高考物理一輪總復習 第三章 牛頓運動定律 第9講 牛頓運動定律的綜合應用課件

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1、牛 頓 運 動 定 律第 三 章第 9講 牛 頓 運 動 定 律 的 綜 合 應 用 考 綱 要 求 考 情 分 析 命 題 趨 勢1.對 超 重 、 失 重 的理 解 2 動 力 學 圖 象 問題 3 動 力 學 中 的 連接 體 問 題 2015江 蘇 卷 ， 62015全 國 卷 ，202015全 國 卷 ，252015全 國 卷 ，252013全 國 卷 ，25 本 專 題 能 力 要 求 很 高 ，受 力 與 運 動 過 程 的 分 析 能 力 、狀 態(tài) 變 化 和 臨 界 條 件 的 推 理能 力 、 力 與 運 動 的 計 算 能 力 ，運 用 圖 象 處 理 物 理 問 題 的

2、 能力 等 等 ， 都 是 考 查 的 熱點 要 深 刻 理 解 牛 頓 第 二 定律 的 確 切 含 義 ， 會 利 用 牛 頓第 二 定 律 處 理 綜 合 問 題 . 欄 目 導 航 板 塊 一板 塊 二板 塊 三 板 塊 四 1 超 重 和 失 重 (1)實 重 與 視 重 實 重 ： 物 體 實 際 所 受 的 重 力 ， 與 物 體 的 運 動 狀 態(tài) _ 視 重 ： 當 物 體 掛 在 彈 簧 測 力 計 下 或 放 在 水 平 臺 秤 上 時 ， 彈簧 測 力 計 或 臺 秤 的 _稱 為 視 重 ； 視 重 大 小 等 于 彈 簧 測 力計 所 受 物 體 的 _或 臺 秤

3、所 受 物 體 的 _考 點 超 重 和 失 重 整 體 法 和 隔 離 法 無 關 示 數(shù) 拉 力 壓 力 (2)超 重 、 失 重 和 完 全 失 重 的 比 較超 重 現(xiàn) 象 失 重 現(xiàn) 象 完 全 失 重 現(xiàn) 象概 念 物 體 對 支 持 物 的 壓 力(或 對 懸 掛 物 的 拉力 )_物 體 所 受 重力 的 現(xiàn) 象 物 體 對 支 持 物 的 壓力 (或 對 懸 掛 物 的 拉力 )_物 體 所 受重 力 的 現(xiàn) 象 物 體 對 支 持 物 的 壓力 (或 對 懸 掛 物 的 拉力 )_零 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_

4、 物 體 的 加 速 度 方 向_， 大小 _原 理方 程 F mg maF m(g a) mg F maF m(g a) mg F maF 0 運 動狀 態(tài) _上 升 或 _下 降 _下 降 或_上 升 以 a g_下 降或 _上 升大 于 小 于 等 于 豎 直 向 上 豎 直 向 下 豎 直 向 下 a g 加 速 減 速 加 速 減 速 加 速 減 速 2.牛 頓 定 律 的 應 用 (1)整 體 法 和 隔 離 法 整 體 法 當 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

5、和 運 動 情 況 ，運 用 牛 頓 第 二 定 律 對 _列 方 程 求 解 的 方 法 隔 離 法 當 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 加 速 度 整 體 整 體 內(nèi) 力 隔 離 隔 離 (2)動 力 學 圖 象 三 種 圖 象 ： vt圖 象 、 at圖 象 、 Ft圖 象 圖 象 間 的 聯(lián) 系 ： 加 速 度 是 聯(lián) 系 vt圖 象 與 Ft圖 象 的 橋 梁 三 種 應 用

6、： 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 行 分 析 1 請 判 斷 下 列 表 述 是 否 正 確 ， 對 不 正 確 的 表 述 ， 請 說 明 原因 (1)超 重 就 是 物 體 的 重 力 變 大 的 現(xiàn) 象 ( ) 解 析 ：不管超重還是失重，物體本身重力并不變 (2)減 速 上 升 的 升 降 機 內(nèi) 的 物 體 ， 物 體 對 地 板 的 壓 力 大 于 物體 的 重 力 ( )

7、解 析 ：減速上升和加速下降，物體加速度的方向均向下，物體對地板的壓力小于物體的重力，處于失重狀態(tài) (3)加 速 上 升 的 物 體 處 于 超 重 狀 態(tài) ( ) (4)加 速 度 大 小 等 于 g的 物 體 處 于 完 全 失 重 狀 態(tài) ( ) 解 析 ：加速度豎直向下且等于g的物體，處于完全失重狀態(tài) (5)處 于 完 全 失 重 狀 態(tài) 的 物 體 ， 重 力 并 沒 有 發(fā) 生 變 化 ( ) (6)超 重 和 失 重 現(xiàn) 象 與 物 體 運 動 的 速 度 大 小 和 方 向 無 關 ( ) (7)站 在 臺 秤 上 的 人 下 蹲 過 程 ， 臺 秤 的 示 數(shù) 保 持 不 變

8、 ( ) 解 析 ：站在臺秤上的人下蹲過程，加速度先向下再向上，人先失重再超重，臺秤的示數(shù)先減小后增大 2 (多選)(超重和失重)用 力 傳 感 器 懸 掛 一 鉤 碼 ， 一 段 時 間 后 ，鉤 碼 在 拉 力 作 用 下 沿 豎 直 方 向 由 靜 止 開 始 運 動 如 圖 所 示 中實 線 是 傳 感 器 記 錄 的 拉 力 大 小 變 化 情 況 ， 則 ( ) A 鉤 碼 的 重 力 約 為 4 N B 鉤 碼 的 重 力 約 為 2 N AC C A、 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 D A、

9、 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 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 對 懸 掛 物 的 拉 力 )發(fā) 生 了 變 化 (即 “ 視重 ” 發(fā) 生 變 化 ) 2 物 體 是 否 處 于 超 重 或 失 重 狀 態(tài) ， 不 在 于 物 體 是 向

10、上 運 動 還 是 向 下 運動 ， 而 在 于 物 體 是 有 向 上 的 加 速 度 還 是 有 向 下 的 加 速 度 3 當 物 體 處 于 完 全 失 重 狀 態(tài) 時 ， 重 力 只 產(chǎn) 生 使 物 體 具 有 a g的 加 速 度效 果 ， 不 再 產(chǎn) 生 其 他 效 果 此 時 ， 平 常 一 切 由 重 力 產(chǎn) 生 的 物 理 現(xiàn) 象 都 會完 全 消 失 ， 如 天 平 失 效 、 浸 在 水 中 的 物 體 不 再 受 浮 力 、 液 柱 不 再 產(chǎn) 生 向下 的 壓 強 等 一 對 超 重 和 失 重 的 理 解 判 斷 超 重 和 失 重 現(xiàn) 象 的 三 個 角 度 (

11、1)從受力的角度判斷當物體受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài) (2)從加速度的角度判斷當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài) (3)從速度變化角度判斷物體向上加速或向下減速時，超重；物體向下加速或向上減速時，失重 例 1(2017沈陽二中檢測)如 圖 所 示 ， 是 某 同 學 站 在 壓 力 傳感 器 上 ， 做 下 蹲起 立 的 動 作 時 記 錄 的 力 隨 時 間 變 化 的 圖 線 ，縱 坐 標 為 力 (單 位 為 牛 頓 )， 橫 坐 標

12、為 時 間 由 圖 線 可 知 ( ) A 該 同 學 做 了 兩 次 下 蹲起 立 的 動 作 B 該 同 學 做 了 一 次 下 蹲起 立 的 動 作 C 下 蹲 過 程 中 人 處 于 失 重 狀 態(tài) D 下 蹲 過 程 中 先 處 于 超 重 狀 態(tài) 后 處 于 失 重 狀 態(tài)B 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

13、 情 況 2 問 題 的 實 質(zhì) 是 力 與 運 動 的 關 系 問 題 ， 求 解 這 類 問 題 的 關 鍵 是 理 解 圖 象 的物 理 意 義 ， 理 解 圖 象 的 軸 、 點 、 線 、 截 距 、 斜 率 、 面 積 六 大方 面 二 動 力 學 中 的 圖 象 問 題 數(shù) 形 結(jié) 合 分 析 動 力 學 問 題 (1)物理公式與物理圖象的結(jié)合是中學物理的重要題型，也是近年高考的熱點，特別是vt圖象在考題中出現(xiàn)率極高對于已知圖象求解相關物理量的問題，往往是結(jié)合物理過程從分析圖象的橫、縱軸所對應的物理量的函數(shù)入手，分析圖線的斜率，截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果 (2)解決這類問題

14、的核心是分析圖象，我們應特別關注vt圖象中的斜率(加速度)和力的圖線與運動的對應關系 例 2(多選)(2013全國卷 )2012年 11月 ， “ 殲 15”艦 載 機 在 “ 遼 寧 號 ”航 空 母 艦 上 著 艦 成 功 ， 圖 甲 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 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 ，

15、 以 飛 機 著 艦 為 計 時 零 點 ， 飛 機 在 t 0.4 s時恰 好 鉤 住 阻 攔 索 中 間 位 置 ， 其 著 艦 到 停 止 的 速 度 時 間 圖 線 如 圖 乙 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 1 000 m 已知 航 母 始 終 靜 止 ， 重 力 加 速 度 的 大 小 為 g， 則 ( )AC 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 1/10 B 在 0.4 2.5 s時 間 內(nèi) ， 阻 攔 索 的 張 力 幾 乎 不 隨 時 間

16、 變 化 C 在 滑 行 過 程 中 ， 飛 行 員 所 承 受 的 加 速 度 大 小 會 超 過 2.5g D 在 0.4 2.5 s時 間 內(nèi) ， 阻 攔 系 統(tǒng) 對 飛 機 做 功 的 功 率 幾 乎 不變 嘗 試 解 答 _ 1 整 體 法 的 選 取 原 則 ： 若 連 接 體 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 ， 可 以 把 它 們 看 成 一 個 整 體 ， 分 析 整 體 受 到 的 合外 力 ， 應 用 牛 頓 第 二 定 律 求 出 加 速 度 (或 其 他 未 知 量 ) 2 隔 離 法 的 選 取 原

17、 則 ： 若 連 接 體 內(nèi) 各 物 體 的 加 速 度 不 相 同 ， 或 者 要 求出 系 統(tǒng) 內(nèi) 各 物 體 之 間 的 作 用 力 時 ， 就 需 要 把 物 體 從 系 統(tǒng) 中 隔 離 出 來 ， 應用 牛 頓 第 二 定 律 列 方 程 求 解 3 整 體 法 、 隔 離 法 的 交 替 運 用 ： 若 連 接 體 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 用 牛 頓 第 二 定 律 求 作 用 力 即

18、 “ 先 整 體 求加 速 度 ， 后 隔 離 求 內(nèi) 力 ” 三 整 體 法 和 隔 離 法 解 決 連 接 體 問 題 涉 及 整 體 法 和 隔 離 法 的 具 體 類 型 (1)通過滑輪和繩的連接體問題：若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法繩跨過定滑輪，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題：這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))中各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度解題時，一般整體法、隔離法交替應用 (3)斜面體與上面物體組成的系統(tǒng)的問題：當物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時，解題時一般采用隔離法分析 D D B ABD 例 1

19、(2017江蘇常州質(zhì)檢6分)在 一 個 封 閉 裝 置 中 ， 用 彈 簧 測 力 計 稱 一物 體 的 重 量 ， 根 據(jù) 讀 數(shù) 與 物 體 實 際 重 量 之 間 的 關 系 ， 判 斷 下 列 說 法 中 正確 的 是 ( ) A 讀 數(shù) 偏 大 ， 表 明 裝 置 加 速 上 升 B 讀 數(shù) 偏 小 ， 表 明 裝 置 減 速 下 降 C 讀 數(shù) 為 零 ， 表 明 裝 置 運 動 的 加 速 度 等 于 重 力 加 速 度 ， 但 無 法 判 定 是向 上 還 是 向 下 運 動 D 讀 數(shù) 準 確 ， 表 明 裝 置 勻 速 上 升 或 下 降 答 題 送 檢 來 自 閱 卷 名

20、師 報 告錯誤 致 錯 原 因 扣分A 讀 數(shù) 偏 大 ， 表 明 裝 置 處 于 超 重 狀態(tài) ， 加 速 度 一 定 向 上 ， 但 不 能 確定 運 動 方 向 6B 讀 數(shù) 偏 小 ， 表 明 裝 置 處 于 失 重 狀態(tài) ， 加 速 度 一 定 向 下 ， 但 不 能 確定 運 動 方 向 C 讀 數(shù) 準 確 ， 則 加 速 度 為 零 ， 表 明裝 置 做 勻 速 直 線 運 動 ， 但 不 一 定在 豎 直 方 向 上 . 規(guī) 范 答 題 解 析 讀數(shù)偏大，即超重，表明裝置加速度方向向上，可能的運動情況是加速上升或減速下降故A選項錯，同理知B選項也錯讀數(shù)準確，即正常狀態(tài)，裝置可能

21、靜止，也可能正在向任意一個方向做勻速直線運動，故D選項錯誤彈簧測力計讀數(shù)為零，即完全失重這表明整個裝置運動的加速度等于重力加速度g.但是，ag將會有兩種情況：加速下落；減速上升，所以C正確 答 案 C 1 (2014北京卷)應 用 物 理 知 識 分 析 生 活 中 的 常 見 現(xiàn) 象 ， 可以 使 物 理 學 習 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 動 ， 直 至 將 物 體 拋 出 對 此 現(xiàn) 象 分 析 正確 的 是 ( ) A 手 托 物 體 向 上 運 動 的 過 程 中 ， 物 體 始 終 處 于 超 重 狀

22、 態(tài) B 手 托 物 體 向 上 運 動 的 過 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D 解 析 ：手托物體拋出的過程，必有一段加速過程，其后可以減速，可以勻速，當手和物體勻速運動時，物體既不超重也不失重；當手和物體減速運動時，物體處于失重狀態(tài)，選項A錯誤；物體從靜止到運動，必有一段加速過程，此過程物體處于超重狀態(tài)，選項B錯誤；當物體離開手的瞬間，物體只受重力，此時物體的加速度等于重力加速度，選

23、項C錯誤；手和物體分離之前速度相同，分離之后手速度的變化率比物體速度的變化率大，物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度，故D正確 2 (2017湖北部分重點中學聯(lián)考)如 圖 所 示 是 滑 梯 簡 化 圖 ， 一 小 孩 從 滑梯 上 A點 開 始 無 初 速 度 下 滑 ， 在 AB段 勻 加 速 下 滑 ， 在 BC段 勻 減 速 下 滑 ，滑 到 C點 恰 好 靜 止 ， 整 個 過 程 中 滑 梯 保 持 靜 止 狀 態(tài) 假 設 小 孩 在 AB段 和BC段 滑 動 時 的 動 摩 擦 因 數(shù) 分 別 為 1和 2， AB與 BC長 度 相 等 ， 則 ( ) A 整 個 過 程

24、中 地 面 對 滑 梯 始 終 無 摩 擦 力 作 用 B 動 摩 擦 因 數(shù) 1 2 2tan C 小 孩 從 滑 梯 上 A點 滑 到 C點 過 程 中 先 超 重 后 失 重 D 整 個 過 程 中 地 面 對 滑 梯 的 支 持 力 始 終 等 于 小 孩 和 滑 梯 的 總 重 力 B 解 析 ：設小孩質(zhì)量為m，滑梯質(zhì)量為m0，小孩在AB段加速運動，根據(jù)受力情況得加速度agsin 1gcos ，將小孩和滑梯看作一個整體，其受到地面支持力FN、重力(m0m)g、可能受到地面摩擦力Ff，將加速度在水平和豎直方向分解可得，豎直方向有(mm0)gFNmay，水平方向有Ffmax，AB段支持力

25、小于小孩和滑梯的總重力，有摩擦力，方向向右，選項A、D錯誤；在AB段，小孩有豎直向下的加速度，處于失重狀態(tài)；同理，在BC段減速，沿斜面有向上的加速度a2gcos gsin ，小孩有豎直向上的加速度，處于超重狀態(tài)，即小孩在AC段先失重后超重，選項C錯誤；設AB段末速度為v，則有v22axAB2axBC，即aa，計算122tan ，選項B正確 3 雜 技 中 的 “ 頂 竿 ” 由 兩 個 演 員 共 同 表 演 ， 站 在 地 面 上 的 演 員 肩 部 頂住 一 根 長 竹 竿 另 一 演 員 爬 至 竹 竿 頂 端 完 成 各 種 動 作 后 下 滑 若 竹 竿 上演 員 自 竿 頂 由 靜 止 開 始 下 滑 ， 滑 到 竹 竿 底 部 時 速 度 正 好 為 零 已 知 竹 竿底 部 與 下 面 頂 竿 人 肩 部 之 間 有 一 傳 感 器 ， 傳 感 器 顯 示 竿 上 演 員 自 竿 頂 滑下 過 程 中 頂 竿 人 肩 部 的 受 力 情 況 如 圖 所 示 竹 竿 上 演 員 質(zhì) 量 為 m1 40 kg，竹 竿 質(zhì) 量 m2 10 kg， 取 g 10 m/s2. (1)求 竹 竿 上 的 人 下 滑 過 程 中 的 最 大 速 度 v1； (2)請 估 測 竹 竿 的 長 度 h. 課 時 達 標