备考 高考风向标 高考物理一轮复习 专题三 第3讲 牛顿运动定律的应用 [配套课件]
高考物理一轮复习:3-3《牛顿运动定律的综合应用》ppt课件
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教材梳理
第三章
牛顿运动定基础律自测
教材梳理
第3节 牛顿运动定律的综合应用
内容
考点一 对超重、失重的理解
考
点
考点二 动力学中的图像问题
考点三 动力学中的多过程问题
在本模块中,学生将学习算法初步、统计、概率的基础知识。 1.算法是数学及其应用的重要组成部分,是计算科学的重要基础。随着现代信息技术飞速发展,算法在科学技术、社会发展中发挥着越来越大的作用,并日益融入社会生活的许多方面,算法思想已经成为现代人应具备的一种数学素养。中学数学中的算法内容和其他内容是密切联系在一 起的, 比如线性方程组的求解、数列的求和等。具体来说,需要通过模仿、操作、探索,学习设计程序框图表达解决问题的过程,体会算法的基本思想和含义,理解算法的基本结构和基本算法语句,并了解中国古代数学中的算法。在本教科书中,首先通过实例明确了算法的含义,然后结合具 体算法介绍了算法的三种基本结构:顺序、条件和循环,以及基本的 算法语句,最后集中介绍了辗转相除法与更相减损术、秦九韶算法、排序、进位制等典型的几个算法问题,力求表现算法的思想,培养学生的算法意识。2.现代社会是信息化的社会,人们面临形形色色的问题,把问题用数量化的形式表示,是利用数学工具解决问题的基础。对于数量化表示的问题,需要收集数据、分析数据、解答问题。统计学是研究 如何合理收集、整理、分析数据的学科,它可以为人们制定决策提供依据。本教科书主要介绍最基本的获取样本数据的方法,以及几种从样本数据中提取信息的统计方法,其中包括用样本估计总体分布及数字特征和线性回归等内容。本教科书介绍的统计内容是在义务教育阶段有关抽样 调查知识的基础上展开的,侧重点放在了介绍获得高质量样本的方法、 方便样本的缺点以及随机样本的简单性质上。教科书首先通过大量的日常生活中的统计数据,通过边框的问题和探究栏目引导学生思考用样本估计总体的必要性,以及样本的代表性问题。为强化样本代表性的重要性,教科书通过一个著名的预测结果出错的案例,使学生体会抽样不是简 单的从总体中取出几个个体的问题,它关系到最后的统计分析结果是 否可靠。然后,通过生动有趣的实例引进了随机样本的概念。通过实际问题情景引入系统抽样、分层抽样方法,介绍了简单随机抽样方法。最后,通过探究的方式,引导学生总结三种随机抽样方法的优缺点。3.随机现象在日常生活中随处可见,概率是研究随机现象规律的学科,它为人们认识客观世界提供了重要的思维模式和解决问题的模型,同时为 统计学的发展提供了理论基础。因此,统计与概率的基础知识已经成为一个未来公民的必备常识。在本模块中,学生将在义务教育阶段学习统计与概率的基础上,结合具体实例,学习概率的某些基本性质和简单的概率模型,加深对随机现象的理解,能通过实验、计算器(机)模拟估计 简单随机事件发生的概率。教科书首先通过具体实例给出了随机事件 的定义,通过抛掷硬币的试验,观察正面朝上的次数和比例,引出了随机事件出现的频数和频率的定义,并且利用计算机模拟掷硬币试验,给出试验结果的统计表和直观的折线图,使学生观察到随着试验次数的增加,随机事件发生的频率稳定在某个常数附近,从而给出概率的统计定义 。概率的意义是本章的重点内容。教科书从几方面解释概率的意义,
通用版高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用课件
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考向3 关于超重与失重的计算
【典题3】(2020 年黑龙江大庆期末)某人在地面上最多可
举起 50 kg 的物体,当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了
60 kg 的物体时,电梯加速度的大小和方向为(g=10 m/s2)( )
A.2 m/s2 竖直向上 C.2 m/s2 竖直向下
B.53 m/s2 竖直向上 D.53 m/s2 竖直向下
图 3-3-3
A.1 s 时人处在下蹲的最低点 B.2 s 时人处于下蹲静止状态 C.该同学做了 2 次下蹲—起立的动作 D.下蹲过程中人始终处于失重状态
解析:人下蹲动作分别有失重和超重两个过程,先是加速 下降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再 超重,到达最低点后处于平衡状态,由图可知,t=1 s 时人仍 然加速下降,故 A 错误;人下蹲动作分别有失重和超重两个过 程,先是加速下降失重,到达一个最大速度后再减速下降超重 对应先失重再超重,到达最低点后处于平衡状态,所以在 t=2 s 时刻人处于下蹲静止状态,故 B 正确,D 错误;对应图象可知, 该同学做了一次下蹲—起立的动作,故 C 错误.
3.两块砖块叠在一起放在竖直升降电梯的水平底板上,当 两块砖块间的压力小于上面砖块的重力时,电梯可能的运动是
()
A.向上加速运动
B.向上减速运动
C.向下匀速运动
D.向下减速运动
解析:由题意知,砖块及升降机处于失重状态,它们的加
速度方向为竖直向下,此时升降机加速下降或减速上升,故 B 正确.
答案:B
答案:C
动力学中的临界极值问题 [热点归纳] 1.临界或极值条件的标志. (1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,表明 题述的过程存在临界点. (2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离” 等词语,表明题述的过程存在“起止点”,而这些起止点往往 就对应临界状态.
高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第3讲课件
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状态 减速下降
上升
或减速上升
原理 F-mg=ma
mg-F=ma
mg-F=ma
方程 F=m(g+a)
F=m(g-a)
F=0
2.整体法和隔离法 (1)整体法 当连接体内(即系统内)各物体的 加速度 相同时,可以把 系统内的所有物体看成 一个整体 ,分析其受力和运动情况, 运用牛顿第二定律对 整体 列方程求解的方法。 (2)隔离法 当求系统内物体间 相互作用的内力 时,常把某个物体从系 统中 隔离 出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律 对 隔离 出来的物体列方程求解的方法。
核心考点·分类突破——析考点 讲透练足
考点一
超重和失重问题
1.不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视
重”改变。
2.在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完
全消失。
3.尽管物体的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直
方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。
4.尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的一部分具
[动力学图象问题] 4.从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球,小球到达最高点
的时刻为 t1,下落到抛出点的时刻为 t2。若空气阻力的大小恒定,则 在下图中能正确表示被抛出物体的速率 v 随时间 t 的变化关系的图线 是( )
解析:选 C 小球在上升过程中做匀减速直线运动,其加速度为 a1=mgm+Ff,下降过程中做匀加速直线运动,其加速度为 a2=mgm-Ff, 即 a1>a2,且所分析的是速率与时间的关系,故 C 正确。
物体对支持物的
压力(或对悬挂物 压力(或对悬挂物
概念
的拉力) 大于 物 的拉力) 小于
压力(或对悬挂物 物
物理(新课标)高考总复习第一轮复习课件:第三章第三节牛顿运动定律的综合应用
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二、解答连接体问题的常用方法 1.整体法:当系统中各物体的_加__速__度__相同时,我们可以把 系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各物 体的_质__量__之__和_,当整体受到的外力已知时,可用_牛__顿__第__二__定__律_ 求出整体的加速度. 2.隔离法:当求解系统内物体间__相__互__作__用__力__时,常把物体 从系统中“隔离”出来进行分析,依据牛顿第二定律列方程. 3.外力和内力 (1)外力:系统外的物体对研究对象的作用力; (2)内力:系统内物体之间的作用力.
(2)倾斜传送带模型
A.当 F < 2μmg 时,A、B 都相对地面静止 B.当 F =52μmg 时, A 的加速度为13μg C.当 F > 3μmg 时,A 相对 B 滑动 D.无论 F 为何值,B 的加速度不会超过12μg
解析:A、B 间的最大静摩擦力为 2μmg,B 和地面之间的最 大静摩擦力为32μmg,对 A、B 整体,只要 F>32μmg,整体就 会运动,选项 A 错误;当 A 对 B 的摩擦力为最大静摩擦力 时,A、B 将要发生相对滑动,故 A、B 一起运动的加速度的 最大值满足 2μmg-32μmg=mamax,B 运动的最大加速度 amax =12μg,选项 D 正确;对 A、B 整体,有 F-32μmg=3mamax,
3.充分挖掘题目中的临界条件 (1)相接触与脱离的临界条件:接触处的弹力 FN=0. (2)相对滑动的临界条件:接触处的静摩擦力达到最大静摩擦 力. (3)绳子断裂的临界条件:绳子中的张力达到绳子所能承受的 最大张力. (4)绳子松弛的临界条件:张力为 0.
4.其他几个注意点 (1)正确理解轻绳、轻杆和轻弹簧的质量为 0 和受力能否突变 的特征的不同. (2)力是不能通过受力物体传递的受力,分析时要注意分清内 力和外力,不要漏力或添力.
高考物理一轮总复习专题3牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的应用课件
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练 2 (2017 届福建四校联考)如图所示,在倾角为 θ=30°的固定斜面上,跨过 定滑轮的轻绳一端系在小车的前端,另一端被坐在小车里的人拉住,已知人的质量 为 60 kg,小车的质量为 10 kg,绳及滑轮的质量、滑轮与绳间的摩擦均不计,斜面 对小车的摩擦阻力为人和小车总重力的 0.1 倍,取重力加速度 g=10 m/s2,当人 用 280 N 的力拉绳时,试求(斜面足够长):
• 2.失重:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) _______小_物于 体所受重力的情况.产生条件:物体具有 ____向__下__的加速度.
• 3.完全失重:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的 拉力) _____为__零_的情况.
• 4.视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时, 弹簧测力计或台秤的示数称为视重.视重大小等于秤所受的 拉力或压力.
产生 条件
物体有向上的加速度
物体有向下的理式
F-mg=ma F=mg(g+a)
mg-F=ma F=mg(g-a)
mg-F=0 F=0
运动 状态
加速上升、减速下降
减速上升、加速下降
无阻力的抛体运动、 无动力绕行的卫星
• 例1 (2017届浙江温州五校模拟)如图所示是“神舟”系列航天飞船返回舱返回 地面的示意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速 下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱 做减速直线运动,则( )
• C.圆环与杆之间一定没有摩擦
• D.圆环与杆之间一定存在摩擦
• 【答案】D
【解析】小球受力如图所示,小球受竖直向下的重力 G、 与竖直方向夹 30°角斜向上的绳子的拉力 T 作用,两个力不在同 一直线上,不是一对平衡力,则小球所受合力不为零,合力平行 于杆向下,小球平行于杆向下做匀加速运动,小球与环相对静止, 它们的运动状态相同,小球加速向下运动,则环也加速下滑,故 选项 A、B 错误;假设圆环与杆之间没有摩擦力,以圆环与小球 组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得 m′gsin 60°=m′a′,解得 a′=5 m/s2,则细线伸与竖直方向夹角不是 30°,假设错误,圆环与杆间存在摩擦力,故 选项 C 错误,D 正确.
高考物理一轮总复习 3.3牛顿运动定律的综合应用课件
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第三章 牛顿运动定律
第3讲 牛顿运动定律的综合应用
主干梳理•激活思维
知识点一 超重和失重 Ⅰ
1.视重 (1)当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测 力计或台秤的 示数 称为视重。 (2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的 拉力 或台秤所受 物体的 压力 。
2.超重、失重和完全失重的比较
2.易错易混点拨 (1)超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全 失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时,物体的重力 依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂 物的拉力)发生变化。 (2)在完全失重的状态下,平常一切由重力产生的物理现象 都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液 体柱不再产生压强等。
A. t1到t2时间内,钩码处于失重状态,t3到t4时间内,钩码处 于超重状态
B. t1到t2时间内,电梯一定正在向下运动,t3到t4时间内,电 梯可能正在向上运动
C. t1到t4时间内,电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再 减速向下
D. t1到t4时间内,电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再 减速向上
解析:物体在传送带左端开始运动时受到的摩擦力为Ff= μmg,获得的加速度a=Fmf=μg=1 m/s2
当加速到v0时经过的时间t1=va0=1 s,经过的位移为x1=2va02 =0.5 m
以后物体随传送带一起向右匀速运动,到达右端用时t2= x-v0x1=2 s,所以物体从左端运动到右端的总时间为t=t1+t2=3 s.选项C正确。
解析:0~t1阶段,电梯处于平衡(静止或匀速)状态;t1~t2 阶段,电梯处于失重(加速下降或减速上升)状态;t2~t3阶段, 电梯处于平衡状态;t3~t4阶段,电梯处于超重(加速上升或减速 下降)状态,故本题只有选项A、C正确。
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高考物理一轮复习3第3讲牛顿运动定律的综合应用课件
2021/4/17
高考物理一轮复习3第3讲牛顿运动定律的综合应用课件
1
第3讲 牛顿运动定律 的综合应用
【知识建构】 一、超重 1.定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_大__于__物体所受重力的 情况。 2.产生条件:物体具有_向__上__的加速度。 3.运动学特征:向上加速或向下减速等。 4.图例:
考试加油。
【情境辨析】 人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进时,人和物不再受重力作用。( × ) (2)完全失重时,人和物处于平衡状态。 ( × ) (3)航天飞机等航天器进入轨道后,具有指向地心的向心加速度。( √ ) (4)完全失重的环境中,天平、弹簧测力计都将不能使用。( × )
二、失重 1.定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_小__于__物体所受重力的情况。 2.产生条件:物体具有_向__下__的加速度。 3.运动学特征:向上减速或向下加速等。 4.图例:
FN
三、完全失重 1.定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_等__于__零__的情况称为完全失 重现象。 2.产生条件:物体的加速度a=_g_,方向竖直向下。 3.作用效果特征:与重力有关的现象消失了。
休息时间到啦
同学们,下课休息十分钟。现在是休息时 间,你们休息一下眼睛,
看看远处,要保护好眼睛哦~站起来动一 动,久坐对身体不好哦~
2021/4/17
高考物理一轮复习3第3讲牛顿运动定律的综合 应用课件
10
结束语
同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成 功的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没 有失败,相信生命的质量来自决不妥协的信念,
高考物理一轮总复习 必修部分 第3章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件
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2.超重、失重和完全失重的比较
知识点 2 牛顿定律的应用 Ⅱ 整体法和隔离法
(1)整体法 当连接体内(即系统内)各物体的 加速度 相同时,可以把系统内的所有物体看成一个 整体 ,分析 其受力和运动情况,运用牛顿第二定律对 整体 列方程求解的方法。
(2)隔离法 当求系统内物体间相互作用的 内力 时,常把某个物体从系统中 隔离 出来,分析其受力和运动情 况,再用牛顿第二定律对 隔离 出来的物体列方程求解的方法。
1.[2015·贵州五校联考]如图所示,与轻绳相连的物体 A 和 B 跨过定滑轮,质量 mA<mB,A 由静止释 放,不计绳与滑轮间的摩擦,则在 A 向上运动的过程中,轻绳的拉力( )
总结升华
判断超重和失重现象的三个技巧 (1)从受力的角度判断 当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态,等于零 时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力 加速度时处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断 ①物体向上加速或向下减速时,超重; ②物体向下加速或向上减速时,失重。
(1)手托物体向上运动的过程,始终加速吗? 提示:不是,可以减速。
(2)物体离开手的瞬间,受什么力的作用? 提示:只受重力作用。
尝试解答 选 D。 手托物体抛出的过程,必有一段加速过程,其后可以减速,可以匀速,当手和物体匀速运动时,物体 既不超重也不失重;当手和物体减速运动时,物体处于失重状态,选项 A 错误;物体从静止到运动,必有 一段加速过程,此过程物体处于超重状态,选项 B 错误;当物体离开手的瞬间,物体只受重力,此时物体 的加速度等于重力加速度,选项 C 错误;手和物体分离之前速度相同,分离之后手速度的变化率比物体速 度的变化率大,物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度,故 D 正确。
高考物理一轮复习 第三章 第3单元 牛顿运动定律的综合应用课件
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• 2.(多选)如图所示,木箱内有一竖直放置的弹簧,弹簧上 方有一物块,木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶 上.若在某一段时间内,物块对箱顶刚好无压力,则在此段 时间内,木箱的运动状态可能为( )
• A.加速下降 B.加速上升
• C.减速上升 D.减速下降
┃题组二┃ 整体法与隔离法
• 3.如图所示,竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质 量为2 kg的物体A,处于静止状态.若将一个质量为3 kg的 物体B轻放在A上的一瞬间,则B对A的压力大小为(取g=10
• 4.尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的一 部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重状 态.
[试题调研] • [调研1] (多选)如图甲所示,在升降机的顶部安装了一个能
够显示拉力的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下 端挂一质量为m的小球,若升降机在运行过程中突然停止, 并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力 F随时间t变化的图象如图乙所示,g为重力加速度,则( )
• 3.当问题中出现相互作用的多个物体时,可以选择系统为 研究对象,也可以选择其中一个物体为研究对象,从而出现 整体法与隔离法.
突破核心
•细研核心点 练透经典题
考点一 超重与失重
• 1.尽管物体的加速度不是沿竖直方向,但只要其加速 度在竖直方向上有分量即ay≠0,物体就会出现超重或失重状 态.当ay方向竖直向上时,物体处于超重状态;当ay方向竖 直向下时,物体处于失重状态.
• 2.隔离法
• 当求系统内物体间________________时,常把某个物 体从系统中________出来,分析其受力和运动情况,再用牛 顿第二定律对________出来的物体列方程求解的方法.
高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用
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3.外力和内力 (1)如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的物体的 作用力,这些力是该系统受到的_外__力___,而系统内各物体间 的相互作用力为__内__力__. (2)应用牛顿第二定律列方程时不考虑_内__力__.如果把某物 体隔离出来作为研究对象,则内力将转换为隔离体的_外__力__.
例:如图所示,光滑水平地面上有两块完全相同的木块 A、 B,质量均为 m,在水平推力 F 的作用下运动,用 FAB 代表 A、 B 间的相互作用力.
(3)善于挖掘、推理间接信息:把图象与具体的题意、情 境结合起来,利用斜率、特殊点、图线线下的面积等的物理 意义,获取从图象中反馈出来的间接信息.这些信息往往是 解题的突破口或关键点.
【针对训练】 3.如图甲所示,将一物块放置在光滑的水平地面上,该 物块在大小均为 F0 的水平向右的力 F1 和水平向左的力 F2 的 共同作用下处于静止状态,现保持 F1 的大小及方向不变,F2 的方向不变,仅使 F2 的大小随时间变化规律如图乙所示.在 F2 变化的这段时间内,下列描述物块运动的 v-t 图象正确的 是(规定水平向右为速度的正方向)( )
A.在 0~t1 时间内,F1 与 F2 的合力小于 F3 B.在 0~t1 时间内,物体处于超重状态 C.在 t1~t2 时间内,F3 大于 mg D.在 t1~t2 时间内,物体处于失重状态
【解析】 C 对于轻质结点 O,质量为零,则合力为零, 可知 F1、F2、F3 三个力的合力为零,故 A 错误.在 0~t1 时 间内,电梯厢向下做匀加速运动,加速度方向向下,物体处 于失重状态,故 B 错误.在 t1~t2 时间内,加速度方向向上, 则物体受到的合力向上,OC 绳的拉力大于 mg,即 F3 大于 mg,故 C 正确,在 t1~t2 时间内,加速度方向向上,物体处 于超重状态,故 D 错误.
高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 第三节 牛顿运动定律的综合应用课件
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解析:物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下 的加速度时处于失重状态,超重和失重并非物体的重力发生变 化,而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化, 综合所述,A、B、C均错,D正确.
答案:D
2.下列关于超重和失重的说法正确的是( ) A.游泳高手可以静躺在水面上,那时的人处于完全失重状 态 B.跳水运动员在入水前处于失重状态,入水后短时间内处 于超重状态 C.飞船利用火箭发射后,上升过程中处于超重状态,返回 地面过程中处于失重状态 D.给物块一个初速度沿斜面上滑,上滑的过程中物块处于 超重状态,到最高点后下滑,下滑的过程中物块处于失重状态
3.超重并不是说重力增加了,失重并不是说重力减小 了,完全失重也不是说重力完全消失了.在发生这些现象 时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持 物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化.
4.在完全失重的状态下,平常一切由重力产生的物理现 象都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮 力、液体柱不再产生向下的压强等.
A.人向上弹起过程中,人一直处于超重状态 B.人向上弹起过程中,踏板对人的作用力大于人对踏板的 作用力 C.弹簧压缩到最低点时,高跷对人的作用力大于人的重力 D.弹簧压缩到最低点时,高跷对地的压力等于人和高跷的 总重力
解析:人向上弹起过程中,先加速向上(处于超重状态),再 减速向上(处于失重状态),选项A错误;踏板对人的作用力和人 对踏板的作用力是一对作用力和反作用力,大小相等,选项B错 误;弹簧压缩到最低点时,人的加速度向上,人处于超重状 态,所以高跷对人的作用力大于人的重力,高跷对地的压力大 于人和高跷的总重力,选项C正确,选项D错误.
第三章
牛顿运动定律
第三节 牛顿运动定律的综合应用
(课标人教版)《高考风向标》物理 第3章 运动和力 第3讲 牛顿运动定律的应用
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第3讲 牛顿运动定律的应用★考情直播考点一 已知受力求运动[例1]如图所示,在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮,一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A 、B 相连,细绳处于伸直状态,物块A 和B 的质量分别为m A =8kg 和m B =2kg ,物块A 与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1,物块B 距地面的高度h =0.15m.桌面上部分的绳足够长.现将物块B 从h 高处由静止释放,直到A 停止运动.求A 在水平桌面上运动的时间.(g=10m/s 2)[解析]对B 研究,由牛顿第二定律得m B g-T=m B a 1同理,对A :T-f =m A a 1A N f μ=0=-g m N A A代入数值解得21/2.1s m a = B 做匀加速直线运21121t a h =;11t a v = 解得s t 5.01= s m v /6.0= B 落地后,A 在摩擦力作用下做匀减速运动2a m f A =;21a v t =解得:s t 6.02= s t t t 1.121=+=[方法技巧] 本题特别应注意研究对象和研究过程的选取,在B 着地之前,B 处于失重状态,千万不可认为A 所受绳子的拉力和B 的重力相等.当然B 着地之前,我们也可以把A 、B 视为一整体,根据牛顿第二定律求加速度,同学们不妨一试.作用,使飞机在10s内高度下降1700m造成众多乘客和机组人员的伤害事故,如果只研究飞机在竖直方向上的运动,且假定这一运动是匀变速直线运动.试计算:(1)飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样?(2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力,才能使乘客不脱离座椅?(g取10m/s2)(3)未系安全带的乘客,相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位?(注:飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子,它使乘客与飞机座椅连为一体)解析:(1)飞机原先是水平飞行的,由于垂直气流的作用,飞机在竖直方向上的运动可看成初速度为零的匀加速直线运动,根据h=(1/2)at2,得a=2h/t2,代入h=1700m,t=10s,得a=(2×1700/102)(m/s2)=34m/s2,方向竖直向下.(2)飞机在向下做加速运动的过程中,若乘客已系好安全带,使机上乘客产生加速度的力是向下重力和安全带拉力的合力.设乘客质量为m,安全带提供的竖直向下拉力为F,根据牛顿第二定律F+mg=ma,得安全带拉力F=m(a-g)=m(34-10)N=24m(N)∴安全带提供的拉力相当于乘客体重的倍数n=F/mg=2.4(倍)(3)若乘客未系安全带,飞机向下的加速度为34m/s2,人向下加速度为10m/s2飞机向下的加速度大于人的加速度,所以人对飞机将向上运动,会使头部受到严重伤害.[方法技巧]已知运动求受力,关键仍然是对研究对象的正确的受力分析,只不过是先根据运动学公式求加速度,再根据牛顿第二定律求力罢了.考点三超重与失重1.超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况称为超重现象.当物体具有的加速度时(向上加速运动或向下减速运动),物体处于超重状态.2.失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况称为失重现象.当物体具有的加速度时(向上减速运动或向下加速运动),物体处于失重状态.3.完全失重:当物体向下的加速度为g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)[例3](2006·全国)一质量为m=40kg的小孩在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图3-13-12所示.试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2.[解析] 由图可知,在0-2s内,体重计的示数大于mg,故电梯应做向上的加速运动.设在这段时间内体重计作用于小孩的力为N1,电梯及小孩的加速度为a1,根据牛顿第二定律,得N1-mg=ma1F图3-13-12在这段时间内电梯上升的高度h 1=21112a t 在2-5s 内,体重计的示数等于mg ,故电梯应做匀速上升运动,速度为t 1时刻的电梯的速度,即v 1=a 1t 1 ,在这段时间内电梯上升的高度h 2=v 1t 2 在5-6s 内,体重计的示数小于mg ,故电梯应做减速上升运动.设这段时间内体重计作用于小孩的力为N 2,电梯及小孩的加速度为a 2,由牛顿第二定律,得:mg -f 2=ma 2在这段时间内电梯上升的高度 h 3=21322321()()2v t t a t t --- 电梯上升的总高度h =h 1+h 2+h 3代入数据解得h =9m[方法技巧]要理解超重和失重的含义,超重和失重问题实际上是竖直方向利用牛顿第二定律解题.[例4]在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度为k 的弹簧,弹簧下端连一个质量为m 的小球,球被一垂直斜面的挡板A 挡住,此时弹簧没有形变,若A下匀加速运动,求:(1)从挡板开始运动到球板分离所经历的时间t ; (2)从挡板开始运动到小球速度最大时,球的位移x.[解析](1)设球与挡板分离时位移为s ,经历的时间为t ,从开始运动到分离过程中,m 受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力F N ,沿斜面向上的挡板支持力F N 1和弹簧弹力f ,据牛二定律有方程:ma F f mg N =--1sin θ,kx f =随着x 的增大,f 增大,F N1减小,保持a 不变,当m 与挡板分离时,x 增大到等于s ,F N1减小到零,则有:221at x =, ma ks mg =-θsin 联立解得:ma at k mg =⋅-221sin θ kaa g m t )sin (2-=θ (2)分离后继续做加速度减小的加速运动,v 最大时,m 受合力为零,即θsin mg ks m =,位移是kmg x m θsin = [方法技巧]临界与极值问题关键在于临界条件的分析,如相互挤压的物体要分离,其临界条件一定是相互作用的弹力为零.另外,最大静摩擦力的问题、绳子的张力等等都会经常和临界与极值问题相联系.考点五 力学单位制物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同时,也确定了物理量间的 ,选定几个物理量的单位,就能够利用物理量之间的关系推导其他物理量的单位,被选定的物理量叫做 ,它们的单位叫做 ,由基本物理量的单位根据物理关系式推导出来的其他物理量的单位叫做 ,基本单位和导出单位一起组成了 .国际单位制在力学范围内,选定了 、 、 作为基本物理量,它们的单位是 、 、 .在物理计算中,对于单位的要求是 .[例5]下列有关力学单位制的说法中不正确的是( )A .在有关力学的分析计算中,只能采用国际单位,不能采用其他单位B .力学单位制中,选为基本单位的物理量有长度、质量、力C .力学单位制中,国际单位制中的基本单位有kg 、m 、sD .单位制中的导出单位可以用基本单位来表示【解析】物理计算中,一般采用国际单位,但有时也可以采用其它单位,力学中的三个基本单位是kg 、m 、s.【答案】AB【方法小结】物理学中选定了7个物理量作为基本物理量,其余的物理量叫导出物理量,基本物理量的单位叫做基本单位,导出物理量的单位叫导出单位,导出单位都可以由基本单位推导出来.要牢记力学中的三个基本物理量及其单位,在物理计算中,只要采用国际单位制的单位,中间过程就无需带单位,最后的结果一定是国际单位制中的单位.★ 高考重点热点题型探究热点1 应用牛顿定律求解两类动力学问题[真题1](2008海南)科研人员乘气球进行科学考察.气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg .气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为1 m/s ,且做匀加速运动,4 s 内下降了12 m .为使气球安全着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少3 m/s .若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g =9.89 m/s 2,求抛掉的压舱物的质量. 解析:由运动学公式有:2012h t at =+v 由牛顿第二定律得:mg -f =ma抛物后减速下降有:Δv =a /Δt///()()f m m g m m a --=-解得://101 kg /a t m m g t+∆∆==+∆∆v v [名师指引]本题实际上是已知受力求运动的问题,题目有多个过程,我们应该对多个过程依次分析求解.[真题2](2006·全国1)一水平的浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ,初始时,传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a 0开始运动,当其速度达到v 0后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.[解析]根据“传送带上有黑色痕迹”可知,煤块与传送带之间发生了相对滑动,煤块的加速度a 小于传送带的加速度a 0.根据牛顿第二定律ma mg =μ,可得 a=μg .设经历时间t ,传送带由静止开始加速到速度等于v 0,煤块则由静止加速到v ,有v 0=a 0tv =at由于a<a 0,故v <v 0,煤块继续受到滑动摩擦力的作用.再经过时间t',煤块的速度由v增加到v 0,有 v 0=v +at'此后,煤块与传送带运动速度相同,相对于传送带不再滑动,不再产生新的痕迹.设在煤块的速度从0增加到v 0的整个过程中,传送带和煤块移动的距离分别为s 0和s ,有s 0=21a 0t 2+v 0 t' s = v 022a传送带上留下的黑色痕迹的长度l =s 0-s由以上各式得:l =v 02(a 0-μg)2μa 0g [名师指引] 皮带传输机是利用货物与传送代之间的摩擦力将货物匀速到别的地方去,它是牛顿第二定律在实际中的应用,该问题涉及到摩擦力的判断、物体运动状态的分析和运动学知识的应用,具有较强的综合性和灵活性.主要有水平传送带、倾斜传送带、组合(水平和倾斜)传送带三种类型. 求解传送带问题关键在于摩擦力的方向分析,特别要注意物体的速度和传送带速度之间的关系,还有物体和传送带之间的相对位移等.对于倾斜的传送带问题还要特别注意分析摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力.另外传送带问题可以采用v -t 求解. 本题也可以巧用图象法求解:作出皮带和煤块的v-t 图如图3-13-22所示,粗实线为皮带的速度图线,细实线为煤块的速度图线,最后具有共同的速度v 0,黑色痕迹的长度为两者速度图线的面积之差.本题考查匀变速直线运动规律和牛顿运动定律,题目设计巧妙,能力要求较高,属于难题,要求考生具有处理复杂问题的能力,尤其在隐含及临界条件的挖拙上,对分析物理过程也要有较高的能力.新题导练1-1.(2008广东四校联考)考驾照需要进行路考,路考其中有一项是定点停车。
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4. 应用牛顿运动定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象.可根据题意选某一物体或几个物体组成 的系统为研究对象.有的物体虽是涉及对象但受力或运动情况 不明不能选为研究对象,需要根据牛顿第三定律转移研究对象 分析. (2)全面分析研究对象的受力情况,正确画出受力示意图. (3)全面分析研究对象的运动情况,画出运动过程示意简 图.特别注意:若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非 恒定不变时,则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详 细分析.
2.第二类问题:根据物体的运动情况确定物体的受力情况. 其解题基本思路是:分析清楚物体的运动情况(性质、已知条件 等),选用运动学公式求出物体的加速度;再利用牛顿第二定律 求力.
3.在处理力和运动的两类基本问题时,关键在于加速度 a, 加速度是联结运动学公式和牛顿第二定律的桥梁,可画方框图 如下:
考点 3 应用牛顿运动定律的方法 1.正交分解法:当物体的受力情况较复杂时,根据物体所 受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系,利用正交 分解法来解. 2.整体法和隔离法 解决力学问题时,为解题方便,常将研究对象与其他物体 隔离出来进行受力分析,应用相应的定律来分析求解,这种方 法称为隔离法.但有时又要以整体为研究对象(此时要求整体内 部有相同的加速度),然后对整体进行研究,这种方法称为整体 法.整体法和隔离法在解题中往往是交替使用.
阻力 f 代入上式得 a1=2gt-t v0 下降阶段是初速为零的匀加速直线运动
由 h=12a1t21得 t1=
2h a1
代入 h 的数值得 t1=t
2gtv-0 v0=t
v02gt-v0 2gt-v0
v12=2a1h,v1= v02gt-v0,方向向下.
考点 2 超重和失重 1.超重和失重的定义 (1)超重:物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)__大__于___物 体所受重力的现象. (2)失重:物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)__小__于___物 体所受重力的现象. (3)完全失重:物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)为_零___ 的现象.
第 3 讲 牛顿运动定律的应用
考点 1 动力学的两类基本问题 1.第一类问题:根据物体的受力情况确定物体的运动情 况.其解题基本思路是:利用牛顿第二定律 F 合=ma 求出物体 的加速度 a;再利用运动学的有关公式(vt=v0+at,s=v0t+12at2, v2t -v02=2as 等)求出速度 vt 和位移 s 等.
解得 a=
t22s=
2×50 102
m/s2=1 m/s2
设水平恒力为 F,根据牛顿第二定律
有 F-f=ma
又 f=0.1mg
由以上式子解得 F=500 N.
【教师参考·备选题】以初速度 v0 竖直上抛一个质量为 m 的 物体,设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,物体经过
时间 t 到达最高点.求: (1)物体由最高点落回原地所用时间 t1. (2)物体落回原地时的速度 v1 的大小. 解:物体的运动分为上升阶段和下降阶段,再分析这两个
(4)利用牛顿第二定律(在已知受力情况时)或运动学公式(在 运动情况已知时)求出加速度.
(5) 利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理 量.各物理量统一用国际单位制单位.
1.(单选)一物体初速度 v0=5 m/s,沿着倾角 37°的斜面匀 加速向下运动,若物体和斜面间的动摩擦因数为 0.25,求 3 秒
阶段物体的受力情况和运动情况.取向上为正. 上升阶段:体受重力 mg 和空气阻力 f,方向都向下,由牛
顿第二定律得: -(mg+f)=-ma
最高点速度为零,由匀变速直线运动公式,得: v=v0-at 设最大高度为 h,则有 v2-v02=-2ah 由以上三式可解得 f=mtv0-mg,h=v0t/2 下降阶段:物体加速度 a1,方向向下,由牛顿第二定律得 到: -mg+f=-ma1
于失重状态.
3.超重和失重的本质 超重和失重在本质上并不是物体受到的重力(实重)发生了 变化,而是物体在竖直方向有加速度时,物体对支持物的压力
或对悬绳的拉力(视重)发生了变化,即看起来好象物体的重力变 了,但实际上物体的重力并没有发生变化.
3.(单选)下列关于超重和失重的说法中,正确的是( D ) A.物体处于超重状态时,其重力增加了 B.物体处于完全失重状态时,其重力为零 C.物体处于超重或者失重状态时,其惯性比物体处于静止 状态时增加或减小了
A.始终变小 B.始终变大 C.先变大,后变小,最后等于他的重力 D.先变小,后变大,最后等于他的重力 解析:该同学下蹲过程中先加速下降、后减速下降.在加 速下降过程中,其加速度方向向下,人处于失重状态,体重计 示数小于人的重力;在减速下降过程中,其加速度方向向上, 人处于超重状态,体重计示数大于人的重力.人最后蹲在体重 计上静止时体重计示数等于人的重力.
末的速度(斜面足够长)( C )
A.12 m/s
B.15 m/s
C.17 m/s
D.20 m/s
2.用一水平恒力将质量为 250 kg 的木箱由静止开始沿水平 地面推行 50 m,历时 10 s,若物体受到阻力是物重的 0.1 倍,
则外加的推力多大?(g 取 10 m/s2)
解:根据运动学公式 s=12at2
D.物体处于超重或者失重状态时,其质量和受到的重力都 没有发生变化
解析:不管是超重还是失重,发生变化的是视重,而物体 的实际重力并没有变化;衡量物体惯性大小的因素为物体的质 量,超重和失重时物体的质量均无变化,所以惯性也未变化某同学站在体重计上,在他迅速下蹲的过程中体 重计示数将( D )
2.发生超重或失重现象的条件 (1)发生超重现象的条件:具有向__上___的加速度.如物体向 上做__加__速____运动或向下做___减__速____运动. (2)发生失重现象的条件:具有向__下___的加速度.如物体做 向上_减__速___运动或向下___加__速___运动. (3)拓展:物体运动时,只要加速度具有向上的分量,物体 就处于超重状态;同理只要加速度具有向下的分量,物体就处