高考物理一轮复习_第14讲_牛顿运动定律的应用精品课件

速
速
(2)有竖直向上加速或向下 (2)有竖直向下加速或向上
减速的分运动
减速的分运动
说明
(1)失重情况下，物体具有竖直向下的加速度，a＝g时为 “完全失重”；
(2)在超重和失重状态下，物体的重力依然存在，而且不 变；
(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象 都会消失，比如物体对桌面无压力、单摆停止摆动、浸在水 里的物体不受浮力等
第14讲 │ 要点探究 要点探究
► 探究点一 超重与失重
超重和失重问题属于高考命题热点，常以选择题 的形式考查，也可作为计算题的一部分考查目标．对 此类问题的分析主要是理解好超重和失重的本质及其 特征(详见下表)．
第14讲 │ 要点探究
比较
状态
超重
失重
本质特征
(1)物体具有竖直向上的
(1)物体具有竖直向下的
第14讲 │ 要点探究
例1 A [解析] 本题考查牛顿运动定律的应 用．A、B组成的整体做竖直上抛运动，只受重力， 处于完全失重状态，所以A、B之间没有作用力，A 对．
第14讲 │ 要点探究
[点评] 很多学生误认为，上升过程中A对B的压 力大于A物体受的重力，错误的根本原因是没有弄清 判断物体处于超重、失重状态的关键是分析其加速度 方向，而不是运动方向，试通过下面的变式题仔细体 会判断超重、失重的方法.
第14讲 │ 要点探究 2mg－a ak
[解析] 木板与物块分离的临界条件是它们之间的作用力为零但两物
体仍具有相同的加速度．
对物块由牛顿第二定律得：mg－F－kx＝ma，
当 F＝0 以后，随着 x 的增大，物体 m 的加速度减小，二者开始分离．
物块与木板分离的临界点为 F＝0 时，此时，由上式可得：mg－kx
加速度a
加速度a
(2)物体加速度有竖直向上
(2)物体加速度有竖直向
的分量
下的分量
现象表现
对悬挂物的拉力或对支持物的 压力大于重力，即F＝mg＋ ma>mg
对悬挂物的拉力或对支持物 的压力小于重力，即F＝mg －ma<mg(完全失重时F＝0)
第14讲 │ 要点探究
比较
状态
运动可能
超重
失重
(1)竖直向上加速或向下减 (1)竖直向下加速或向上减
(2)隔离法——在求解连接体的相互作用力时采用， 将某个部分从连接体中分离出来，其他部分对它的作用 力则作为外力出现．
温馨提示：隔离法与整体法不是相互对立的，一般 问题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交 叉运用，相辅相成．
第14讲 │ 要点探究
例2 如图14－2所示，A、B 两木块的质量分别 为mA、mB，在水平推力 F 作用下沿光滑水平面匀加 速向右运动，求 A、B 间的弹力．
＝ma，x＝
－a k
t＝
木板一直做加速度为
2ax＝
2 －a ak .
a
的匀加速运动，则由运动学规律得：x＝12at2，
第14讲 │ 要点探究
► 探究点四 复杂动力学问题
首先，动力学问题的复杂性体现在两个方面，一是研究对 象的复杂性，即研究对象众多，二是研究过程的复杂性，即运 动过程众多．一般分为三种情况，即单研究对象的多过程问题、 多研究对象的单过程问题、多研究对象的多过程问题．
第14讲 │ 要点探究
[2011·厦门双十中学] 如图14－3所示，物 体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上．A、B质 量分别为6.0 kg和2.0 kg，A、B之间的动摩擦因数为 0.2.在物体A上施加水平方向的拉力F，开始时F＝10 N，此后逐渐增大，在增大到45 N的过程中，以下判 断正确的是( )
第14讲 │ 要点探究
[点评] 用极限法(分别设加速度为无穷大或零)把 加速度推到两个极端，分析小球的两种可能状态，其 临界状态就是小球仍与斜面接触但与斜面间无弹力， 找出两种状态的分界点是解决本题的切入点．
第14讲 │ 要点探究
一根劲度系数为k、质量不计的轻弹簧上端 固定，下端系一质量为m的物块，有一水平的木板将 物块托住，并使弹簧处于自然长度，如图14－6所 示．现让木板由静止开始以加速度a(a<g)匀加速向下 移动，经过多长时间木板与物块分离？
第14讲 │ 要点探究
A.两物体间始终没有相对运动 B.两物体间从受力开始就有相对运动 C.当拉力F＜12 N时，两物体均保持静止状态 D.两物体开始没有相对运动，当F＞18 N时，开始相 对滑动
第14讲 │ 要点探究
A [解析] 首先以A、B整体为研究对象．受力如图甲所示， 在水平方向只受拉力F，根据牛顿第二定律列方程F＝(mA＋mB)a 再以B为研究对象，如图乙所示，B水平方向受摩擦力f＝mBa
第14讲 │ 要点探究
例1 [2010·浙江卷] 如图14－1所示， A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上 抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是( )
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受 到的重力
A.“嫦娥二号”由长征号丙火箭运载加速离地升 空时，处于失重状态
B.“嫦娥二号”近月制动时，处于失重状态 C.“嫦娥二号”在离月100公里圆形环月工作轨道 稳定运行时，处于平衡状态 D.“嫦娥二号”在离月100公里圆形环月工作轨道 稳定运行时，处于完全失重状态
第14讲 │ 要点探究
D [解析] “嫦娥二号”由长征三号丙火箭运载加 速离地升空时，其加速度向上，处于超重状态，A 错误；近月制动时，“嫦娥二号”减速奔向月球， 加速度向上，处于超重状态，B错误；“嫦娥二号” 在离月100公里圆形环月工作轨道稳定运行时，处 于完全失重状态，C错误，D正确．
其次，动力学问题的复杂性体现在受力环境的复杂性上． 再次，只要过程多就存在运动过程的临界情况，只要研究 对象多，就存在两物体之间接触或运动关系的临界，也会造成 难点．
第14讲 │ 要点探究
突破运动过程的复杂性，主要是要依据“程序法”处理问 题：
(1)将题目涉及的物理问题合理地分解为几个彼此相对独 立、又相互联系的过程．
第14讲 │ 要点探究
1.4 m [解析] A、B 整体做匀速直线运动，对物体 A、 B 整体受力分析，如图所示，得
Fcosθ＝f Fsinθ＋N＝2mg 又 f＝μN 解得 μ＝47 剪断轻绳后对物块 A 受力分析，根据牛顿第二定律有： μmg＝ma 物块 A 在水平地面上匀减速滑行，根据运动学公式有： 2as＝v2 代入数据解得：s＝1.4 m
2.83 N 0 [解析] 当 a→0 时，小球受到三个力(重力、绳 的拉力、斜面的支持力)作用，此时绳平行于斜面；当 a 较大时， 小球将“飞离”斜面，此时绳与斜面的夹角未知．
设小球处在刚要离开斜面的临界状态时的加速度为 a0，此 时斜面对小球的支持力为零，斜面加速向右运动，对小球有：
mgcotθ＝ma0，a0＝gcotθ＝7.5 m/s2 因为 a＝10 m/s2>7.5 m/s2，则小球离开斜面，如图所示． 则绳对小球的拉力 F＝ mg2＋ma2＝2.83 N，斜面对小球的 支持力 N＝0.
第14讲 │ 要点探究
2010年10月1日18时59分57秒“嫦娥二号” 探测卫星在西昌卫星发射中心发射升空，卫星由长征 三号丙火箭直接发射至地月转移轨道，经三次近月制 动，顺利进入轨道高度为100公里的圆形环月工作轨 道，发射取得圆满成功．关于“嫦娥二号”的发射和 运行，下列说法正确的是( )
第14讲 │ 要点探究
(2)对各个物理过程进行受力分析及运动状态分析． (3)再根据各个过程遵从的物理规律逐个建立方程． (4)最后通过各过程把相关联的物理量联系起来． 突破研究对象的复杂性，主要是要注意研究对象的选取与 变换． 突破临界情况的复杂性，主要是要搞清临界条件的物理意 义．
第14讲 │ 要点探究
例4 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m ＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F＝28 N．试飞时，飞行 器从地面由静止开始竖直上升．设飞行器飞行时所受的阻力 大小不变，g取10 m/s2.
第14讲 │ 要点探究
► 探究点三 动力学中的临界与极值问题
临界和极值问题是物理中的常见题型，结合牛顿运动定律求 解的也很多，临界是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化 的转折点，例如：平衡物体(a＝0)的平衡状态即将被打破而还没有 被打破的瞬间；动态物体(a≠0)的状态即将发生突变而还没有突变 的瞬间(临界状态也可归纳为加速度即将发生突变的状态)．在这个 转折点上，系统的一些物理量达到极值．临界点的两侧，物体的 受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变，能否用变化的 观点正确分析其运动规律是求解这类题目的关键，而临界点的确 定是基础，确定临界点一般用极端分析法，即把问题(物理过程)推 到极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，应用 牛顿第二定律列出极端情况下的方程求解．
第14讲 │ 要点探究
► 探究点二 多研究对象系统的动力学问题
对涉及多个研究对象的动力学问题的分析，尤其 是对于由两个或两个以上有一定联系的物体构成的系 统的动力学问题，要特别注意合理选取研究对象．常 用的方法有整体法和隔离法，这两种方法在学习平衡 问题时均已用到．
第14讲 │ 要点探究
(1)整体法——是将一组连接体作为一个整体看待， 牛顿第二定律F合＝ma中，F合是整体受的合外力，只分 析整体所受的外力即可(连接体的相互作用力属内力，可 不分析)，简化了受力分析．
第14讲 │ 要点探究
mAm＋BmBF [解析]先以 A、B 整体为对象进行受力 研究，根据牛顿第二定律列方程有：F＝(mA＋mB)a；
再以 B 为对象进行受力研究，根据牛顿第二定律列 方程有 FAB＝mBa；
联立可解得：FAB＝mAm＋BmBF
第14讲 │ 要点探究
[点评] B受力较少，隔离B分析较为方便．本题 的这个结论还可以推广到水平面粗糙时(A、B与水平 面间的动摩因数μ相同)；也可以推广到沿斜面方向推 A、B向上加速的问题，有趣的是，答案是完全一样 的，请同学们自己推导一下．
第14讲 │ 要点探究
例3 如图14－5所示，一质量为0.2 kg的小球系着 静止在光滑的倾角为53°的斜面上，斜面静止时，球 紧靠在斜面上，绳与斜面平行，当斜面以10 m/s2加速 度水平向右做匀加速直线运动时，求线对小球的拉力 和斜面对小球的弹力．(g＝10 m/s2)
第14讲 │ 要点探究
(1)第一次试飞，飞行器飞行t1＝8 s时到达高度H＝64 m．求飞行器所受阻力f 的大小．
(2)第二次试飞，飞行器飞行t2＝6 s时遥控器出现故障， 飞行器立即失去升力．求飞行器能达到的最大高度h.
(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下 落到恢复升力的最长时间t3.
第14讲 │ 要点探究
当Ff为最大静摩擦力时，a＝6 m/s2 此时F＝(mA＋mB)a＝48 N. 由此可以看出，当F＜48 N时A、B间的摩擦力达不到最大静摩擦 力，也就是说，A、B间不会发生相对运动．所以A选项正确．
第14讲 │ 要点探究
[2011·黄冈模拟] 如图14－4所示，质量为 m＝10 kg的两个相同的物块A、B(它们之间用轻绳相 连)放在水平地面上，在方向与水平面成θ＝37°角斜 向上、大小为100 N的拉力F作用下，以大小为v＝4.0 m/s的速度向右做匀速直线运动，求剪断轻绳后物块A 在水平地面上滑行的距离．(取g＝10 m/s2，sin37°＝ 0.6，cos37°＝0.8)
第14讲 牛顿运动定律的应用
第14讲 │ 考点整合 考点整合
一、超重 失重(完全失重)
大于
小于 零
竖直向上 竖直向下
重力加速度g
第14讲 │ 考点整合
二、连接体问题 1.连接体：运动中几个物体或叠放在一起，或并排挤 放在一起，或用细绳、细杆联系在一起的物体组．常见的 连接体一般具有加速度大小相同的特点，常见的题型有： 已知内力求外力；已知外力求内力． 2.解决这类问题的基本方法：___整__体___法和隔离法．(1)4 N 来自2)42 m (3)2.1 s
[解析] (1)第一次飞行中，设加速度为 a1. 则 H＝12a1t12 由牛顿第二定律 F－mg－f＝ma1 解得 f＝4 N