2020高考物理人教通用版新一线学案课件：第3章 第3讲 牛顿运动定律的综合应用 .ppt

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1、牛顿运动定律,第三章,第3讲牛顿运动定律的综合应用,知识梳理自测,1实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态_。(2)视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的_称为视重。视重大小等于弹簧测力计所受物体的_或台秤所受物体的_。,知识点1,超重与失重,无关,示数,拉力,压力,2超重、失重和完全失重的比较,大于,小于,等于零,竖直向上,竖直向下,竖直向下,ag,m(ga),m(ga),0,加速,减速,加速,减速,加速,减速,1整体法：当连接体内(即系统内)各物体的_相同时，可以把系统内的所有物体看成一个_，分析其受力和运动情况。运用牛顿第二定律对_列方程求

2、解的方法。2隔离法：当求系统内物体间_时，常把某个物体从系统中_出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对_出来的物体列方程求解的方法。3外力和内力(1)如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的_，而系统内各物体间的相互作用力为_。(2)应用牛顿第二定律对整体列方程时不考虑_。如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转变为隔离体的_。,知识点2,牛顿运动定律的应用,加速度,整体,整体,相互作用的内力,隔离,隔离,外力,内力,内力,外力,思维诊断：(1)超重就是物体的重力变大的现象。()(2)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。()(

3、3)加速上升的物体处于超重状态。()(4)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。()(5)处于完全失重状态的物体，重力并没有发生变化。()(6)超重和失重现象与物体运动的速度大小和方向无关。()(7)站在台秤上的人下蹲过程，台秤的示数保持不变。(),1下列关于超重、失重现象的说法正确的是()A超重现象就是重力增大，失重现象就是重力减小B无论是超重还是失重，实质上作用在物体上的重力并没有改变C卫星中的物体，从发射开始就处于完全失重状态D不论因为什么原因，只要物体对支持物(或悬挂物)的压力(或拉力)增大了，就称物体处于超重状态,B,解析当物体的加速度方向向上时，物体处于超重状态；当加速度方向向下

4、时，物体处于失重状态，与物体的重力没有关系，即重力不变，则A错误，B正确；卫星中的物体，向上加速发射时处于超重状态，则C错误；物体对支持物(或悬挂物)的压力(或拉力)增大时，若没有竖直向上的加速度则不处于超重状态，则D错误。,2.如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)，下列说法正确的是()A在上升和下降过程A对B的压力一定为零B上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C下降过程中A对B的压力小于A物体受到的重力D在上升和下降过程中A对B的压力都等于A物体受到的重力,A,3.如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。g取10m/s2。下列各种情况中，体重

5、计的示数最大的是()A电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0m/s2B电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0m/s2C电梯匀减速下降，加速度的大小为1.5m/s2D电梯匀加速下降，加速度的大小为1.5m/s2,C,核心考点突破,1判断方法(1)不管物体的加速度是不是竖直方向，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。(2)尽管不是整体有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态。2易错、易混点拨(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支

6、持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。(2)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。,超重与失重现象,考点一,(2018湖南长郡中学月考)(多选)如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面到下降至最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，下列判断正确的是()A在第一过程中，运动员始终处于失重状态B运动员接触床面时的速度最大C在第二过程中，运动员的速度先增大再减小D运动员在速度为零时加速度最大解析运动员刚接触床面时重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态；随床面的形变的增大，弹

7、力逐渐增大，当弹力等于重力时速度最大(而不是接触床面时速度最大)，弹力大于重力时，运动员做减速运动，当速度为零时，弹力达到最大，合力最大，即加速度最大，运动员处于超重状态。故A、B错误，C、D正确。,例1,CD,规律总结：超重和失重现象判断的“三”技巧(1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。(3)从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或

8、向上减速时，失重。,(2018河北武邑中学调研)(多选)两个相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图所示。开始时平板及磁铁均处于水平位置且静止不动。当AB在竖直方向向上或向下运动过程中，关于磁铁的运动，下列说法正确的是()AAB竖直向下运动(磁铁与平板间始终相互接触)过程中，两个条形磁铁一定碰在一起BAB竖直向下运动(磁铁与平板间始终相互接触)过程中，两个条形磁铁可能碰在一起CAB竖直向上运动(磁铁与平板间始终相互接触)过程中，两个条形磁铁一定不会碰在一起DAB竖直向上运动(磁铁与平板间始终相互接触)过程中，两个条形磁铁可能碰在一起,类题演练1,BD,解析若AB竖直向下做加速运动，则

9、两磁铁处于失重状态，对板的压力减小，最大静摩擦力减小，故当两磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力时，两磁铁会吸引并碰到一起，A错误，B正确；若AB竖直向上做减速运动，则两磁铁处于失重状态，磁铁对板的压力减小，最大静摩擦力减小，故当两磁铁间的吸引力大于最大静摩擦力时，两磁铁会吸引并碰到一起，C错误，D正确。,1连接体问题的类型物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体。2整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。若不求力的具体数值，只是判断力的方向、力的大小，即使加速度不相

10、同，也可用整体法。,应用整体法与隔离法处理连接体问题,考点二,3隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解。4整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求出物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力。即“先整体求加速度，后隔离求内力”。,质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环。已知重力加速度为g，不计空气影响。,例2,(1)现让杆和环均静止悬挂在

11、空中，如图甲所示，求绳中拉力的大小；(2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示。求此状态下杆的加速度大小a；为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？,解题导思：(1)小铁环套在光滑的轻绳上，“光滑”二字的隐含意义是什么？(2)杆与铁环保持相对静止，如何选择研究对象？答案(1)说明铁环两端绳上的张力大小相等。(2)由于杆与铁环保持相对静止，加速度相同，则可以以杆与铁环整体为研究对象。,如图所示，50个大小相同、质量均为m的小物块，在平行于斜面向上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动。已知斜面足够长，倾角为30，各物块与斜面

12、间的动摩擦因数相同，重力加速度为g，则第46个小物块对第45个小物块的作用力大小为(),类题演练2,B,(2018安徽十校联考)(多选)如图所示，斜面体放在水平地面上，C是斜面AB上的一点，AC部分粗糙，CB部分光滑，一物块在AC部分匀速下滑，此时斜面体对物块的作用力为F1、地面对斜面体的摩擦力为f1；物块在CB部分下滑时，斜面体对物块的作用力为F2、地面对斜面体的摩擦力为f2。整个过程斜面体始终处于静止状态，不计空气阻力，则()Af1F2DF1F2,类题演练3,AC,解析物块在AC部分匀速下滑时，物块和斜面体的整体受力平衡，因此水平方向上不受摩擦力，即f10，这时斜面对物块的作用力大小等于物

13、块的重力，即F1mg；当物块在CB部分下滑时，物块加速下滑，整体有向左的加速度，因此地面对斜面体有向左的摩擦力，因此有f1F2，C正确，D错误。,1临界或极值问题的关键词“刚好”、“恰好”、“正好”“取值范围”等，表明题述的过程存在临界点；“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等，表明题述的过程存在极值。2产生临界值和极值的条件(1)两物体脱离的临界条件：相互作用的弹力为零，加速度相等。(2)绳子松弛(断裂)的临界条件：绳中张力为零(最大)。(3)两物体发生相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值。,动力学中的临界值或极值问题,考点三,(4)加速度最大的条件：合外力最大。(5)速度最大的条件：应

14、通过运动过程分析，很多情况下当加速度为零时速度最大。3临界或极值问题的方法(1)假设分析法(2)数学极值法,(2018河北衡水中学调研)在光滑水平面上有一辆小车A，其质量为mA2.0kg，在小车上放一个物体B，其质量为mB1.0kg。如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0N时，A、B开始相对滑动。如果撤去F，对A施加一水平推力F，如图乙所示。要使A、B不相对滑动，则F的最大值Fmax为()A2.0NB3.0NC6.0ND9.0N,例3,C,解析图甲中设A、B间的静摩擦力达到最大值fmax时，系统的加速度为a。根据牛顿第二定律，对A、B整体，有F(mAmB)a，对A，有fmaxm

15、Aa，代入数据解得fmax2.0N。图乙中，设A、B刚开始滑动时系统的加速度为a，根据牛顿第二定律，以B为研究对象，有fmaxmBa，以A、B整体为研究对象，有Fmax(mAmB)a，代入数据解得Fmax6.0N，故C正确。,(2018广东深圳中学模拟)两个质量均为m的相同的物块叠放在一个轻弹簧上面，处于静止状态。弹簧的下端固定于地面上，弹簧的劲度系数为k。t0时刻，给A物块一个竖直向上的作用力F，使得两物块以0.5g的加速度匀加速上升，下列说法正确的是(),类题演练4,C,阶段培优微专题,传送带模型物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型。因物体与传送带间的动摩擦因数、斜面倾角、传送带速度、

16、传送方向、滑块初速度的大小和方向的不同，传送带问题往往存在多种可能，因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析，是解决此类问题的关键。,1水平传送带模型,2.倾斜传送带模型,(2018安徽舒城中学模拟)如图所示，质量m11.0kg的物块位于传送带左端，随足够长的水平传送带一起匀速运动，传送带的速度v03.0m/s。将质量m24.0kg的物块无初速度地放在传送带上离m1的右侧L2.5m处，两物块与传送带间的动摩擦因数均为0.10，两物块碰后瞬间m1相对地面的速度方向不变，大小为1.0m/s(g取10m/s2)。求：(1)将质量为m2的物块放上传送带后，再经过多长时间两物块相碰；(2)碰撞后两物块间

17、的最大距离。,例4,规律总结：滑块在传送带上运动的“六点”注意问题：(1)注意滑块相对传送带的运动方向，正确判定摩擦力的方向。(2)在水平传送带上，滑块与传送带共速时，滑块与传送带相对静止做匀速运动。(3)在倾斜传送带上，滑块与传送带共速时，需比较mgsin与mgcos的大小才能确定运动情况。(4)注意滑块与传送带运动方向相反时，滑块速度减为零后反向加速返回。(5)注意传送带的长度，判定滑块与传送带共速前是否滑出。(6)滑块在传送带上运动形成的划痕长度是滑块与传送带的相对位移。,(2018新疆一模)(多选)飞机场的行李传送装置如图所示，水平传送带以速度v1顺时针匀速转动，倾斜传送带以速度v2顺

18、时针匀速转动，v1tan，两传送带之间平滑连接，则行李箱速率随时间变化的关系图象可能是(),类题演练5,ACD,解析行李箱在水平传送带上先在滑动摩擦力作用下做初速度为零的匀加速直线运动，行李箱的速度可能与传送带共速，之后做匀速直线运动。滑上倾斜传送带时，由于v1tan，有mgcosmgsin，可知行李箱先做匀加速运动，与传送带共速后做匀速运动，行李箱也可能一直做匀加速运动，与传送带共速后不可能做匀减速运动，故A正确，B错误；行李箱在水平传送带上可能一直做匀加速直线运动，滑上倾斜传送带时，可能一直做匀加速运动，故C正确；行李箱在水平传送带上可能一直做匀加速直线运动，滑上倾斜传送带时，可能先做匀加

19、速运动，后做匀速直线运动，故D正确。,2年高考模拟,C,2(2018山西康杰中学等六校联考)如图所示，一物体从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下。A点为弹簧处于自然状态时端点的位置，当物体到达B点时，物体的速度恰好为零，然后被弹回。下列说法中正确的是()A物体从A点下落到B点的过程中，速率不断减小B物体在B点时，所受合力大小为零C物体在A点时处于超重状态D物体在B点时处于超重状态,D,解析物体从A下落到B的过程中，开始时重力大于弹簧的弹力，加速度方向向下，物体做加速运动，弹力增大，则加速度减小，当重力等于弹力时，速度达到最大，在以后运动的过程中，弹力大于重力，根据牛顿第二定律知，加速度方

20、向向上，加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动，运动的过程中弹力增大，加速度增大，物体到达最低点时速度为零。则加速度先减小后增大，速度先增大后减小。物体在A点时加速度方向向下，处于失重状态；物体在B点时，加速度方向向上，合力不为零，处于超重状态。故D正确，A、B、C错误。,3(2018山西康杰中学等联考)(多选)如图所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体，已知mA6kg、mB2kg，A、B间动摩擦因数0.2，在物体A上系一细线，细线所能承受的最大拉力是20N，现水平向右拉细线，g取10m/s2，则下列说法正确的是()A当拉力F12N时，A相对B滑动C当拉力F16N时，A、B之间的摩擦力等于4

21、ND只要细线不断，无论拉力F多大，A相对B始终静止,CD,解析假设细线不断裂，当细线的拉力增大到某一值时，A物体相对于B物体开始滑动，此时A、B之间达到最大静摩擦力，以B为研究对象，最大静摩擦力产生最大加速度a，有mAgmBa，解得a6m/s2。以整体为研究对象，有Fm(mAmB)a48N，即当细线的拉力达到48N时两物体才开始相对滑动，细线的最大拉力为20N，A、B错误，D正确。当拉力F16N48N(A相对B不滑动)时，由F(mAmB)a1，解得a12m/s2，再隔离B，由FfmBa1得静摩擦力Ff4N，C正确。,(1)B向右运动的总时间；(2)在B再次回到传送带左端的过程中，B与传送带间因摩擦产生的热量。答案(1)2s(2)25J,练案9,考案3,