高考物理大一轮361度全程复习 牛顿运动定律的综合应用课件.ppt
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1、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1连接体连接体(1)两个两个(或两个以上或两个以上)物体组成的系统,我们称之为连接体连接物体组成的系统,我们称之为连接体连接体的加速度通常是体的加速度通常是 的,但也有不同的情况,如一个静止,的,但也有不同的情况,如一个静止,一个运动一个运动(2)处理连接体问题的方法:处理连接体问题的方法:与与 要么先整体后要么先整体后隔离,要么先隔离后整体不管用什么方法解题,所使用的规律都隔离,要么先隔离后整体不管用什么方法解题,所使用的规律都是是 相同相同整体法整体法隔离法隔离法牛顿运动定律牛顿运动定律2021/8/11 星期三12整体法整体法(1)
2、整体法是指系统内整体法是指系统内(即连接体内即连接体内)物体间无相对运动时物体间无相对运动时(具有具有相同加速度相同加速度),可以把连接体内所有物体组成的系统作为,可以把连接体内所有物体组成的系统作为 考虑,分析其受力情况,对整体列方程求解考虑,分析其受力情况,对整体列方程求解(2)整体法可以求系统的整体法可以求系统的 或外界对系统的作用力或外界对系统的作用力3隔离法隔离法(1)隔离法是指当我们所研究的问题涉及多个物体组成的系统时,隔离法是指当我们所研究的问题涉及多个物体组成的系统时,需要求连接体内各部分间的相互作用力,从研究方便需要求连接体内各部分间的相互作用力,从研究方便 出发,把某个出发
3、,把某个物体从系统中物体从系统中 出来出来,作为研究对象,分析受力情况,再列,作为研究对象,分析受力情况,再列方程求解方程求解(2)隔离法适合求物体系统内各隔离法适合求物体系统内各 的相互作用力或各个物体的相互作用力或各个物体的加速度的加速度整体整体加速度加速度隔离隔离物体间物体间2021/8/11 星期三21(2011淮州检测淮州检测)如图如图331所示,所示,质量为质量为M的小车放在光滑的水平地面上,的小车放在光滑的水平地面上,右面靠墙,小车的上表面是一个光滑的斜右面靠墙,小车的上表面是一个光滑的斜面,斜面的倾角为面,斜面的倾角为,当地重力加速度为,当地重力加速度为g.那么,当有一个质量为
4、那么,当有一个质量为m的物体在这个的物体在这个斜面上自由下滑时,小车对右侧墙壁的压斜面上自由下滑时,小车对右侧墙壁的压力大小是力大小是()图图3312021/8/11 星期三3【解解析析】先先用用隔隔离离法法,分分析析物物体体的的受受力力情情况况,物物体体沿沿斜斜面面向向下下的的加加速速度度agsin,将将a沿沿水水平平方方向向和和竖竖直直方方向向分分解解,则则axacos gsin cos;整整体体法法Fmaxmgsin cos.由由牛牛顿顿第第三三定定律律可可知知,小车对右侧墙壁的压力为小车对右侧墙壁的压力为mgsin,A正确正确【答案】【答案】A2021/8/11 星期三4在物体的运动变
5、化过程中,往往达到某个特定状态时,有关的物在物体的运动变化过程中,往往达到某个特定状态时,有关的物理量将发生突变,此状态叫理量将发生突变,此状态叫 ,相应的待求物理量的值叫,相应的待求物理量的值叫 ,此类问题称为临界问题利用临界值来作为解题思路的起点是一,此类问题称为临界问题利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径,这种方法称为临界条件法,又叫极限法这种很有用的思考途径,这种方法称为临界条件法,又叫极限法这种方法是将物体的变化过程推至种方法是将物体的变化过程推至 临界状态,抓住满足临临界状态,抓住满足临界值的条件,准确分析物理过程进行求解界值的条件,准确分析物理过程进行求解 常出现
6、的临界条件为:常出现的临界条件为:(1)地面、绳子或杆的弹力为零;地面、绳子或杆的弹力为零;(2)相相对静止的物体间静摩擦力达到对静止的物体间静摩擦力达到 ,通常在计算中取最大静摩擦,通常在计算中取最大静摩擦力力 滑动摩擦力滑动摩擦力临界状态临界状态临界值临界值极限极限最大最大等于等于2021/8/11 星期三52如如图图332所示,光滑水平面上放置所示,光滑水平面上放置质质量分量分别为别为m、2m的的A、B两个物体,两个物体,A、B间间的最大静摩擦力的最大静摩擦力为为mg,现现用水平拉力用水平拉力F拉拉B,使,使A、B以同一加速度运以同一加速度运动动,则则拉力拉力F的最的最大大值为值为()A
7、mgB2mgC3mgD4mg图图3322021/8/11 星期三6【答案】【答案】C2021/8/11 星期三7解答问题时,不能把整体法和隔离法对立起来,而应该把这解答问题时,不能把整体法和隔离法对立起来,而应该把这两种方法结合起来,从具体问题的实际情况出发,灵活选取研两种方法结合起来,从具体问题的实际情况出发,灵活选取研究对象,恰当选择使用隔离法和整体法究对象,恰当选择使用隔离法和整体法1在使用隔离法解题时,所选取的隔离对象可以是连接体中在使用隔离法解题时,所选取的隔离对象可以是连接体中的某一个物体,也可以是连接体中的某一部分物体的某一个物体,也可以是连接体中的某一部分物体(包含两个或包含两
8、个或两个以上的单个物体两个以上的单个物体),而这,而这“某一部分某一部分”的选取,也应根据问的选取,也应根据问题的实际情况,灵活处理题的实际情况,灵活处理2021/8/11 星期三82在选用整体法和隔离法时可依据所求的力进行选择,若所求力在选用整体法和隔离法时可依据所求的力进行选择,若所求力为外力则应用整体法;若所求力为内力则用隔离法但在具体应为外力则应用整体法;若所求力为内力则用隔离法但在具体应用时,绝大多数的题目要求两种方法结合应用,且应用顺序也较用时,绝大多数的题目要求两种方法结合应用,且应用顺序也较为固定,即求外力时,先隔离后整体;求内力时,先整体后隔离为固定,即求外力时,先隔离后整体
9、;求内力时,先整体后隔离先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度2021/8/11 星期三9(2009安徽高考安徽高考)在在2008年北京残奥会开幕式上,运动年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为了探究上升过动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化一根程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一不可伸缩的轻绳跨过轻质的定
10、滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图333所示设运动所示设运动员的质量为员的质量为65 kg,吊椅的质量为,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳,不计定滑轮与绳子间的摩擦重力加速度取子间的摩擦重力加速度取g10 m/s2.当运动员与吊椅一当运动员与吊椅一起以加速度起以加速度a1 m/s2上升时,试求:上升时,试求:(1)运动员竖直向下拉绳的力;运动员竖直向下拉绳的力;(2)运动员对吊椅的压力运动员对吊椅的压力图图3332021/8/11 星期三10【解析】【解析】解法一解法一(1)设运动员和吊椅的质量分别为设运动员和吊椅的质量分别为m人和人
11、和m椅,运动员受到绳向上的拉力为椅,运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F.对对运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示,则有运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示,则有2F(m人人m椅椅)g(m人人m椅椅)a解得解得F440 N.由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力为由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力为F440 N.甲甲2021/8/11 星期三11(2)设设吊椅吊椅对对运运动员动员的支持力的支持力为为FN,对对运运动员进动员进行受行受力分析如力分析如图图乙所示,乙所示,则则有有FFNm
12、人人gm人人a解得解得FN275 N由牛由牛顿顿第三定律,运第三定律,运动员对动员对吊椅的吊椅的压压力也力也为为275 N,方向,方向竖竖直向下直向下解法二解法二设运动员和吊椅的质量分别为设运动员和吊椅的质量分别为m人人和和m椅椅,运动员竖直向下拉绳的力大小为运动员竖直向下拉绳的力大小为F,对吊椅的压力大,对吊椅的压力大小为小为FN.乙乙2021/8/11 星期三12根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小也为根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小也为F,吊椅对运,吊椅对运动员的支持力大小为动员的支持力大小为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律
13、得顿第二定律得FFNm人人gm人人aFFNm椅椅gm椅椅a联立解得:联立解得:F440 N,FN275 N即运动员竖直向下拉绳的力为即运动员竖直向下拉绳的力为440 N,对吊椅的压力为,对吊椅的压力为275 N.【答案】【答案】(1)440 N,方向竖直向下,方向竖直向下(2)275 N,方向竖直向下,方向竖直向下2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三141如图如图334甲所示,质量为甲所示,质量为M的小车放在光滑的水平面上小车的小车放在光滑的水平面上小车上用细线悬吊一质量为上用细线悬吊一质量为m的小球,的小球,Mm.现用一力现用一力F水平向右拉小球,水平向右拉小球,使小球和
14、车一起以加速度使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成向右运动时,细线与竖直方向成角,细线角,细线的拉力为的拉力为T;如图;如图334乙所示,若用一力乙所示,若用一力F水平向左拉小车,使小水平向左拉小车,使小车和车一起以加速度车和车一起以加速度a向左运动时,细线与竖直方向也成向左运动时,细线与竖直方向也成角,细线角,细线的拉力为的拉力为T.则则()Aaa,TTBaa,TTCaa,TT Daa,TT2021/8/11 星期三15【答案】【答案】B2021/8/11 星期三16临临界界问题问题是指物体的运是指物体的运动动性性质发质发生突生突变变,要,要发发生而尚未生而尚未发发生改生改变
15、变时时的状的状态态有有时题时题目中会出目中会出现现“最大最大”、“最小最小”或或“刚刚好好”等等词语词语此此时时运运动动物体的特殊条件往往是解物体的特殊条件往往是解题题的突破口的突破口图图3352021/8/11 星期三17一个弹簧测力计放在水平地面上,一个弹簧测力计放在水平地面上,Q为与轻弹簧上端连在一起为与轻弹簧上端连在一起的秤盘,的秤盘,P为一重物,已知为一重物,已知P的质量的质量M10.5 kg,Q的质量的质量m1.5 kg,弹簧的质量不计,劲度系数,弹簧的质量不计,劲度系数k800 N/m,系统处于静止,系统处于静止如图如图335所示,现给所示,现给P施加一个方向竖直向上的力施加一个
16、方向竖直向上的力F,使,使它从静止开始向上做匀加速运动,已知在前它从静止开始向上做匀加速运动,已知在前0.2 s内,内,F为变力,为变力,0.2 s以后,以后,F为恒力求力为恒力求力F的最大值与最小值的最大值与最小值(取取g10 m/s2)2021/8/11 星期三18【思路点拨】【思路点拨】(1)P做匀加速运动,它受到的合外力一定是恒力做匀加速运动,它受到的合外力一定是恒力“0.2 s以后,以后,F为恒力为恒力”,说明,说明t0.2 s的时刻,正是的时刻,正是P与与Q开始脱离接触的时刻,开始脱离接触的时刻,即临界点即临界点(2)t0.2 s的时刻,此时刻的时刻,此时刻P与与Q具有相同的速度及
17、加速度弹具有相同的速度及加速度弹簧并未恢复原长簧并未恢复原长(3)当当t0的时刻,应是力的时刻,应是力F最小的时刻,随后,由于弹簧弹力最小的时刻,随后,由于弹簧弹力逐渐变小,而逐渐变小,而P与与Q受到的合力保持不变,因此力受到的合力保持不变,因此力F逐渐变大,至逐渐变大,至t0.2 s的时刻,的时刻,F增至最大增至最大2021/8/11 星期三19【答案】【答案】168 N72 N2021/8/11 星期三20此此类问题类问题的关的关键键是从是从图图象中提取物体的运象中提取物体的运动动情况或受力情况,情况或受力情况,转转化化为为一般的一般的动动力学力学问题问题,然后用解牛,然后用解牛顿顿定律定
18、律问题问题的常的常规规方法去方法去求解求解图图3362021/8/11 星期三21(2010安徽高考安徽高考)质量为质量为2 kg的物体在水平推力的物体在水平推力F的作用下沿水平面的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的,其运动的vt图象如图图象如图336所示所示g取取10 m/s2,求:,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数物体与水平面间的动摩擦因数;(2)水平推力水平推力F的大小;的大小;(3)010 s内物体运动位移的大小内物体运动位移的大小2021/8/11 星期三222021/8/11 星期三232021/8/11 星期三242021/8/11
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