高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 第3單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用課件.ppt

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,必考部分,第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,,第3單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用,網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn) 提煉命題源,一、超重與失重 1．視重 (1)當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的________稱為視重． (2)視重大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受物體的________或臺(tái)秤所受物體的________． (1)讀數(shù) (2)拉力 壓力,讀讀教材,2．超重、失重和完全失重的比較 大于 小于 等于零 向上 向下 向下 減速下降 減速上升,二、整體法與隔離法 1．整體法 當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的________相同時(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． 2．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． 1.加速度 一個(gè)整體 整體 2.相互作用力 隔離 隔離,3．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_(kāi)_______．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,1．如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力)．下列說(shuō)法正確的是( ) A．在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力一定為零 B．上升過(guò)程中A對(duì)B的壓力大于A物體受到的重力 C．下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力大于A物體受到的重力 D．在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力等于A物體受到的重力,練練基礎(chǔ),┃題組一┃ 超重、失重現(xiàn)象,,2．(多選)如圖所示，木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物塊，木箱靜止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時(shí)間內(nèi)，物塊對(duì)箱頂剛好無(wú)壓力，則在此段時(shí)間內(nèi)，木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為( ) A．加速下降 B．加速上升 C．減速上升 D．減速下降,3．如圖所示，豎直放置在水平面上的輕彈簧上放著質(zhì)量為2 kg的物體A，處于靜止?fàn)顟B(tài)．若將一個(gè)質(zhì)量為3 kg的物體B輕放在A上的一瞬間，則B對(duì)A的壓力大小為(取g＝10 m/s2)( ) A．30 N B．0 C．15 N D．12 N,┃題組二┃ 整體法與隔離法,,解析：在B輕放在A上的瞬間，對(duì)整體應(yīng)用牛頓第二定律得mBg＝(mA＋mB)a，再對(duì)B應(yīng)用牛頓第二定律得mBg－FN＝mBa，解得FN＝12 N．據(jù)牛頓第三定律可知B對(duì)A的壓力大小為12 N．故選D.,4．(多選)如圖所示，水平地面上有兩塊完全相同的木塊A、B，在水平推力F的作用下運(yùn)動(dòng)，用FAB代表A、B間的相互作用力，則( ),,1．不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒(méi)有改變，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?不等于物體本身的重力． 2．超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無(wú)關(guān)，只決定于加速度的方向． 3．當(dāng)問(wèn)題中出現(xiàn)相互作用的多個(gè)物體時(shí)，可以選擇系統(tǒng)為研究對(duì)象，也可以選擇其中一個(gè)物體為研究對(duì)象，從而出現(xiàn)整體法與隔離法．,小思考 微總結(jié),細(xì)研核心點(diǎn) 練透經(jīng)典題,1．盡管物體的加速度不是沿豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量即ay≠0，物體就會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)．當(dāng)ay方向豎直向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)ay方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)． 2．超重并不是說(shuō)重力增加了，失重并不是說(shuō)重力減小了，完全失重也不是說(shuō)重力完全消失了．在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化．,考點(diǎn)一 超重與失重,3．在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等． 4．盡管整體沒(méi)有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)．,[調(diào)研1] (多選)如圖甲所示，在升降機(jī)的頂部安裝了一個(gè)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(jī)在運(yùn)行過(guò)程中突然停止，并以此時(shí)為零時(shí)刻，在后面一段時(shí)間內(nèi)傳感器顯示彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，g為重力加速度，則( ) A．升降機(jī)停止前在向上運(yùn)動(dòng) B．0～t2時(shí)間內(nèi)小球處于失重狀態(tài)，t2～t4時(shí)間內(nèi)小球處于超重狀態(tài) C．t1時(shí)刻小球的加速度大小小于t3時(shí)刻小球的加速度大小 D．t2時(shí)刻小球的速度與t4時(shí)刻小球的速度相同,[試題調(diào)研],,[解題探究] 1．0～t1時(shí)間內(nèi)，小球怎樣運(yùn)動(dòng)？t1時(shí)刻小球的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？ 提示：t＝0時(shí)刻，彈力和重力二力平衡，彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)；0～t1時(shí)間內(nèi)，彈力減小，說(shuō)明伸長(zhǎng)量減小，所以小球在減速上升；在t1時(shí)刻，彈力減為零，然后方向未變而增大，說(shuō)明小球從t1開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，所以t1時(shí)刻速度等于零，加速度等于重力加速度． 2．t1～t4時(shí)間內(nèi)，小球怎樣運(yùn)動(dòng)？t2、t3和t4時(shí)刻小球的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？ 提示：t1～t2時(shí)間內(nèi)，小球加速下降；t2～t3時(shí)間內(nèi)，小球減速下降；t3～t4時(shí)間內(nèi)，小球加速上升．在t2時(shí)刻，加速度為零，速度最大；在t3時(shí)刻，加速度最大，速度為零；在t4時(shí)刻，加速度為零，速度最大．,[解析] t＝0時(shí)刻，彈力與重力大小相等，之后彈力減小，說(shuō)明小球向上運(yùn)動(dòng)，則升降機(jī)停止前在向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確；0～t2時(shí)間內(nèi)，彈力都小于重力，則小球處于失重狀態(tài)，t2～t4時(shí)間內(nèi)，彈力都大于重力，則小球處于超重狀態(tài)，B項(xiàng)正確；t1時(shí)刻，彈力為零，小球只受重力，加速度大小等于重力加速度大小，t3時(shí)刻，小球處于最低點(diǎn)，彈力等于2mg，則小球受到的合外力等于mg，故加速度大小等于重力加速度大小，但方向豎直向上，C項(xiàng)錯(cuò)誤；t2和t4時(shí)刻彈力都等于mg，小球處于平衡位置，故速度大小相等，但速度是矢量，方向不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤． [答案] AB,判斷超重和失重現(xiàn)象的常用方法 1．從受力的角度判斷 當(dāng)物體受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)． 2．從加速度的角度判斷 當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)．,名師歸納點(diǎn)題破疑,1－1.(2014·北京理綜)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見(jiàn)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(kāi)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．受托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終處于超重狀態(tài) B．受托物體向上運(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(kāi)手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度 D．在物體離開(kāi)手的瞬間，手的加速度大于重力加速度,[類題練熟],解析：物體在手掌的推力作用下，由靜止豎直向上加速時(shí)，物體處于超重狀態(tài)．當(dāng)物體離開(kāi)手的瞬間，只受重力作用，物體的加速度等于重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，故A、B、C錯(cuò)誤；物體離開(kāi)手的前一時(shí)刻，手與物體具有相同的速度，物體離開(kāi)手的下一時(shí)刻，手的速度小于物體的速度，即在物體離開(kāi)手的瞬間這段相同的時(shí)間內(nèi)，手的速度變化量大于物體的速度變化量，故手的加速度大于物體的加速度，也就是手的加速度大于重力加速度，故D正確．,1－2.在探究超重和失重規(guī)律時(shí)，某體重為G的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng)作．傳感器和計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到壓力F隨時(shí)間t變化的圖象，則下列圖象中可能正確的是( ),解析：該同學(xué)完成一次下蹲動(dòng)作，先加速下降，再減速下降，所以，該同學(xué)先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確．,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(gè)整體，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)． 2．隔離法的選取原則 要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解． 3．整體法、隔離法的交替運(yùn)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(shí)，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(duì)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”．,考點(diǎn)二 整體法與隔離法的靈活應(yīng)用,[調(diào)研2] 如圖所示，在質(zhì)量為M的小車中，用細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，在水平牽引力F的作用下，小車向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)懸線向左偏離豎直方向的角度為α.撤去牽引力F后，小車?yán)^續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定時(shí)懸線向右偏離豎直方向的角度為β.則牽引力F的大小為( ) A．mgtan α B．Mgtan β C．(M＋m)gtan α D．(M＋m)g(tan α＋tan β),[試題調(diào)研],,[解題探究] 1．在水平牽引力F作用下，小車運(yùn)動(dòng)的加速度是多少？ 提示：因小車與小球相對(duì)靜止，小球的加速度與小車的加速度相同，分析小球受力，可求出加速度． 2．撤去牽引力后，穩(wěn)定時(shí)小車的加速度又是多少？能否求出地面對(duì)小車的摩擦力？ 提示：撤去牽引力后，穩(wěn)定時(shí)小球與小車相對(duì)靜止，分析小球受力，可求出加速度；分析整體受力，可求出地面對(duì)小車的摩擦力．,[解析] 當(dāng)小車受到水平牽引力F作用時(shí)，對(duì)整體，由牛頓第二定律得 F－Ff＝(M＋m)a1 對(duì)小球受力分析如圖所示，則mgtan α＝ma1 當(dāng)小車不受牽引力F作用時(shí)，對(duì)整體，由牛頓第二定律得 Ff＝(M＋m)a2 對(duì)小球，有mgtan β＝ma2 聯(lián)立以上各式解得F＝(M＋m)g(tan α＋tan β) 選項(xiàng)D正確． [答案] D,,整體法、隔離法的使用技巧 (1)不能把整體法和隔離法對(duì)立起來(lái)，而應(yīng)該將兩者結(jié)合起來(lái)．解題時(shí)，從具體問(wèn)題的實(shí)際情況出發(fā)，靈活選取研究對(duì)象，恰當(dāng)?shù)剡x擇使用整體法和隔離法． (2)當(dāng)系統(tǒng)有相同的加速度時(shí)，可依據(jù)所求力的情況確定選用整體法還是隔離法．若所求的力為外力則用整體法，若所求的力為內(nèi)力則用隔離法．但在具體應(yīng)用時(shí)，絕大多數(shù)情況是將兩種方法相結(jié)合應(yīng)用，求外力時(shí)，一般先隔離后整體，求內(nèi)力時(shí)，一般先整體后隔離，先隔離或先整體的目的都是求解共同的加速度．,名師歸納點(diǎn)題破疑,2－1.如圖甲所示，光滑滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是m1＝m2＋m3，這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為T.若把質(zhì)量為m2的物體從右邊移到左邊的物體上，如圖乙所示．彈簧秤的讀數(shù)將( ) A．增大 B．減小 C．不變 D．無(wú)法確定,[類題練熟],解析：開(kāi)始時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為T＝2m1g.把質(zhì)量為m2的物體移到左邊的物體上后，彈簧秤的示數(shù)為T′，選三個(gè)物體和滑輪組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有(m1＋m2＋m3)g－T′＝(m1＋m2)a－m3a，解得T′＝2m1g－2m2a，可得T′T.,,1．處理方法：臨界狀態(tài)一般比較隱蔽，它在一定條件下才會(huì)出現(xiàn)．若題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語(yǔ)，常有臨界問(wèn)題．解決臨界問(wèn)題一般用極端分析法，即把問(wèn)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，應(yīng)用物理規(guī)律列出在極端情況下的方程，從而找出臨界條件． 2．動(dòng)力學(xué)中的典型臨界問(wèn)題 (1)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FN＝0. (2)相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí)，常存在著靜摩擦力，則相對(duì)靜止或相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是：靜摩擦力達(dá)到最大值．,考點(diǎn)三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的臨界和極值問(wèn)題,[試題調(diào)研],[解題指導(dǎo)] (1)分析物體受力，畫出力的示意圖． (2)由A點(diǎn)到B點(diǎn)，物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式可求物塊的加速度和到達(dá)B點(diǎn)的速度大?。?(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出拉力F的表達(dá)式，再利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值．,求解臨界極值問(wèn)題的三種常用方法 (1)極限法：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． (2)假設(shè)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． (3)數(shù)學(xué)方法：將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)公式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件．,名師歸納點(diǎn)題破疑,[類題練熟],“滑塊—滑板”模型,[歸類·建模·提能(三)] [名師點(diǎn)睛] 1．模型特點(diǎn)：上、下疊放兩個(gè)物體，并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)． 2．解題思路：(1)分析滑塊和木板的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度；(2)對(duì)滑塊和木板進(jìn)行運(yùn)動(dòng)情況分析，找出滑塊和木板之間的位移關(guān)系或速度關(guān)系，建立方程．特別注意滑塊和木板的位移都是相對(duì)地面的位移．,[經(jīng)典范例] 如圖所示，質(zhì)量為M＝4 kg的木板長(zhǎng)L＝1.4 m，靜止放在光滑的水平地面上，其右端靜置一質(zhì)量為m＝1 kg 的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，今用水平力F＝28 N向右拉木板．要使小滑塊從木板上掉下來(lái)，力F作用的時(shí)間至少要多長(zhǎng)？(不計(jì)空氣阻力，取g＝10 m/s2) [解題指導(dǎo)] 在力F作用過(guò)程中，M和m都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t1撤掉力F后，m繼續(xù)做勻加速運(yùn)動(dòng)，M做勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者達(dá)到共同速度時(shí)，如果m恰好滑到M的左側(cè)，則時(shí)間為最短時(shí)間，該狀態(tài)為臨界狀態(tài)．本題可以借助v－t圖象來(lái)解決．,,,在“滑塊—滑板”模型中，一般涉及兩個(gè)物體，且二者產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，用隔離法分析二者受力情況，確定物體的運(yùn)動(dòng)情況是解題的基礎(chǔ)．由于問(wèn)題中往往伴隨著臨界值問(wèn)題和多過(guò)程問(wèn)題，使此類問(wèn)題變得較為復(fù)雜．借助v－t圖象，從圖象中找到時(shí)間與空間的關(guān)系，是解決問(wèn)題的有效手段．,多維思考技法提煉,[針對(duì)訓(xùn)練] 如圖所示，質(zhì)量M＝4.0 kg的長(zhǎng)木板B靜止在光滑的水平地面上，在其右端放一質(zhì)量m＝1.0 kg的小滑塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))．初始時(shí)刻，A、B分別以v0＝2.0 m/s向左、向右運(yùn)動(dòng)，最后A恰好沒(méi)有滑離B板．已知A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.40，取g＝10 m/s2.求： (1)A、B相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度aA和aB的大小與方向； (2)A相對(duì)地面速度為零時(shí)，B相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)已發(fā)生的位移大小x； (3)木板B的長(zhǎng)度l.,,