高中物理第四章牛頓運動定律第三講牛頓運動定律的綜合應(yīng)用破題致勝復(fù)習(xí)檢測新人教版.docx

第三講 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用自主復(fù)習(xí)知識點1超重和失重1.實重和視重(1)實重：物體實際所受到的重力，它與物體的運動狀態(tài)_(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧秤的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體，此時彈簧秤的示數(shù)或臺秤的示數(shù)稱做物體的視重2超重、失重、完全失重超重失重完全失重定義物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? _物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_ 的狀態(tài)產(chǎn)生條件物體有 的加速度或加速度有_物體有_的加速度或加速度有_ag，方向豎直向下知識點2牛頓定律的應(yīng)用1. 整體法和隔離法(1)整體法當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的相同時，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個，分析其受力和運動情況，運用牛頓第二定律對列方程求解的方法(2)隔離法當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的時，常把某個物體從系統(tǒng)中 出來，分析其受力和運動情況，再用牛頓第二定律對出來的物體列方程求解的方法2. 動力學(xué)圖象(1)三種圖象：vt圖象、at圖象、Ft圖象(2)圖象間的聯(lián)系：加速度是聯(lián)系vt圖象與Ft圖象的橋梁(3)三種應(yīng)用：已知物體的運動圖象，通過加速度分析物體的受力情況已知物體受力圖象，分析物體的運動情況通過圖象對物體的受力與運動情況進(jìn)行分析(4)解題策略：弄清圖象斜率、截距、交點、拐點的物理意義應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對應(yīng)的函數(shù)方程式考點1超重與失重1. 超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了在發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)2. 只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運動還是向下運動無關(guān)3. 盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態(tài)4. 物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于ma.例題：將物體以某一速度豎直上拋,不計物體所受空氣阻力,下列說法正確的是( )A.物體在上升到最高點時處于平衡狀態(tài)B.物體在上升過程中處于超重狀態(tài)C.上升時的加速度方向與下降時的加速度方向相反D.物體從拋出到返回拋出點的過程中,上升時速度改變量等于下降時的速度改變量【答案】D 考點2動力學(xué)圖象問題1. 圖象的類型(1)已知物體在一過程中所受的某個力隨時間變化的圖線，要求分析物體的運動情況(2)已知物體在一運動過程中速度、加速度隨時間變化的圖線，要求分析物體的受力情況2. 問題的實質(zhì)是力與運動的關(guān)系問題，求解這類問題的關(guān)鍵是理解圖象的物理意義，理解圖象的軸、點、線、截、斜、面六大功能例題：慣性制導(dǎo)是利用慣性原理控制和導(dǎo)引導(dǎo)彈(或運載火箭)飛向目標(biāo)的技術(shù),工作時不依賴外界信息,也不向外輻射能量,所以抗干擾性強、隱蔽性好.其基本原理如圖甲所示,整個裝置水平放置,封裝在容器中的金屬球兩側(cè)探針是力學(xué)傳感器,可以測得金屬球水平方向的彈力.將信息采集至電腦,可計算出物體的速度、位移等信息.若金屬球的質(zhì)量為1kg,取向右為正方向,小車在水平面內(nèi)從靜止開始運動,兩側(cè)的傳感器采集的信息如圖乙所示,則小車在前2 s的位移x和第2 s末的速度v,下列正確的是( )A.x = 1 m , v = 1 m/sB.x = 1.5 m , v = 1 m/sC.x = 0.5 m , v = 1 m/sD.x = 0.5 m , v = 1 m/s【解析】由Ft圖象可知球的受力情況,可知球(小車)的運動情況,進(jìn)而畫出小車的vt圖象(如圖),易得:小車前2 s的位移x = 0.5 m,2 s的速度為v = 1 m/s.【答案】C 考點3應(yīng)用牛頓定律解決多過程問題1. 多過程問題很多動力學(xué)問題中涉及物體兩個或多個連續(xù)的運動過程，在物體不同的運動階段，物體的運動情況和受力情況都發(fā)生了變化，這類問題稱為牛頓定律中的多過程問題2. 解題策略有些題目中這些過程是彼此獨立的，也有的題目中相鄰的過程之間也可能存在一些聯(lián)系，解決這類問題時，既要將每個過程獨立分析清楚，又要關(guān)注它們之間的聯(lián)系3. 類型多過程問題可根據(jù)涉及物體的多少分為單體多過程問題和多體多過程問題. 例題：如圖所示,一水平傳送帶長L=10m,沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,將小物塊輕輕放上傳送帶左端.當(dāng)傳送帶分別以速度5m/s、10m/s、12m/s運動時,測得三種情況下物塊從傳送帶左端運動到右端的時間之比為544,重力加速度g取10m/s2.求:(1)物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù);(2)當(dāng)傳送帶以5m/s運動時,物塊從傳送帶左端運動到右端的時間.【解析】(1)當(dāng)傳送帶速度較小時,物塊從左端運動到右端的過程為:先勻加速再勻速;當(dāng)傳送帶速度很大時,物塊從左端運動到右端的過程為:一直加速.分析可知:當(dāng)傳送帶以5 m/s運動時,物塊先勻加速再勻速;當(dāng)傳送帶以10 m/s、12 m/s運動時,物塊一直加速.當(dāng)傳送帶以v1 = 5 m/s運動時,對物塊的勻加速過程,有: 對物塊的勻速過程,有: 物塊運動的總時間為:t = t1+t2 解得: 當(dāng)傳送帶以10 m/s、12 m/s運動時,物塊一直加速,有:,解得: 將代入tt = 54,解得: = 0.5(2)當(dāng)傳送帶以v1 = 5 m/s運動時,將v1和代入得:t = 2.5 s【答案】（1） = 0.5（2）t = 2.5 s 考點4動力學(xué)中的臨界問題思想1在物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，往往達(dá)到某一個特定狀態(tài)時，有關(guān)物理量將發(fā)生突變，此狀態(tài)即為臨界狀態(tài)，相應(yīng)物理量的值為臨界值，對應(yīng)的問題為臨界問題當(dāng)題中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，常有臨界問題解決臨界問題一般要通過受力分析、狀態(tài)分析和運動過程分析，運用極端分析法，即把問題推向極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件，找到臨界狀態(tài)所隱含的條件2動力學(xué)中的典型臨界問題接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離的臨界條件是彈力FN0.兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在靜摩擦力，則相對靜止或相對滑動的臨界條件是靜摩擦力為零或達(dá)到最大繩子斷裂的臨界條件是繩子張力達(dá)到它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是繩中張力為0.加速度最大與速度最大的臨界條件：物體在受變力作用運動時，其加速度、速度均在變化，當(dāng)其所受的合外力最大時，其加速度最大；所受的合外力最小時，其加速度最??；當(dāng)出現(xiàn)加速度為零時，物體處于臨界狀態(tài)，其對應(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值例題：如圖所示，一個質(zhì)量為m0.2 kg的小球用細(xì)繩吊在傾角為53的光滑斜面上，當(dāng)斜面靜止時，繩與斜面平行當(dāng)斜面以10 m/s2的加速度向右做加速運動時，求繩子的拉力及斜面對小球的彈力大小【解析】小球剛要離開斜面時，受力如圖所示：由牛頓第二定律得：ma0解得：a07.5 m/s2因為a10 m/s27.5 m/s2，所以小球離開斜面向右做加速運動，則FT2.83 NFN0【答案】2.83 N0 鞏固練習(xí)1. 如圖所示，小車沿水平面做直線運動，小車內(nèi)粗糙底面上有一物塊被一拉伸彈簧拉著，小車向右做加速運動若小車向右的加速度增大，物塊始終相對小車靜止，則物塊所受摩擦力F1和車右壁受彈簧的拉力F2的大小變化可能是()A. F1不變，F(xiàn)2一直變大B. F1先變小后變大，F(xiàn)2不變C. F1先變大后變小，F(xiàn)2不變D. F1變大，F(xiàn)2先變小后不變2 (多選)2012年11月，“殲15”艦載機在“遼寧號”航空母艦上著艦成功圖(a)為利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機在飛行甲板上快速停止的原理示意圖飛機著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機的動力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機施加一作用力，使飛機在甲板上短距離滑行后停止某次降落，以飛機著艦為計時零點，飛機在t0.4 s時恰好鉤住阻攔索中間位置，從著艦到停止的速度時間圖線如圖(b)所示假如無阻攔索，飛機從著艦到停止需要的滑行距離約為1000 m已知航母始終靜止，重力加速度的大小為g.則()A從著艦到停止，飛機在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的 1/10B在0.4 s2.5 s時間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時間變化C在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會超過2.5gD在0.4 s2.5 s時間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機做功的功率幾乎不變3. (多選)為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示當(dāng)此車減速上坡時，乘客 ()A處于失重狀態(tài)B受到水平向右的摩擦力C重力勢能增加D所受力的合力沿斜面向上4. (多選)如圖甲所示，在升降機的頂部安裝了一個能夠顯示拉力的傳感器，傳感器下方掛上一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小球，若升降機在運行過程中突然停止，并以此時為零時刻，在后面一段時間內(nèi)傳感器顯示的彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，g為重力加速度，則()A. 升降機停止前在向上運動B. 升降機停止前在向下運動C. 0t1時間小球處于失重狀態(tài)D. t1t2時間小球處于超重狀態(tài)5.如圖所示，在光滑水平桌面上放有質(zhì)量M3 kg的長木板，在長木板的左端放有m1 kg小物塊，小物塊的大小可忽略不計，小物塊以某一初速度v04 m/s向右做勻減速運動，已知小物塊與長木板表面間的動摩擦因數(shù)0.3，當(dāng)小物塊運動了t1.5 s時，長木板被地面裝置鎖定不動，假設(shè)長木板足夠長，g10 m/s2.求：長木板被鎖定時，小物塊距長木板左端的距離參考答案與解析：1.B【解析】小車向右的加速度增大，而物塊始終相對小車靜止，即彈簧伸長量始終不變，則F2不變，A、D錯；若開始沒有摩擦力或摩擦力水平向右，則隨著加速度的增大，摩擦力必變大；若開始摩擦力向左，則隨著加速度的增大，摩擦力必先變小后變大，B對C錯2.AC【解析】速度時間圖象中，圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積為物體的位移，所以可以計算飛機受阻攔時運動的位移約為x700.4 m(3.00.4)70 m119 m，A正確；0.4 s到2.5 s時間內(nèi)，速度時間圖象的斜率不變，說明兩條繩索張力的合力不變，但是兩力的夾角不斷變小，所以繩索的張力不斷變小，B錯；0.4 s到2.5 s時間內(nèi)平均加速度約為a m/s226.7 m/s2，C正確；0.4 s到2.5 s時間內(nèi)，阻攔系統(tǒng)對飛機的作用力不變，飛機的速度逐漸減小，由PFv可知，阻攔系統(tǒng)對飛機做功的功率逐漸減小，D錯3.AC4.AC【解析】t0時刻，彈力與重力大小相等，之后彈力減小，說明小球向上運動，則升降機停止前在向上運動，A項正確、B項錯