2021届高考物理一轮复习-专题三 第3讲 牛顿运动定律的运用 (共45张PPT)

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答案:CD
考向 3 数学极值法 将物理过程通过数学公式表达出来,根据数学表达式解出 临界条件.
【考题题组】 7.(2018 年葫芦岛六校联考)如图 3-3-9 所示,将砝码置于桌 面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的 移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若 砝码和纸板的质量分别为 2m 和 m,各接触面间的动摩擦因数 均为μ,重力加速度为 g.要使纸板相对砝码运动,所需拉力的大 小至少应为( )
3.超重、失重和完全失重的比较
比较
超重
失重
完全失重
产生 加速度方向 加速度方向 加速度方向向下,且大小
条件 向上
向下
a=g
动力学 F-mg=ma mg-F=ma 原理 F=m(g+a) F=m(g-a)
mg-F=mg F=0
可能 (1)加速上升 状态 (2)减速下降
(1)加速下降 (2)减速上升
(1)自由落体运动和所有 的抛体运动 (2)绕地球做匀速圆周运
弹簧上并保持静止,用大小等于 mg 的恒力 F 向上拉 B,运动
距离 h 时,B 与 A 分离.下列说法正确的是( )
A.B 和 A 刚分离时,弹簧长度等于原长
B.B 和 A 刚分离时,它们的加速度为 g
C.弹簧的劲度系数等于
mg h
图 3-3-7
D.在 B 与 A 分离之前,它们做匀加速直线运动
解析:A、B 分离前,A、B 共同做加速运动,由于 F 是恒 力,而弹力是变力,故 A、B 做变加速直线运动,当两物体要 分离时,FAB=0,对 B 有 F-mg=ma,对 A 有 kx-mg=ma.即 F=kx 时,A、B 分离,此时弹簧处于压缩状态,由 F=mg,设 用恒力 F 拉 B 前弹簧压缩量为 x0,又 2mg=kx0,h=x0-x,解 以上各式得 k=mg,综上所述,C 正确,A、B、D 错误.
【基础检测】
1.(2019 年上海嘉定区二模)如图 3-3-1 所示,一人站在体重
计上.当他静止时台秤指针指在 45 kg 刻度处.则在他快速蹲下的
整个过程中,台秤指针( )
A.一直指在大于 45 kg 刻度处
B.一直指在小于 45 kg 刻度处
C.先指在大于 45 kg 刻度处,后指在小于 45 kg 刻
A.2μmg
图 3-3-9
B.μmg
C.3μmg
D.6μmg
解析:纸板相对砝码恰好运动时,对纸板和砝码构成的系 统,由牛顿第二定律可得 F-μ(2m+m)g=(2m+m)a,对砝码, 由牛顿第二定律可得 2μmg=2ma,联立可得 F=6μmg,D 正确.
答案:D
模型 1 连接体模型
1.连接体概述 两个或两个以上的物体以轻绳、轻杆和轻弹簧等连接在一 起,或多个物体直接叠放或并排在一起的物体系统就是连接体. 如图 3-题组】 1.(2018 年浙江模拟)如图 3-3-3 所示,小芳在体重计上完成 下蹲动作,下列 F-t 图象能反应体重计示数随时间变化的是 ()
图 3-3-3
A 答案:C
B
C
D
2.(2018 年周口名校联考)为了让乘客乘车更为舒适,某探
究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变
图 3-3-10
2.问题分类 (1)已知外力求内力(先整体后隔离) 如果已知连接体在合外力的作用下一起运动,可以先把连 接体系统作为一个整体,根据牛顿第二定律求出它们共同的加 速度;再隔离其中的一个物体,求相互作用力. (2)已知内力求外力(先隔离后整体) 如果已知连接体物体间的相互作用力,可以先隔离其中一 个物体,根据牛顿第二定律求出它们共同的加速度,再把连接 体系统看成一个整体,求解外力的大小.
由牛顿第二定律得
无恒力 F 时 mgsin θ+μmgcos θ=ma2 解得μ=0.5 有恒力 F 时 mgsin θ+μmgcos θ-F=ma1 解得 F=5 N,A、D 正确,B、C 错误. 答案:AD
4.(多选,2019 年泰安二模)如图 3-3-6 所示,一足够长的木 板静止在粗糙的水平面上,t=0 时刻滑块从板的左端以速度 v0 水平向右滑行,木板与滑块间存在摩擦,且最大静摩擦力等于 滑动摩擦力.滑块的 v-t 图象可能是( )
第3讲 牛顿运动定律的运用
一、超重和失重 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.
图 3-3-6
A
B
C
D
解析:滑块滑上木板,受到木板对滑块向左的滑动摩擦力, 做匀减速运动,若木块对木板的摩擦力大于地面对木板的摩擦 力,则木板做匀加速直线运动,当两者速度相等时,一起做匀
减速运动.设木块与木板之间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间 的动摩擦因数为μ2,木块的质量为 m,木板的质量为 M,知木 板若滑动,则μ1mg>μ2(M+m)g,最后一起做匀减速运动,加速 度 a′=μ2g,故 C 正确,D 错误.若μ1mg<μ2(M+m)g,则木板不 动,滑动一直做匀减速运动,故 A 正确.由于地面有摩擦力,最 终木块和木板不可能一起做匀速直线运动,故 B 错误.
终静止
解析:假设细线不断裂,则当细线拉力增大到某一值 A 物 体会相对于 B 物体开始滑动,此时 A、B 之间达到最大静摩擦 力,以 B 为研究对象,最大静摩擦力产生最大加速度 a,则μmAg =mBa,解得 a=6 m/s2,以整体为研究对象,由 Fm=(mA+mB)a =48 N,即当绳子拉力达到 48 N 时两物体才开始相对滑动,绳 子承受的最大拉力为 20 N,A、B 错误,D 正确;当拉力 F= 16 N<48 N(A 相对 B 不滑动)时,由 F=(mA+mB)a,解得 a= 2 m/s2,再隔离 B 有 Ff=mBa,得静摩擦力 Ff=4 N,C 正确.
图 3-3-2
解析:对 A、B 整体由牛顿第二定律得 F-(mA+mB)gsin θ =(mA+mB)a,对 B 由牛顿第二定律得 FT-mBgsin θ=mBa,解 以上两式得 FT=mAm+BmBF,B、D 正确.
答案:BD
考点 1 超重和失重 ⊙重点归纳 1.物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还 是向下运动,而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度, 这也是判断物体超重或失重的根本所在. 2.当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生 a=g 的加速度的效果,不再有其他效果.此时,平常一切由重力产生 的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、液体不再 产生压强和浮力等.
化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图 3-3-4 所示.当此车
加速上坡时,乘客( )
A.处于失重状态
B.处于超重状态
C.受到向后的摩擦力作用
D.所受力的合力沿斜面向下
图 3-3-4
解析:当此车加速上坡时,整体的加速度沿斜面向上,乘 客具有竖直向上的分加速度,所以根据牛顿第二定律可知乘客 处于超重状态,A 错误,B 正确;对乘客进行受力分析,乘客 受重力、支持力,乘客加速度沿斜面向上,而静摩擦力必沿水 平方向,乘客有水平向右的分加速度,所以受到向前(水平向右) 的摩擦力作用,C 错误;由于乘客加速度沿斜面向上,根据牛 顿第二定律得所受合力沿斜面向上,D 错误.
【考题题组】 3.(多选,2018 年郴州质检)如图 3-3-5 甲所示,质量为 5 kg 的小物块以初速度 v0=11 m/s 从θ=53°固定斜面底端先后两次 滑上斜面,第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力 F.第二次 无恒力 F.图乙中的两条线段 a、b 分别表示存在恒力 F 和无恒 力 F 时小物块沿斜面向上运动的 v-t 图线.不考虑空气阻力, g =10 m/s2 ,(sin 53° =0.8 ,cos 53° =0.6) 下列说法中正确 的是( )
最大拉力是 20 N ,水平向右拉细线. 下述中正确的是(g =
10 m/s2)( ) A.当拉力 0<F<12 N 时,A 静止不动
B.当拉力 F>12 N 时,A 相对 B 滑动
图 3-3-8
C.当拉力 F=16 N 时,B 受到 A 的摩擦力等于 4 N
D.在细线可以承受的范围内,无论拉力多大,A 相对 B 始
3.解题策略 (1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量, 明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,会分析临 界点. (2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与 横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等. (3)明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、 情境结合起来,应用物理规律列出与图象对应的函数方程式, 进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系,以便对有 关物理问题作出准确判断.


图 3-3-5 A.恒力 F 的大小为 5 N
B.恒力 F 的大小为 10 N
C.物块与斜面间的动摩擦因数为
1 3
D.物块与斜面间的动摩擦因数为 0.5
解析:由题图可得 a=ΔΔvt 有恒力 F 时 a1=ΔΔvt11=11.11 m/s2=10 m/s2 无恒力 F 时 a2=ΔΔvt22=111 m/s2=11 m/s2
【基础检测】
2.(多选)如图 3-3-2 所示,质量分别为 mA、mB 的 A、B 两物 块用轻线连接放在倾角为θ的光滑斜面上,用始终平行于斜面向
上的恒力 F 拉 A,使它们沿斜面匀加速上升.为了增加轻线上的
张力,可行的办法是( )
A.增大 A 物的质量
B.增大 B 物的质量
C.增大倾角θ
D.增大拉力 F
答案:AC
考点 3 动力学中的临界与极值问题 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,明显 表明题述的过程存在着临界点.
(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着“起止点”,而这些起止点往
往就对应临界状态.
(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字 眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点.
h 答案:C
考向 2 假设分析法 临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或 变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往 往用假设法解决问题.
【考题题组】
6.(多选,2018 年陆川月考)如图 3-3-8 所示,物体 A 放在物
体 B 上,物体 B 放在光滑的水平面上,已知mA=6 kg,mB=2 kg, A、B 间动摩擦因数μ=0.2,A 物体上系一细线,细线能承受的
(4)若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等,即是求收
尾加速度或收尾速度. 2.解决动力学临界、极值问题的常用方法 极限分析法、假设分析法和数学极值法.
考向 1 极限分析法 把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态) 暴露出来,以达到正确解决问题的目的.
【考题题组】
5.如图 3-3-7 所示,质量均为 m 的 A、B 两物体叠放在竖直
答案:B
考点 2 牛顿第二定律与图象相结合 ⊙重点归纳 1.常见的动力学图象 v-t 图象、a-t 图象、F-t 图象、F-a 图象等. 2.图象问题的类型 (1)已知物体受的力随时间变化的图线,要求分析物体的运 动情况. (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,要求分析 物体的受力情况. (3)由已知条件确定某物理量的变化图象.
度处
图 3-3-1
D.先指在小于 45 kg 刻度处,后指在大于 45 kg 刻度处 答案:D
二、连接体与隔离体 1.连接体与隔离体:两个或两个以上物体相连接组成的物 体系统,称为__连__接__体__.如果把其中某个(或几个)物体隔离出来, 该物体称为__隔__离__体__. 2.外力和内力 (1)以物体系统为研究对象,系统之外其他物体的作用力是 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)求外力时应用牛顿第二定律列方程不考虑___内__力___;如 果把物体隔离出来作为研究对象,则这些内力将变为隔离体的 __外__力____.
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