿斜面向上，故人应应加速向下加速向下跑跑现现分分别对别对人和木板人和木板应应用牛用牛顿顿第二定律：第二定律：对对木板受力分析如木板受力分析如图图337所示：所示：图图337沿斜面方向有：沿斜面方向有：MgsinF0对对人受力分析如人受力分析如图图338所示：所示：图图338【答案答案】见见解析解析【规规律律总结总结】加速度相同的加速度相同的连连接体接体问题问题，即可以用隔离法也可以用整体，即可以用隔离法也可以用整体法解决；加速度不同的法解决；加速度不同的连连接体接体问题问题只只能用隔离法来研究能用隔离法来研究 变变式式训练训练2 在粗糙水平面上放着一个三角形木在粗糙水平面上放着一个三角形木块块abc，在它的两个粗糙斜面上分，在它的两个粗糙斜面上分别别放有放有质质量量为为m1和和m2的两个物体，的两个物体，m1m2，如，如图图339所示，所示，若三角形木若三角形木块块和两物体都是静止的，和两物体都是静止的，则则粗糙水平粗糙水平面面对对三角形木三角形木块块()图图339A有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右B有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左C有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因定，因m1、m2、1、2的数的数值值均未均未给给出出D以上以上结论结论都不都不对对解析：解析：选选D.采用整体法因采用整体法因为为三个物体均三个物体均处处于于静止状静止状态态，所以，所以a0，因此三角形木，因此三角形木块块在水平在水平方向上不受力故方向上不受力故选选D.(满满分分样样板板16分分)如如图图3310所示，所示，质质量量m1 kg的物的物块块放在放在倾倾角角为为的斜面上，斜面体的斜面上，斜面体质质量量M2 kg，斜面与物，斜面与物块间块间的的动动摩擦因数摩擦因数0.2，地面，地面光滑，光滑，37.现对现对斜面体施加一水平推力斜面体施加一水平推力F，要使，要使物物块块相相对对斜面静止，力斜面静止，力F应为应为多大？多大？(设设物物块块与斜面与斜面的最大静摩擦力等于滑的最大静摩擦力等于滑动动摩擦力，摩擦力，g取取10 m/s2)题型三题型三动力学中的临界问题分析动力学中的临界问题分析例例例例3 3图图3310【思路点思路点拨拨】用极限法把用极限法把F推向两个极端来分推向两个极端来分析：当析：当F较较小小(趋趋近于近于0)时时，由于，由于tan，因此，因此，物物块块将沿斜面加速下滑；若将沿斜面加速下滑；若F较较大大(足足够够大大)时时，物物块块将相将相对对斜面向上滑因此斜面向上滑因此F不能太小，也不不能太小，也不能太大，能太大，F的取的取值值有一个范有一个范围围解解题样题样板板规规范步范步骤骤，该该得的分一分不得的分一分不丢丢！(1)设设物物块处块处于相于相对对斜面下滑的斜面下滑的临临界状界状态态(物物块块恰好恰好不下滑不下滑)时时推力推力为为F1.此此时时物物块块受力如受力如图图3311甲甲所示取加速度所示取加速度a1方向方向为为x轴轴正方向，正方向，对对m有：有：图图3311x方向：方向：FN1sinFN1cosma1(2分分)y方向：方向：FN1cosFN1sinmg0(2分分)解解两式得：两式得：a14.78 m/s2(2分分)对对整体有：整体有：F1(Mm)a1，得，得F114.34 N(2分分)(2)设设物物块处块处于相于相对对斜面向上滑的斜面向上滑的临临界状界状态态(物物块块恰好恰好不上滑不上滑)时时推力推力为为F2，此，此时时物物块块受力如受力如图图乙所示乙所示取加速度取加速度a2方向方向为为x轴轴正方向，正方向，对对m有：有：【规规律律总结总结】题题中出中出现现“最大最大”、“最小最小”、“刚刚好好”等等词语时词语时，往往会出，往往会出现临现临界界现现象，此象，此时时要采用极限要采用极限分析法，看物体有不同的加速度分析法，看物体有不同的加速度时时，会有哪些，会有哪些现现象象发发生，从而找出生，从而找出临临界点，求出界点，求出临临界条件界条件