創(chuàng)新課堂2017屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課件第3章運(yùn)動(dòng)定律

第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第三課時(shí)牛頓定律的綜合應(yīng)用考綱考情：5年11考1.超重，失重(Ⅰ)

2.牛頓定律的應(yīng)用(Ⅱ)[基礎(chǔ)梳理]1.實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的______，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．(2)視重：測(cè)力計(jì)所指示的數(shù)值．重力2．超重、失重和完全失重比較超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重概念物體對(duì)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(duì)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(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_______的現(xiàn)象產(chǎn)生條件物體的加速度方向_____物體的加速度方向_____物體的加速度方向______，大小a＝g大于小于等于零向上向下向下超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重列原理式F－mg＝maF＝m(g＋a)mg－F＝maF＝m(g－a)mg－F＝mgF＝0運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加速上升、__________加速下降、__________無(wú)阻力的拋體運(yùn)動(dòng)情況；繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星減速下降減速上升3.整體法當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的__________相同時(shí)，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成____________，分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)_____列方程求解的方法．4．隔離法當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間________________時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中______出來(lái)，分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況，再用牛頓第二定律對(duì)_______出來(lái)的物體列方程求解的方法．加速度一個(gè)整體整體相互作用的內(nèi)力隔離隔離5．外力和內(nèi)力如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象，受到系統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)受到的________，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為________．應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮內(nèi)力．如果把某物體隔離出來(lái)作為研究對(duì)象，則內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力．外力內(nèi)力

[小題快練]1.有關(guān)超重和失重，以下說(shuō)法中正確的是(

)A．物體處于超重狀態(tài)時(shí)，所受重力增大，處于失重狀態(tài)時(shí)，所受重力減小B．斜上拋的木箱中的物體處于完全失重狀態(tài)C．在沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中出現(xiàn)失重現(xiàn)象時(shí)，升降機(jī)必定處于下降過(guò)程D．在月球表面行走的人處于失重狀態(tài)[解析]

處于超重或失重狀態(tài)的物體所受重力不變，A錯(cuò)；有豎直向下的加速度時(shí)物體處于失重狀態(tài)，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；當(dāng)豎直向下的加速度a＝g時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，斜上拋的木箱中的物體a＝g，B對(duì)；在月球表面行走的人，沿月球表面豎直方向加速度為零，D錯(cuò)，故選B.[答案]

B2．(2016·濰坊模擬)在下列運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，處于失重狀態(tài)的是(

)A．小朋友沿滑梯加速滑下B．乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi)C．豎直上拋的小球D．運(yùn)動(dòng)員何沖離開跳板后向上運(yùn)動(dòng)[解析]

物體處于失重狀態(tài)指的是在物體具有向下的加速度情況下，物體對(duì)支撐面的壓力或者對(duì)繩子的拉力小于物體的重力的現(xiàn)象，當(dāng)小朋友沿滑梯加速下滑時(shí)，具有向下的加速度，小朋友處于失重狀態(tài)；乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi)，加速度在水平方向，對(duì)乘客受力分析可得在豎直方向汽車對(duì)乘客的作用力平衡了人的重力，人不處于失重狀態(tài)；豎直上拋的小球和運(yùn)動(dòng)員離開跳板后僅受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A、C、D正確．[答案]

ACD3．用40N的水平力F拉一個(gè)靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后撤去，則第5s末物體的速度和加速度的大小分別是(

)A．v＝6m/s，a＝0

B．v＝10m/s，a＝2m/s2C．v＝6m/s，a＝2m/s2

D．v＝10m/s，a＝0[解析]

由牛頓第二定律得：F＝ma′，a′＝2m/s2.3s末物體速度為v＝a′t＝6m/s，此后F撤去，a＝0，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確．[答案]

A4．如圖所示，光滑水平面上放置著質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體，A、B間的最大靜摩擦力為μmg，現(xiàn)用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力F的最大值為(

)考向一對(duì)超重、失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變．(2)物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而在于物體具有向上的加速度還是向下的加速度，這也是判斷物體超重或失重的根本所在．(3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只有使物體產(chǎn)生a＝g的加速度效果，不再有其他效果．此時(shí)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如單擺停擺、天平失效、液體不再產(chǎn)生壓強(qiáng)和浮力等．

[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2014·北京高考)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出．對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是(

)A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終處于失重狀態(tài)C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度[解析]

手托物體由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，一定先做加速運(yùn)動(dòng)，物體處于超重狀態(tài)；而后可能勻速上升，也可能減速上升，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．在物體離開手的瞬間，二者分離，不計(jì)空氣阻力，物體只受重力，物體的加速度一定等于重力加速度；要使手和物體分離，手向下的加速度一定大于物體向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．[答案]

D2．(2016·南寧高三質(zhì)檢)如圖所示，與輕繩相連的物體A和B跨過(guò)定滑輪，質(zhì)量mA<mB，A由靜止釋放，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，則在A向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，輕繩的拉力(

)考向二整體法和隔離法的靈活應(yīng)用1．方法概述(1)整體法是指對(duì)物理問(wèn)題的整個(gè)系統(tǒng)或過(guò)程進(jìn)行研究的方法．(2)隔離法是指從整個(gè)系統(tǒng)中隔離出某一部分物體，進(jìn)行單獨(dú)研究的方法．2．涉及隔離法與整體法的具體問(wèn)題類型(1)涉及滑輪的問(wèn)題若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法．例如，如圖所示，繩跨過(guò)定滑輪連接的兩物體雖然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔離法．(2)水平面上的連接體問(wèn)題①這類問(wèn)題一般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對(duì)靜止，即具有相同的加速度．解題時(shí)，一般采用先整體、后隔離的方法．②建立坐標(biāo)系時(shí)也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度．(3)斜面體與上面物體組成的連接體的問(wèn)題當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí)，解題時(shí)一般采用隔離法分析．3．解題思路(1)分析所研究的問(wèn)題適合應(yīng)用整體法還是隔離法．(2)對(duì)整體或隔離體進(jìn)行受力分析，應(yīng)用牛頓第二定律確定整體或隔離體的加速度．(3)結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解答所求解的未知物理量．典例如圖所示，水平桌面光滑．A、B物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，A物體質(zhì)量為2m，B和C物體的質(zhì)量均為m，滑輪光滑，砝碼盤中可以任意加減砝碼．在保持A、B、C三個(gè)物體相對(duì)靜止共同向左運(yùn)動(dòng)的情況下，BC間繩子所能達(dá)到的最大拉力是(

)[解題引路](1)A，B和C向左加速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源是什么？B和C向左加速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源是什么？C向左加速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源是什么？(2)向左加速運(yùn)動(dòng)的加速度最大時(shí)A，B間達(dá)到什么狀態(tài)？[提示]

(1)砝碼通過(guò)繩的拉力、A，B間的靜摩擦力、B通過(guò)繩對(duì)C的拉力．(2)達(dá)到最大靜摩擦力．[解析]

因桌面光滑，當(dāng)A、B、C三者共同的加速度最大時(shí)，F(xiàn)BC＝mCa才能最大．這時(shí)，A、B間的相互作用力FAB應(yīng)是最大靜摩擦力2μmg，對(duì)BC整體來(lái)講：FAB＝2μmg＝(mB＋mC)a＝2ma，a＝μg，所以FBC＝mCa＝μmg，選項(xiàng)B正確．[答案]

B[針對(duì)訓(xùn)練]3．如圖所示，一質(zhì)量為M＝5kg的斜面放在光滑水平面上，斜面高度為H＝1m，M與m之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8，m的質(zhì)量為1kg，起初m在M豎直面上的最高點(diǎn)．現(xiàn)在使M受到一個(gè)大小為60N的水平恒力F的作用，并且同時(shí)釋放m，F(xiàn)作用持續(xù)了0.5s后撤去，求從撤去F到m落地，M的位移為多少？特色專題系列之(十)臨界、極值問(wèn)題的分析思路與方法臨界或極值條件的標(biāo)志1．有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，明顯表明題述的過(guò)程存在著臨界點(diǎn)；2．若題目中有“取值范圍”、“多長(zhǎng)時(shí)間”、“多大距離”等詞語(yǔ)，表明題述的過(guò)程存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就對(duì)應(yīng)臨界狀態(tài)；3．若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過(guò)程存在著極值，這個(gè)極值點(diǎn)往往是臨界點(diǎn)；4．若題目要求“最終加速度”、“穩(wěn)定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度．(一)極限分析法把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái)，以達(dá)到正確解決問(wèn)題的目的．

范例1

(福建高考)如圖所示，一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪后，兩端分別懸掛質(zhì)量為m1和m2的物體A和B.若滑輪有一定大小，質(zhì)量為m且分布均勻，滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與繩之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)滑輪與軸之間的摩擦．設(shè)細(xì)繩對(duì)A和B的拉力大小分別為T1和T2，已知下列四個(gè)關(guān)于T1的表達(dá)式中有一個(gè)是正確的．請(qǐng)你根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)，通過(guò)一定的分析，判斷正確的表達(dá)式是(

)[解析]

本題因考慮滑輪的質(zhì)量m，左右兩段細(xì)繩的拉力大小不再相同，直接利用牛頓第二定律求解T1和T2有一定困難，但是利用極限分析法可以較容易地選出答案，若m1接近零，則T1也接近零，由此可知，B、D均錯(cuò)誤；若m1＝m2，則m1、m2靜止不動(dòng)，T1＝m1g，則A錯(cuò)誤，故本題選C.[答案]

C(二)假設(shè)分析法臨界問(wèn)題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時(shí)，或變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí)，往往用假設(shè)法解決問(wèn)題．范例2如圖甲所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體置于傾角為θ＝37°固定斜面上(斜面足夠長(zhǎng))，對(duì)物體施加平行于斜面向上的恒力F，作用時(shí)間t1＝1s時(shí)撤去拉力，物體運(yùn)動(dòng)的部分v－t圖象如圖乙所示，取g＝10m/s2.求：(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和拉力F的大??；(2)t＝6s時(shí)物體速度，并在乙圖上將t＝6s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象補(bǔ)畫完整，要求標(biāo)明有關(guān)數(shù)據(jù)；(3)物體返回出發(fā)點(diǎn)的速度大小．[解析]

(1)設(shè)力作用時(shí)物體的加速度為a1，對(duì)物體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有：F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma1撤去力后，設(shè)物體的加速度為a2，由牛頓第二定律有：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma2由圖象可得a1＝20m/s2；a2＝10m/s2代入解得F＝30N；μ＝0.5故斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，拉力大小為30N.(2)3s末物體速度減為零，之后物體下滑做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律，有：mgsin37°－f＝ma3解得：a3＝2m/s2由速度時(shí)間公式，得到再過(guò)3s，有：v＝a3t＝6m/s故物體6s末速度大小為6m/s.方向與初速度方向相反即沿斜面向下．圖象如下圖所示．[答案]

(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，拉力F的大小為30N.(2)t＝6s時(shí)物體速度為6m/s，t＝6s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如解析圖所示．(3)物體返回出發(fā)點(diǎn)的速度大小約為11.0m/s.(三)數(shù)學(xué)極值法將物理過(guò)程通過(guò)數(shù)學(xué)公式表達(dá)出來(lái)，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件．頻考一超重，失重問(wèn)題1．質(zhì)量為m的物體放置在升降機(jī)內(nèi)的臺(tái)秤上，現(xiàn)在升降機(jī)以加速度a在豎直方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，若物體處于失重狀態(tài)，則(

)A．升降機(jī)加速度方向豎直向下B．臺(tái)秤示數(shù)減少maC．升降機(jī)一定向上運(yùn)動(dòng)D．升降機(jī)一定做加速運(yùn)動(dòng)[解析]

物體處于失重狀態(tài)，加速度方向一定豎直向下，但速度方向可能向上，也可能向下，故A對(duì)，C、D錯(cuò)．由mg－N＝ma可知臺(tái)秤示數(shù)減少ma，選項(xiàng)B對(duì)．[答案]

AB2．(2016·淄博高三質(zhì)檢)放在電梯地板上的一個(gè)木箱，被一根處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的彈簧拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)(如圖)，后發(fā)現(xiàn)木箱突然被彈簧拉動(dòng)，據(jù)此可判斷出電梯的運(yùn)動(dòng)情況是(

)頻考二整體法與隔離法的應(yīng)用3．(2016·哈爾濱三中月考)如圖所示，質(zhì)量為m1和m2的兩物塊放在光滑的水平地面上．用輕質(zhì)彈簧將兩物塊連接在一起．當(dāng)用水平力F作用在m1上時(shí)，兩物塊均以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x，若用水平力F