高考物理二輪復習 專題3 牛頓運動定律課件.ppt

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1 專題3牛頓運動定律 考點10對牛頓運動定律的理解 考點11兩類動力學的基本問題 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 考點13超重和失重現(xiàn)象 考點14牛頓第二定律的臨界問題 考點15傳送帶及板塊模型問題 2 考點10對牛頓運動定律的理解 1 牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài) 直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止 它是物體不受外力作用時所遵循的運動規(guī)律 2 慣性 物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質 1 慣性大小只與物體的質量有關 質量越大 慣性越大 2 慣性是物體的固有屬性 不是一種力 在對物體進行受力分析時要尤為注意 3 牛頓第三定律 兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等 方向相反 作用在一條直線上 作用力和反作用力的性質一定相同 但作用在兩個物體上 3 4 作用力和反作用力跟平衡力的區(qū)別 作用力和反作用力 異體 相互作用的兩物體 共線 作用在一條直線上 等值 大小相等 反向 方向相反 同存 同時存在同時消失 而平衡力是 同體 作用在同一物體上 共線 等值 反向 5 牛頓第二定律的內容 物體的加速度跟物體所受外力的合力成正比 跟物體的質量成反比 加速度的方向和合外力的方向相同 公式 F ma 6 牛頓第二定律具有 四性 1 矢量性 物體加速度的方向與物體所受合力的方向始終相同 2 瞬時性 力與加速度是瞬時對應關系 即加速度和合外力總是同生 同滅 同時變化 4 3 同體性 同體性是指公式F ma中 F m a同屬于一個研究對象 這個研究對象可以是一個物體 也可以是幾個物體組成的系統(tǒng) 4 獨立性 作用于物體上的每一個力各自產生的加速度都遵循牛頓第二定律 而物體的實際加速度則是每個力產生的加速度的矢量和 分力和加速度的各個方向上的分量關系也遵循牛頓第二定律 即 Fx max Fy may 5 考法1對牛頓第一定律 第三定律的考查 1 考查慣性現(xiàn)象及其應用高考通常會在結合生活實際現(xiàn)象考查慣性的理解及其應用 在分析物體的慣性問題時 重點要掌握慣性的普遍性和固有性 1 普遍性是指自然界中一切物體都具有慣性 2 固有性是指不管物體是否受外力 是否運動 也不管處在何位置 其慣性大小只與質量有關 2 考查對力與運動的關系的理解高考考題也會結合伽利略理想斜面實驗考查力與運動的關系 在分析力與運動的關系問題時 應掌握以下兩點 考點10對牛頓運動定律的理解 6 1 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 運動狀態(tài)指物體的速度 而不是維持物體運動的原因 2 根據(jù)加速度定義 有速度變化就一定有加速度 但不能說a v或 因為產生加速度的原因是力 即3 考查牛頓第三定律高考對牛頓第三定律的考查通常體現(xiàn)在區(qū)別作用力和反作用力與平衡力上 其最直觀的方法是觀察力的作用點 考法2對牛頓第二定律的理解和應用 在對牛頓第二定律的基本考查中 經(jīng)常涉及根據(jù)牛頓第二定律求解加速度 在解題時 需要求得物體的合力列出方程F ma求解 或者根據(jù)正交分解法利用牛頓第二定律的獨立性列出方程求解 考點10對牛頓運動定律的理解 7 1 合成法求合外力若物體只受兩個力的作用而產生加速度時 根據(jù)牛頓第二定律可知 利用矢量合成法則 如平行四邊形定則或三角形定則 求出合力的方向就是加速度的方向 特別是兩個力方向相同或相反時 此時加速度方向與物體運動方向在同一直線上 一般使用合成法更簡單 2 正交分解法與牛頓第二定律的結合應用正交分解法是求解高中物理問題最重要的方法之一 在解答與牛頓運動定律結合的問題 即物體受到兩個以上的力的作用而產生加速度時 常用正交分解法解題 此時一定要根據(jù)物體的受力特點建立合適的坐標系 考點10對牛頓運動定律的理解 8 1 分解力求物體受力問題當物體受到兩個以上的力作用而產生加速度時 常用正交分解法解題 多數(shù)情況下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上 在沿加速度的方向由牛頓第二定律列出方程Fx ma 在垂直于加速度方向列出平衡方程Fy 0 進而求解 2 分解加速度求解受力問題分解加速度 這種方法一般是在以某個力的方向為x軸正方向時 其他的力都落在或大多數(shù)力落在兩個坐標軸上而不需要再分解力的情況下應用 首先分析物體受力 然后建立直角坐標系 將加速度a分解為ax和ay 根據(jù)牛頓第二定律得Fx max Fy may 進而求解 考點10對牛頓運動定律的理解 9 考點10對牛頓運動定律的理解 10 考法3考查牛頓第二定律的瞬時性 高考對牛頓第二定律的瞬時性的考查 通常以小球 細繩 彈簧 支持面建立情景 求剪斷細繩或撤掉支持面時物體的加速度 關鍵是分析瞬時狀態(tài)前后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 此類問題應注意兩種基本模型的建立 考點10對牛頓運動定律的理解 11 考點10對牛頓運動定律的理解 返回專題首頁 12 考點11兩類動力學的基本問題 13 4 動力學的兩類問題解答兩類基本問題的方法和步驟如下 1 明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點 若過程比較復雜 應分階段研究 找出相鄰過程的聯(lián)系點 通常是速度 再分別研究每一個物理過程 2 確定研究對象進行分析 畫出受力分析圖或運動過程圖 圖中應注明力 速度 加速度的符號和方向 3 應用牛頓運動定律和運動學公式求解 通常先用表示物理量的符號運算 解出所求物理量的表達式 然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入 通過運算求得結果 14 考法4解決兩類動力學的基本問題 考點11兩類動力學的基本問題 15 考點11兩類動力學的基本問題 16 返回專題首頁 考點11兩類動力學的基本問題 17 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 1 連接體 兩個或兩個以上物體相互組成的系統(tǒng)稱為連接體 比較常見的連接體有三種 1 用細繩連接的物體系 如圖甲所示 2 相互擠壓在一起的物體系 如圖乙所示 3 相互摩擦的物體系 如圖丙所示 2 外力和內力 如果以物體組成的系統(tǒng)為研究對象 系統(tǒng)之外的物體對該系統(tǒng)的作用力稱為外力 而系統(tǒng)內各物體間的相互作用力稱為內力 18 3 整體法 在連接體問題中 如果不要求知道各個物體之間的相互作用力 并且各個物體具有相同的加速度 此時把它們看成一個整體來分析較方便 這種方法稱為整體法 4 隔離法 如果需要知道系統(tǒng)中物體之間的相互作用力 就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來 分析物體的受力情況和運動情況 這種方法稱為隔離法 19 1 已知連接體外力情況求解連接體的內力先用整體法求出系統(tǒng)的加速度 再用隔離法求解出物體間的內力 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 考法5求解簡單的連接體問題 在分析和求解連接體問題時 關鍵是研究對象的選取問題 也就是先采用隔離法還是先采用整體法的問題 選擇原則 一是要包含待求量 二是所選隔離對象和所列方程數(shù)盡可能少 20 根據(jù)此題的求解過程 可知求解此類問題應抓住三點 1 分析系統(tǒng)受到的外力 2 靈活隔離出某一個物體 3 建立直角坐標系 根據(jù)牛頓第二定律列出方程 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 21 2 已知連接體的內力求解連接體的外力先用隔離法分析某一個物體的受力和運動情況 求出其加速度 再用整體法求解外力 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 22 考法6加速度不同的物體系的受力問題 牛頓第二定律不僅適用于單個物體 同樣也適用于系統(tǒng) 系統(tǒng)內各物體的加速度可以相同也可以不相同 若系統(tǒng)內各物體的加速度不相同 如m1 m2的加速度分別為a1 a2 這時可利用牛頓第二定律列出方程F m1a1 m2a2 若將各個物體的加速度正交分解后 物體系統(tǒng)的牛頓第二定律正交分解式為 Fx m1a1x m2a2x mnanx Fy m1a1y m2a2y mnany 返回專題首頁 考點12利用整體法和隔離法求解連接體問題 23 考點13超重和失重現(xiàn)象 1 超重 物體對支持物的壓力 或對懸繩的拉力 大于物體所受重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象 當物體具有向上的加速度時就處于超重狀態(tài) 2 失重 物體對支持物的壓力 或對懸繩的拉力 小于物體所受重力的現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象 當物體具有向下的加速度時就處于失重狀態(tài) 當a g時 物體處于完全失重狀態(tài) 3 視重與實重 實重即物體的實際重力 G mg 視重即看起來物體有多重 它的大小等于物體對支持物的壓力或者對懸繩的拉力的大小 24 考法7對超重和失重的理解 1 對超重和失重的理解要從以下三者的比較中理解 1 物體處于平衡狀態(tài)時 載體對物體的作用力 支持力或拉力 等于物體重力 2 發(fā)生超重時 物體具有豎直向上的加速度 載體對物體的作用力大于物體重力 3 發(fā)生失重時 物體具有豎直向下的加速度 載體對物體作用的力小于物體重力 考點13超重和失重現(xiàn)象 高考對超重和失重的考查主要是對超重和失重的理解 圖像識別和有關彈力的計算 25 2 并非物體在豎直方向上運動時 才會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象 只要加速度具有向上的分量 物體就處于超重狀態(tài) 同理只要加速度具有向下的分量 物體就處于失重狀態(tài) 考點13超重和失重現(xiàn)象 2 對超重和失重的理解注意以下兩點 1 發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度方向無關 只決定于加速度的方向 26 3 完全失重是物體的加速度恰等于重力產生的加速度 物體與周圍物體間的作用力為零 做拋體運動的物體處于完全失重狀態(tài) 自由落體 平拋 斜拋 豎直上拋和豎直下拋 繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星 其向心加速度也只由重力提供 所以也處于完全失重狀態(tài) 考法8超重和失重的計算 設物體的質量為m 物體的加速度大小為a 當?shù)氐闹亓铀俣葹間 則 1 超重時 物體的加速度向上 由牛頓第二定律得F視 mg ma 則F視 mg ma 視重等于實重加上ma 視重比實重超出了ma 考點13超重和失重現(xiàn)象 27 2 失重時 物體的加速度向下 由牛頓第二定律得mg F視 ma 則F視 mg ma 視重等于實重減去ma 視重比實重 失去 了ma 考點13超重和失重現(xiàn)象 28 返回專題首頁 考點13超重和失重現(xiàn)象 29 考點14牛頓第二定律的臨界問題 考法9牛頓第二定律的臨界問題 在物體的運動狀態(tài)變化的過程中 相關的一些物理量也隨之發(fā)生變化 當物體的運動變化到某個特定狀態(tài)時 有關的物理量將發(fā)生突變 該物理量的值叫臨界值 臨界狀態(tài)的問題經(jīng)常和最大值 最小值聯(lián)系在一起 它需要在給定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限 研究處理這類問題的關鍵 1 要能分析出臨界狀態(tài)的由來 2 要能抓住處于臨界狀態(tài)時物體的受力 運動狀態(tài)的特征 或者說對物體運動情況的正確描述 對臨界狀態(tài)的判斷與分析 30 常見類型 1 相互接觸的兩物體脫離的臨界條件是相互作用的彈力為零 即N 0 考點14牛頓第二定律的臨界問題 31 2 繩子松弛的臨界條件是繩中張力為零 即T 0 考點14牛頓第二定律的臨界問題 32 3 存在靜摩擦力的連接系統(tǒng) 相對靜止與相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達到最大值 即f靜 fm 考點14牛頓第二定律的臨界問題 33 4 與彈簧有關的臨界問題與彈簧有關的臨界問題一般有兩大類 與地面或與固定擋板分離 最大速度問題 返回專題首頁 考點14牛頓第二定律的臨界問題 34 考點15傳送帶及板塊模型問題 考法10傳送帶問題 有關傳送帶的問題種類較多 傳送帶分水平 傾斜兩種情況 按轉速是否變化分勻速 勻加速 勻減速三種情況 一般與摩擦力相聯(lián)系 還能與能量問題聯(lián)系起來 最主要的是摩擦力與相對運動的情況相關 摩擦力的情形比較復雜 考查對整個力學知識的掌握和綜合分析問題的能力 一定要分析清楚摩擦力是動力還是阻力 摩擦力的種類和方向 還要將運動和力的關系以及物理過程理順 才能有清晰的解題思路 突破方法是先正確理解摩擦力產生的條件 方向的判斷方法 大小的決定因素等 35 1 若物體是輕輕地放在了水平勻速運動的傳送帶上 如圖 那么物體一定要和傳送帶之間產生相對滑動 物體和傳送帶一定同時受到方向相反的滑動摩擦力 2 物體輕放在加速運動的傳送帶上 1 若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)較大 而傳送帶加速度相對較小 物體先在滑動摩擦力作用下加速 當物體速度增大到和傳送帶相同時 兩者相對靜止 此后 物體受靜摩擦力作用 和皮帶一起加速運動 2 若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)較小 而傳送帶的加速度相對較大 物體不可能和傳送帶保持相對靜止 物體在滑動摩擦力作用下一直向前加速運動 考點15傳送帶及板塊模型問題 36 3 若物體與水平傳送帶保持相對靜止一起勻速運動 則它們之間無摩擦力 否則物體不可能勻速運動 4 若物體以大于傳送帶的速度沿傳送帶運動方向滑上傳送帶 則物體將受到傳送帶提供的使它減速的摩擦力作用 直到減速到和傳送帶有相同的速度 相對傳送帶靜止為止 5 若傳送帶是傾斜方向的 因為在運動方向上 物體要受重力沿斜面向下的分力作用 該力和物體運動的初速度共同決定相對運動或相對運動趨勢方向 關鍵點撥 摩擦力突變 大小 方向 發(fā)生在v物與v帶相同的時刻 考點15傳送帶及板塊模型問題 37 考法11板塊模型 1 模型特點 上 下疊放兩個物體 并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動 2 建模指導解此類題的基本思路 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 對滑塊和木板進行運動情況分析 找出滑塊和木板之間的位移關系或速度關系 建立方程 特別注意滑塊和木板的位移都是相對地面的位移 考點15傳送帶及板塊模型問題