迎戰(zhàn)2012屆高考物理一輪復(fù)習課件 專題4 牛頓運動定律拓展及其應(yīng)用

2020/5/28,專題四牛頓運動定律拓展及其應(yīng)用,2020/5/28,1.牛頓第二定律的幾個特性,2020/5/28,2020/5/28,2.關(guān)于瞬時加速度分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度.此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立.,2020/5/28,(1)剛性繩(或接觸面)：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時間，一般題目中所給的細線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型處理.(2)彈簧(或橡皮繩)：此種物體的特點是形變量大，形變恢復(fù)需要較長時間，在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的.,2020/5/28,(1)力和加速度的瞬時對應(yīng)性是高考的重點.物體的受力情況應(yīng)符合物體的運動狀態(tài)，當外界因素發(fā)生變化(如撤力、變力、斷繩等)時，需重新進行運動分析和受力分析，切忌想當然！(2)細繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變.,2020/5/28,如圖321甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài).求解下列問題：,2020/5/28,(1)現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷L2的瞬間物體的加速度.(2)若將圖321甲中的細線L1換成長度相同(掛m后)，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求剪斷L2的瞬間物體的加速度.,2020/5/28,彈簧彈力不能發(fā)生突變，在剪斷瞬間仍然保持原來的大小和方向；而細繩的彈力會發(fā)生突變，在剪斷瞬間會突然改變.,2020/5/28,聽課記錄(1)對圖甲的情況，L2剪斷的瞬間，繩L1不可伸縮，物體的加速度只能沿垂直L1的方向，則：mgsinma1a1gsin，方向為垂直于L1斜向下.,2020/5/28,(2)對圖乙的情況，設(shè)彈簧上拉力為FT1，L2線上拉力為FT2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡，有FT1cosmg，F(xiàn)T1sinFT2，F(xiàn)T2mgtan剪斷線的瞬間，F(xiàn)T2突然消失，物體即在FT2反方向獲得加速度.因此mgtanma2，所以加速度a2gtan，方向在FT2反方向，即水平向右.,答案(1)大小為gsin，方向垂直于L1斜向下(2)大小為gtan，方向水平向右,2020/5/28,系統(tǒng)問題是指在外力作用下幾個物體連在一起運動的問題，系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度可以相同，也可以不相同，對該類問題處理方法如下：1.隔離法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同，且需要求物體之間的作用力.(2)處理方法：把物體從系統(tǒng)中隔離出來，將內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，分析物體的受力情況和運動情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解，隔離法是受力分析的基礎(chǔ)，應(yīng)重點掌握.,2020/5/28,2.整體法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力.(2)處理方法：把系統(tǒng)內(nèi)各物體看成一個整體(當成一個質(zhì)點)來分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量).,2020/5/28,3.整體法、隔離法交替運用原則若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力.即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”.,2020/5/28,運用整體法分析問題時，系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同，如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同，如通過滑輪連接的物體，應(yīng)采用隔離法求解.,2020/5/28,如圖322所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個木塊，其中兩個質(zhì)量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是mg.現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為2m的木塊，使四個木塊以同一加速度運動，則輕繩對m的最大拉力為()A.B.C.D.3mg,2020/5/28,解答本題的關(guān)鍵是正確地判斷出當輕繩拉力最大時，物體A、B間和物體C、D間的靜摩擦力哪一個達到了最大靜摩擦力.,2020/5/28,解題指導(dǎo)經(jīng)過受力分析，A、B之間的靜摩擦力為B、C、D組成的系統(tǒng)提供加速度，加速度達到最大值的臨界條件為A、B間達到最大靜摩擦力，即am，而繩子拉力FT給C、D組成的系統(tǒng)提供加速度，因而拉力的最大值為FTm3mam，故選B.,答案B,2020/5/28,1.明確慣性的概念牛頓第一定律揭示了物體所具有的一個重要屬性慣性，即物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì).2.揭示了力的本質(zhì)牛頓第一定律對力的本質(zhì)進行了定義：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，不是維持物體運動狀態(tài)的原因.例如，運動的物體逐漸減速直至停止，不是因為不受力，而是因為受到了阻力.,2020/5/28,3.揭示了不受力作用時物體的運動規(guī)律牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實際中不受外力作用的物體是不存在的，當物體受外力作用，但所受合力為零時，其作用效果跟不受外力作用時相同，因此，我們可以把理想情況下的“不受外力作用”理解為實際情況中的“所受合外力為零”.,2020/5/28,4.牛頓第一定律不是實驗定律牛頓第一定律是不受任何外力作用下的理想化情況，無法用實驗直接驗證.牛頓第一定律是以伽利略的“理想實驗”為基礎(chǔ)，將實驗結(jié)論經(jīng)過科學抽象、歸納推理而總結(jié)出來的.因此，牛頓第一定律是來源于大量實驗的基礎(chǔ)之上的一個理想實驗定律，是一種科學的抽象思維方法，它并不是實驗定律.,2020/5/28,牛頓第一定律是不受任何外力作用下的理想化情況，在實際生活中并不存在，而牛頓第二定律表示實際物體在所受外力作用下遵循的規(guī)律.牛頓第一定律有著比牛頓第二定律更豐富的內(nèi)涵，牛頓第一定律和牛頓第二定律是地位相同的兩個規(guī)律，兩者沒有從屬關(guān)系.因此，牛頓第一定律并不是牛頓第二定律的特例.,2020/5/28,16世紀末，伽利略用實驗和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關(guān)于力和運動的理論，開啟了物理學發(fā)展的新紀元.以下說法中，與亞里士多德觀點相反的是(),2020/5/28,A.兩物體從同一高度自由下落，較輕的物體下落較慢B.一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來，這說明：靜止狀態(tài)才是物體不受力時的“自然狀態(tài)”C.兩匹馬拉的車比一匹馬拉的車跑得快，這說明：物體受到力越大，速度就越大D.一個物體維持勻速直線運動，不需要力,2020/5/28,理解牛頓第一定律，知道力不是維持物體運動的原因是解答此題的關(guān)鍵.,2020/5/28,聽課記錄亞里士多德認為力是維持物體運動的原因，故D項不符.其中A、B、C均為力大運動快，力小運動慢，符合亞里士多德的錯誤觀點，故選D.,答案D,名師歸納牛頓第一定律正確闡述了力和運動的關(guān)系：，物體受力的大小與速度的大小沒有直接關(guān)系.,物體的運動不需要力來維持,2020/5/28,1.作用力與反作用力的關(guān)系作用力與反作用力的關(guān)系可總結(jié)為“三同、三異、三無關(guān)”.(1)三同,同大小同時產(chǎn)生、變化、消失同性質(zhì),2020/5/28,(2)三異(3)三無關(guān),反向異體不同效果,與物體的種類無關(guān)與相互作用的兩物體的運動狀態(tài)無關(guān)與是否與另外物體相互作用無關(guān),2020/5/28,2.相互作用力與平衡力的比較,2020/5/28,2020/5/28,3.應(yīng)用牛頓第三定律時應(yīng)注意的問題(1)定律中的“總是”二字說明對于任何物體，在任何條件下牛頓第三定律都是成立的.(2)牛頓第三定律只對相互作用的兩個物體成立，因為大小相等、方向相反、作用在兩個物體上且作用在同一條直線上的兩個力，不一定是作用力和反作用力.,2020/5/28,汽車拉著拖車在平直的公路上運動，下面的說法正確的是()A.汽車能拉著拖車前進是因為汽車對拖車的拉力大于拖車對汽車的拉力B.汽車先對拖車施加拉力，然后才產(chǎn)生拖車對汽車的拉力,2020/5/28,C.勻速前進時，汽車對拖車的拉力等于拖車向后拉汽車的力；加速前進時，汽車向前拉拖車的力大于拖車向后拉汽車的力D.拖車加速前進時，是因為汽車對拖車的拉力大于地面對拖車的摩擦阻力；汽車加速前進是因為地面對汽車向前的作用力(牽引力)大于拖車對它的拉力,2020/5/28,本題考查對作用力與反作用力關(guān)系的理解.要注意作用力與反作用力的關(guān)系，在任何情況下都成立.,2020/5/28,解題指導(dǎo)汽車對拖車的拉力與拖車對汽車的拉力是一對作用力和反作用力，兩者一定等大、反向、分別作用在拖車和汽車上，故A項錯；作用力和反作用力總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失的，故B項錯；不論汽車勻速運動還是加速運動，作用力和反作用力大小總相等，故C項錯；拖車加速前進是因為汽車對拖車的拉力大于地面對拖車的摩擦阻力(包括其他阻力)，汽車能加速前進是因為地面對汽車向前的作用力大于拖車對它向后的拉力，符合牛頓第二定律，故D項正確.,答案D,2020/5/28,名師歸納(1)本題易錯選B，原因是誤認為汽車先拉拖車，才會產(chǎn)生拖車拉汽車的力.(2)作用力與反作用力的關(guān)系與物體的運動狀態(tài)和相互作用的物體被作用的效果無關(guān).,2020/5/28,2020/5/28,2020/5/28,2020/5/28,本章的命題熱點主要集中在以下幾點：1靈活運用隔離法和整體法求解加速度相等的連接體，注意兩個物體受力上的聯(lián)系，即牛頓第三定律2用正交分解法解決受力較為復(fù)雜的問題，在正交的兩個方向上應(yīng)用牛頓運動定律或平衡條件3綜合應(yīng)用牛頓運動定律和運動學規(guī)律分析、解決問題，注重考查運動上的連接,2020/5/28,1在光滑水平面上有一質(zhì)量為m的物塊受到水平恒力F的作用而運動，在其正前方固定一個足夠長的勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，如圖31所示在物塊與彈簧接觸且向右運動的過程中，下列說法正確的是(),2020/5/28,A物塊在接觸彈簧的過程中一直做減速運動B物塊接觸彈簧后先加速后減速，當彈力等于F時其速度最大C當彈簧處于壓縮量最大時，物塊的加速度等于F/mD當物塊的速度為零時，彈簧的壓縮量等于F/k,2020/5/28,解析：物塊接觸彈簧后，彈簧形變量逐漸增大，開始一段時間彈力小于F，所以物塊會繼續(xù)向右加速，直到彈力等于F，此時加速度為0，但速度達到最大；物塊繼續(xù)向右運動，彈簧形變量繼續(xù)增大，彈力大于F，加速度方向變?yōu)橄蜃螅_始減速，直到速度為零故A錯，B對；由于無法得知物塊接觸彈簧時的速度，彈簧的最大形變量無法得知，故加速度不能確定，故C錯；物塊速度為零時，彈簧壓縮量必大于F/k，故D錯,答案：B,2020/5/28,2剛買回車的第一天，小明和父母去看望親朋，小明的爸爸決定駕車前行當拐一個彎時，發(fā)現(xiàn)前面是一個上坡一個小男孩追逐一個球突然跑到車前小明爸爸急踏剎車，車輪在馬路上劃出一道12m長的黑帶后停住幸好沒有撞著小男孩！小男孩若無其事地跑開了路邊目睹了全過程的一位交通警察走過來，遞過來一張超速罰款單，并指出這段路最高限速是60km/h.,2020/5/28,小明對當時的情況作了調(diào)查：估計路面與水平面間的夾角為15；查課本可知輪胎與路面的動摩擦因數(shù)0.60；從汽車說明書中查出該汽車的質(zhì)量是1570kg，小明的體重是60kg；目擊者告訴小明小男孩重30kg，并用3.0s的時間跑過了4.6m寬的馬路又知cos150.9659，sin150.2588.根據(jù)以上信息，你能否用學過的物理知識到法庭為小明爸爸做無過失辯護？(g取9.8m/s2),2020/5/28,解析：能進行無過失辯護對汽車整體分析，由牛頓第二定律得：mgsinFfmaFNmgcos0又因FfFN，所以agcosgsin代入數(shù)據(jù)可得a8.22m/s2剎車可認為做勻減速運動，末速度為零根據(jù)v22ax,02ax所以v0m/s14m/s16.67m/s60km/h，不超速,答案：見解析,2020/5/28,3跳水是一項優(yōu)美的水上運動，如圖32甲所示是跳水比賽中小將陳若琳和王鑫在跳臺上騰空而起的英姿其中陳若琳的體重約為30kg，身高約為1.40m，她站在離水面10m高的跳臺上，重心離跳臺面的高度約為0.80m，豎直向上躍起后重心升高0.45m達到最高點，入水時身體豎直，,2020/5/28,當手觸及水面時伸直雙臂做一個翻掌壓水花的動作，如圖乙所示，這時陳若琳的重心離水面約為0.80m設(shè)她在入水及在水中下沉過程中受到的水的作用力大小不變空氣阻力可忽略不計，重力加速度g取10m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),圖32,2020/5/28,(1)求陳若琳從離開跳臺到手觸及水面的過程中可用于完成一系列動作的時間；(2)若陳若琳入水后重心下沉到離水面約2.2m處速度變?yōu)榱?，試估算水對陳若琳的阻力的大?2020/5/28,解析：(1)陳若琳躍起后可