2014屆高考一輪復習：3.3牛頓運動定律的綜合應用ppt課件

1、第3講牛頓運動定律的綜合應用,【思維驅(qū)動】下列實例屬于超重現(xiàn)象的是 () A汽車駛過拱形橋頂端時 B火箭點火后加速升空時 C跳水運動員被跳板彈起，離開跳板向上運動時 D體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時,超重和失重(考綱要求),解析發(fā)生超重現(xiàn)象時，物體的加速度方向豎直向上汽車駛過拱形橋頂端時，其向心加速度豎直向下指向圓心，汽車處于失重狀態(tài)，A錯誤；火箭點火后加速升空，加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，B正確；跳水運動員離開跳板向上運動時，只受重力，運動員處于完全失重狀態(tài)，C錯誤；體操運動員握住單杠在空中不動時，運動員處于平衡狀態(tài)，D錯誤 答案B,【知識存盤】 1超重 (1)定義：物體對支持物的壓

2、力(或?qū)?懸掛物的拉力) 物體所受重 力的現(xiàn)象 (2)產(chǎn)生條件：物體具有 的加速度,大于,向上,2失重 (1)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 (2)產(chǎn)生條件：物體具有 的加速度 3完全失重 (1)定義：物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力) 的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象 (2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a ，方向豎直向下,小于,向下,等于零,g,1. 2物體處于超重或失重狀態(tài)，由加速度的方向決定，與速度方向無關,【思維驅(qū)動】 如圖3-3-1所示，在傾角為30 的光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧 相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量 均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為 一固定擋

3、板，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)現(xiàn)開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之向上做勻加速運動，當物塊B剛要離開C時F的大小恰為2mg.求從F開始作用到物塊B剛要離開C的時間,牛頓運動定律的應用(二)(考綱要求),圖3-3-1,【知識存盤】 1動力學中的臨界與極值問題 在應用牛頓運動定律解決動力學問題中，當物體運動的加速度不同時，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，往往會有臨界值出現(xiàn),2發(fā)生臨界問題的條件 (1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力N . (2)相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件

4、是：靜摩擦力達到 ,0,最大值,(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：T . (4)加速度最大與速度最大的臨界條件：當物體在受到變化的外力作用下運動時，其加速度和速度都會不斷變化，當所受合外力最大時，具有最大 ；合外力最小時，具有最小 當出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時，物體處于臨界狀態(tài)，所對應的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值.,0,加速度,加速度,考點一對超重、失重的理解,【典例1】 用力傳感器懸掛一鉤碼沿豎直方向由靜止開始運動如圖3-3-2所示，圖中實線是傳感器記錄的拉力大小的變化情況，則

5、 () 圖3-3-2,A鉤碼的重力約為4 N B鉤碼的重力約為3 N CA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、D，失重狀態(tài)的是B、C DA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、B，失重狀態(tài)的是C、D 解析由于初始狀態(tài)物體靜止，所以鉤碼的重力大小等于拉力，從題圖中可讀出拉力約為4 N，故A正確、B錯誤；由“超重時拉力大于重力、失重時拉力小于重力”可知，C正確、D錯誤 答案AC,【變式跟蹤1】 (2012北京西城區(qū)期末)如圖 3-3-3所示，一人站在電梯中的體重計上， 隨電梯一起運動下列各種情況中，體 重計的示數(shù)最大的是 () A電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0 m/s2

6、 B電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0 m/s2 C電梯勻減速下降，加速度的大小為0.5 m/s2 D電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5 m/s2,圖3-3-3,解析當電梯勻減速上升或勻加速下降時，電梯處于失重狀態(tài)，設人受到體重計的支持力為N，體重計示數(shù)大小即為人對體重計的壓力N.由牛頓運動定律可得mgNma，NNm(ga)；當電梯勻加速上升或勻減速下降時，電梯處于超重狀態(tài)，設人受到體重計的支持力為N1，人對體重計的壓力N1.由牛頓運動定律可得N1mgma，N1N1m(ga)，代入具體數(shù)據(jù)可得B正確 答案B,借題發(fā)揮 從四個角度理解超重和失重 1重力的角度：物體處于超重或失重狀態(tài)時，重力沒

7、有變化，仍為mg. 2拉力(支持力)的角度：物體處于超重或失重狀態(tài)時，豎直向上的拉力(支持力)不再等于重力，超重時大于重力，失重時小于重力，完全失重時等于零,3加速度的角度：物體處于超重或失重狀態(tài)時，豎直方向具有加速度，超重時方向向上，失重時方向向下，完全失重時ag. 4速度的角度：物體處于超重狀態(tài)時，速度方向可以向上(加速運動)，也可以向下(減速運動)；物體處于失重狀態(tài)時，速度方向可以向上(減速運動)，也可以向下(加速運動),備課札記,圖3-3-4,答案(1)0.2 N(2)0.375 m,【變式跟蹤2】 一個物塊置于粗糙的水平 地面上，受到的水平拉力F隨時間t 變化的關系如圖3-3-5(a

8、)所示，速度v隨時間t變化的關系如圖(b)所示取g10 m/s2，求： (a)(b) 圖3-3-5,(1)1 s末物塊所受摩擦力的大小Ff1； (2)物塊在前6 s內(nèi)的位移大小x； (3)物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù).,答案(1)4 N(2)12 m(3)0.4,2分析圖象問題時常見的誤區(qū) (1)沒有看清縱、橫坐標所表示的物理量及單位 (2)不注意坐標原點是否從零開始 (3)不清楚圖線的點、斜率、面積等的物理意義 (4)忽視對物體的受力情況和運動情況的分析,借題發(fā)揮 求解圖象問題的思路,備課札記,考點三動力學中的臨界問題 【典例3】 (2012重慶卷，25)某校舉 行托乒乓球跑步比賽，賽道為水

9、 平直道，比賽距離為s.比賽時， 某同學將球置于球拍中心，以大 小為a的加速度從靜止開始做勻加 速直線運動，當速度達到v0時，再以v0做勻速直線運動跑至終點整個過程中球一直保持在球拍中心不動比賽中，該同學在勻速直線運動階段保持球拍的傾角為0，如圖3-3-6所示設球在運動中受到的空氣阻力大小與其速度大小成正比，方向與運動方向相反，不計球與球拍之間的摩擦，球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.,圖3-3-6,(1)求空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k； (2)求在加速跑階段球拍傾角隨速度v變化的關系式； (3)整個勻速跑階段，若該同學速度仍為v0，而球拍的傾角比0大了并保持不變，不計球在球拍上的移動引起的

10、空氣阻力變化，為保證到達終點前球不從球拍上距離中心為r的下邊沿掉落，求應滿足的條件,答案見解析,【變式跟蹤3】 如圖3-3-7所示，水平面上質(zhì)量均為4 kg 的兩木塊A、B用一輕彈簧相連接，整個系統(tǒng)處于 平衡狀態(tài)現(xiàn)用一豎直向上的力F拉動木塊A，使木 塊A向上做加速度為5 m/s2的勻加速直線運動選定 A的起始位置為坐標原點，g10 m/s2，從力F剛作 用在木塊A的瞬間到B剛好離開地面這個過程中，力 F與木塊A的位移x之間關系圖象正確的是 (),圖3-3-7,解析設初始狀態(tài)時，彈簧的壓縮量為x0，彈簧勁度系數(shù)為k，木塊的質(zhì)量為m，則kx0mg；力F作用在木塊A上后，選取A為研究對象，其受到豎直

11、向上的拉力F、豎直向下的重力mg和彈力k(x0 x)三個力的作用，根據(jù)牛頓第二定律，有Fk(x0 x)mgma，即Fmakx20kx；當彈簧對木塊B豎直向上的彈力大小等于重力時B剛好離開地面，此時彈簧對木塊A施加豎直向下的彈力F彈，大小為mg，對木塊A運用牛頓第二定律有FmgF彈ma，代入數(shù)據(jù)，可求得F100 N. 答案A,以題說法 臨界問題的解法一般有三種 1極限法：把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達到正確解決問題的目的 2假設法：臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設法解決問題 3數(shù)

12、學方法：將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學公式，根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件,備課札記,物理建模3滑塊滑板模型 模型特點 涉及兩個物體，并且物體間存在相對滑動 兩種位移關系 滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；反向運動時，位移之和等于板長,閱卷教師提醒 易失分點 1不清楚滑塊、滑板的受力情況，求不出各自的加速度 2畫不好運動草圖，找不出位移、速度、時間等物理量間的關系 3不清楚每一個過程的末速度是下一個過程的初速度 4不清楚物體間發(fā)生相對滑動的條件,建模指導 審清題目巧解題,典例 如圖3-3-8所示，薄板A長L5 m， 其質(zhì)量M5 kg，放在水平桌面上， 板右端與桌邊

13、相齊在A上距右端 s3 m處放一物體B(可看成質(zhì)點)，其質(zhì)量m2 kg.已知A、B間動摩擦因數(shù)10.1，A與桌面間和B與桌面間的動摩擦因數(shù)均為20.2，原來系統(tǒng)靜止現(xiàn)在在板的右端施加一大小一定的水平力F持續(xù)作用在A上直到將A從B下抽出才撤去，且使B最后停于桌的右邊緣求： (1)B運動的時間 (2)力F的大小,圖3-3-8,答案(1)3 s(2)26 N,【應用】 如圖3-3-9所示， 一質(zhì)量為mB2 kg的 木板B靜止在光滑的水 平面上，其右端上表面 緊靠一固定斜面軌道的底端(斜面底端與木板B右端的上表面之間有一段小圓弧平滑連接)，軌道與水平面的夾角37.一質(zhì)量也為mA2 kg的物塊A由斜面軌

14、道上距軌道底端x08 m處靜止釋放，物塊A剛好沒有從木板B的左端滑出已知物塊A與斜面軌道間的動摩擦因數(shù)為10.25，與木板B上表面間的動摩擦因數(shù)為20.2，sin 0.6，cos 0.8，g取10 m/s2，物塊A可看做質(zhì)點請問：,圖3-3-9,(1)物塊A剛滑上木板B時的速度為多大？ (2)物塊A從剛滑上木板B到相對木板B靜止共經(jīng)歷了多長時間？木板B有多長？,答案(1)8 m/s(2)2 s8 m,一、對超重、失重的理解 1一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射，其速度和時間的關系圖線如圖3-3-10所示，則 () 圖3-3-10,At3時刻火箭距地面最遠 Bt2t3的時間內(nèi)，火箭在向下降落 Ct1t2

15、的時間內(nèi)，火箭處于失重狀態(tài) D0t3的時間內(nèi)，火箭始終處于失重狀態(tài) 解析由速度圖象可知，在0t3內(nèi)速度始終大于零，表明這 段時間內(nèi)火箭一直在上升，t3時刻速度為零，停止上升，高 度達到最高，離地面最遠，A正確、B錯誤t1t2的時間 內(nèi)，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭應處于超重 狀態(tài)，而在t2t3時間內(nèi)火箭在減速上升，具有向下的加速 度，火箭處于失重狀態(tài)，故C、D錯誤 答案A,二、牛頓第二定律與圖象的綜合應用 2(2012江蘇卷，4)將一只皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關系的圖象，可能正確的是 (),3(201

16、3湖南部分中學調(diào)研)如圖3-3-11 甲所示，一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水 平面上，上端放置一物體(物體與彈簧 不連接)，初始時物體處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運動，拉力F與物體位移S之間的關系如圖乙所示(g10 m/s2)，則下列結(jié)論正確的是 () A物體與彈簧分離時，彈簧處于壓縮狀態(tài) B彈簧的勁度系數(shù)為7.5 N/cm C物體的質(zhì)量為3 kg D物體的加速度大小為5 m/s2,圖3-3-11,解析設物體的質(zhì)量為m，開始時彈簧的壓縮量為x，由平衡條件可得 kxmg 現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上，使物體開始向上做勻加速運動，根據(jù)拉力F與物體位移s的關系

17、可得 10ma 30mgma 聯(lián)立可以解得，物體的質(zhì)量m2 kg，物體的加速度大小a5 m/s2，k500 N/m，故只有D正確 答案D,三、動力學中的臨界問題 4日本大地震以及隨后的海嘯給日本造成了巨大的損失災后某中學的部分學生組成了一個課題小組，對海嘯的威力進行了模擬研究，他們設計了如下的模型：如圖3-3-12甲所示，在水平地面上放置一個質(zhì)量為m4 kg的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運動，推力F隨位移s變化的圖象如圖乙所示已知物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.5，g10 m/s2.求：,圖3-3-12,(1)運動過程中物體的最大加速度為多少？ (2)距出發(fā)點多遠時物體的速度達到

18、最大？,答案(1)20 m/s2(2)3.2 m,四、滑塊滑板模型和傳送帶模型 5某電視臺娛樂節(jié)目在游樂園舉行家庭搬運磚塊比賽活動比賽規(guī)則是：如圖3-3-13甲所示向滑動行駛的小車上搬放磚塊，且每次只能將一塊磚無初速度(相對地面)地放到車上，車停止時立即停止搬放，以車上磚塊多少決定勝負已知每塊磚的質(zhì)量m0.8 kg，小車的上表面光滑且足夠長，比賽過程中車始終受到恒定的牽引力F20 N的作有，未放磚塊時車以v03 m/s的速度勻速前進獲得冠軍的家庭上場比賽時每隔T0.8 s搬放一塊磚，從放上第一塊磚開始計時，圖中僅畫出了00.8 s內(nèi)車運動的vt圖象，如圖乙所示，g取10 m/s2.求：,(1)小車的質(zhì)量及車與地面間的動摩擦因數(shù) (2)車停止時，車上放有多少塊磚,圖3-3-13,答案(1)8 kg0.25(2)5塊,6.水平傳送帶被廣泛地應用于機場 和火車站，如圖3-3-14所示為一 水平傳送帶裝置示意圖緊繃的 傳送帶AB始終