牛顿运动定律的应用精讲.ppt

第,*,页,物理,高考一轮总复习,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,牛顿运动定律的应用精讲,一、动力学的两大基本问题,1,已知受力情况，求运动情况,根据牛顿第二定律，已知物体的受力情况，可以求出物体的,；再知道物体的初始条件,(,初位置和初速度,),，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求解了物体的运动情况,2,已知物体的运动情况，求物体的受力情况,加速度,根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出,，再根据牛顿第二定律可确定物体受的合外力，从而求出未知的力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的角度等,图,3,2,1,加速度,二、超重和失重,1,超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持面的压力,F,N,(,或对悬挂物的拉力,),物体的重力,2,失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持面的压力,F,N,(,或对悬挂物的拉力,),物体的重力,3,完全失重：物体以加速度,a,竖直,加速或,减速时,(,自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时,),，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于,的现象,大于,小于,g,向下,向上,零,三、连接体问题,1,连接体与隔离体：两个或几个物体相连接组成的物体系统为连接体，如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体,2,外力和内力：如果以物体系统为研究对象，受到的系统之外的物体的作用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应用牛顿第二定律列方程不考虑内力，如果把某物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的外力,3,连接体的处理方法,(1),整体法：连接体中各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个,，运用牛顿第二定律列方程求解,(2),隔离法：如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解，此方法为隔离法,.,隔离法解题时要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向,(3),整体法解题或隔离法解题，一般都选取,为参考系,整体,地面,1,关于超重和失重，下列说法正确的是,(,),A,超重就是物体受的重力增加了,B,失重就是物体受的重力减少了,C,完全失重就是物体一点重力都不受了,D,不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的,答案：,D,2,在围绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中，下述哪些仪器不能使用,(,),天平弹簧测力计水银温度计水银气压计,A,B,C,D,解析：,绕地球做匀速圆周运动的人造卫星中，所有物体都处于完全失重状态，工作原理与重力有关的仪器不能使用，水银温度计是根据热胀冷缩制成的，与重力无关，仍能使用；弹簧测力计是根据胡克定律制成的，与重力无关，也能使用,答案：,C,3,雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图,3,2,2,所示的图像能正确反映雨滴下落运动情况的是,(,),图,3,2,2,4,如图,3,2,3,所示，在光滑水平面上有两个质量分别为,m,1,和,m,2,的物体,A,、,B,，,m,1,m,2,，,A,、,B,间水平连接着一轻质弹簧测力计，若用大小为,F,的水平力向右拉,B,，稳定后,B,的加速度大小为,a,1,，弹簧测力计示数为,F,1,；如果改用大小为,F,的水平力向左拉,A,，稳定后,A,的加速度大小为,a,2,，弹簧测力计示数为,F,2,，则以下关系式正确的是,(,),A,a,1,a,2,，,F,1,F,2,B,a,1,a,2,，,F,1,F,2,C,a,1,a,2,，,F,1,F,2,D,a,1,a,2,，,F,1,F,2,图,3,2,3,4如图323所示，在光滑水平面上有两个质量分别为m1和m2的物体A、B，m1m2，A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计，若用大小为F的水平力向右拉B，稳定后B的加速度大小为a1，弹簧测力计示数为F1；,3连接体的处理方法,(3)整体法解题或隔离法解题，一般都选取为参考系,(1)物体做加速运动时的加速度a；,联立、式解得FABF，B、D正确,(1)整体法：连接体中各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个，运用牛顿第二定律列方程求解,弹簧测力计是根据胡克定律制成的，与重力无关，也能使用,天平弹簧测力计水银温度计水银气压计,在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫临界状态，相应的待求物理量的值叫临界值利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，这种方法称为临界条件法这种方法是将物体的变化过程推至极限临界状态，抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解,现对斜面体施加一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，力F应为多大？(设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2),1连接体与隔离体：两个或几个物体相连接组成的物体系统为连接体，如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为隔离体,A、B整体水平方向受推力F和滑动摩擦力2mg作用，若加速度为a，则由牛顿定律得,解析：,整体分析，无论用,F,拉,A,，还是拉,B,，,F,(,m,1,m,2,),a,均成立，所以稳定后,A,的加速度,a,2,和,B,的加速度,a,1,相等，,F,拉,B,时，对,A,分析，,F,1,m,1,a,，,F,拉,A,时，对,B,分析，,F,2,m,2,a,，因,m,1,m,2,，故,F,1,F,2,，所以选项,A,正确,答案：,A,5,一辆质量为,1.010,3,kg,的小汽车正以,10 m/s,的速度行驶，现在让它在,12.5 m,的距离内匀减速地停下来，求所需要的阻力,疑难点一,有的同学说,“,超重就是物体的重力增加了，失重就是物体的重力减小了,”,，你认为对吗？请简述,名师在线：,超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力消失在超重、失重现象中，重力不变，仅是视重变化在完全失重状态下，平常重力产生的一切物理现象都不存在,超重与失重现象不是物体的重力有变化，物体的重力不会因物体的运动状态的改变而改变物体处于超重与失重状态是物体的重力给人的感觉好像是增加或减小了，用弹簧测力计测物体重力时，其读数比物体实际的重力增大或减小了，故称之为超重或失重,疑难点二,运用牛顿运动定律解题常用的思维方法有：假设法、极限法、程序法请对几种方法的应用做简单说明,名师在线：,1.,假设法,假设法是解物理问题的一种重要思维方法用假设法解题，一般依题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确答案，这样解题科学严谨、合乎逻辑，而且可以拓宽思路,2,极限法,(,或称临界条件法,),在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态叫临界状态，相应的待求物理量的值叫临界值利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，这种方法称为临界条件法这种方法是将物体的变化过程推至极限,临界状态，抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解,寻找临界条件，解决临界问题的基本思路：,(1),认真审题，详尽分析问题中变化的过程,(,包括分析整体过程中有几个阶段,),(2),寻找过程中变化的物理量,(,自变量与因变量,),(3),探索因变量随自变量变化时的变化规律，要特别注意相关物理量的变化情况,(4),确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系,(5),显然分析变化过程，确定因变量随自变量的变化规律，是解决问题的关键,3,程序法,按顺序对题目给出的物体运动过程进行分析的方法简称,“,程序法,”,“,程序法,”,要求我们从读题开始，注意题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各个状态进行分析,图,3,2,4,解析：,设,A,、,B,木块的质量都是,m,，地面动摩擦因数为,，则,A,、,B,整体受地面水平方向的滑动摩擦力为,2,mg,.,A,、,B,整体水平方向受推力,F,和滑动摩擦力,2,mg,作用，若加速度为,a,，则由牛顿定律得,F,2,mg,2,ma,以,B,为研究对象，,B,水平方向受,A,的推力,F,AB,和滑动摩擦力,mg,作用,得,F,AB,mg,ma,联立、式解得,F,AB,F,，,B,、,D,正确,答案：,BD,图,3,2,5,题型一,动力学的两类基本问题,【,例,1】,如图,3,2,6,所示，物体的质量,m,4 kg,，与水平地面间的动摩擦因数为,，在倾角为,37,、,F,10 N,的恒力作用下，由静止开始加速运动，当,t,1,5 s,时撤去,F,，求：,(1),物体做加速运动时的加速度,a,；,(2),撤去,F,后，物体还能滑行多长时间？,(,g,取,10 m/s,2,，,sin37,，,cos37,0.8),图,3,2,6,解析：,(1),物体在力,F,作用下做初速度为零的匀加速运动，受力如图,3,2,7.,水平方向有：,F,cos37,F,f,ma,，,竖直方向有：,F,sin37,F,N,mg,0,，,F,f,F,N,，,由以上各式联立代入数据解得：,a,0.3 m/s,2,.,(2),撤去力,F,后物体在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动,v,at,1,0,v,a,t,2,，,a,g,.,由以上各式代入数据解得：,t,2,0.75 s.,答案：,(1)0.3 m/s,2,(2)0.75 s,图,3,2,7,方法总结：,由物体受力情况求解运动情况的一般步骤是：,确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体受力图,根据力的合成或正交分解求出合外力,(,大小、方向,)(,物体受两个以上的力作用时一般用正交分解法,),据牛顿第二定律列方程，并解出物体的加速度,结合题给物体运动的初始条件，选择运动学公式求出所需的运动学物理量,创新预测,1,如图,3,2,8,所示，质量,M,10 kg,的木楔,ABC,静置于粗糙水平地面上，动摩擦因数,，在木楔的倾角,30,的斜面上，有一质量,m,1.0 kg,的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程,s,1.4 m,时，其速度,v,1.4 m/s.,在此过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向,(,g,取,10 m/s,2,),图,3,2,8,图,3,2,9,【,例,2】,某人在以,a,2 m/s,2,匀加速下降的升降机中最多能举起,m,1,75 kg,的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起,m,2,50 kg,的物体，则此升降机上升的加速度为多大？,(,g,取,10 m/s,2,),解析：,设此人在地面上的最大,“,举力,”,是,F,，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大,“,举力,”,仍为,F,，以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图,3,2,10,所示，且物体运动的加速度和升降机相同,图,3,2,10,方法总结：,超重、失重问题的分析，实质上是在竖直方向上应用牛顿第二定律,创新预测,2,举重运动员在地面上能举起,120 kg,的重物，而在运动着的升降机中却只能举起,100 kg,的重物，求升降机运动的加速度若在以,2.5 m/s,2,的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量为多大的重物？,(,g,取,10 m/s,2,),题型三,临界问题,【,例,3】,如图,3,2,11,所示，质量,m,1 kg,的物块放在倾角为,的斜面上，斜面体质量,M,2 kg,，斜面与物块的动摩擦因数,，地面光滑，,37.,现对斜面体施加一水平推力,F,，要使物体,m,相对斜面静止，力,F,应为多大？,(,设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，,g,取,10 m/s,2,),图,3,2,11,由以上各式代入数据解得：t20.,B失重就是物体受的重力减少了,2失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)物体的重力,取加速度a1方向为x轴方向，对m有：,AB,F2mg2ma,B失重就是物体受的重力减少了,在此过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(g取10 m/s2),0103 kg的小汽车正以10 m/s的速度行驶，现在让它在12.,(2)设物块处于相对斜面向上滑的临界状态(物块恰好不上滑)时推力为F2，此时物块受力如图3212(b)对m有：,确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体受力图,隔离法解题时要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向,(1)整体法：连接体中各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个，运用牛顿第二定律列方程求解,方法总结：超重、失重问题的分析，实质上是在竖直方向上应用牛顿第二定律,3连接体的处理方法,(1)物体做加速运动时的加速度a；,隔离法解题时要注意判明每一隔离体的运动方向和加速度方向,解析：,(1),设物块处于相对斜面下滑的临界状态,(,物块恰好不下滑,),时推力为,F,1,.,此时物块受力如图,3,2,12(a),所示,取加速度,a,1,方向为,x,轴方向，对,m,有：,x,轴方向：,F,N,sin,F,N,cos,ma,1,，,y,轴方向：,F,N,cos,F,N,sin,mg,0,，联立两式得：,a,1,4.78 m/s,2,.,对整体有：,F,1,(,M,m,),a,1,.,代入数据解得,F,1,14.34 N.,图,3,2,12,(2),设物块处于相对斜面向上滑的临界状态,(,物块恰好不上滑,),时推力为,F,2,，此时物块受力如图,3,2,12(b),对,m,有：,x,轴方向：,F,N,sin,F,N,cos,ma,2,，,y,轴方向：,F,N,cos,F,N,sin,mg,0,，,联立两式得：,a,2,11.2 m/s,2,，,对整体有：,F,2,(,M,m,),a,2,，,代入数据解得,F,2,33.6 N.,F,的范围为：,14.34 N,F,33.6 N.,答案：,14.34 N,F,33.6 N,方法总结：,题目中出现,“,最大,”“,最小,”“,刚好,”,等词语时，往往会出现临界现象，此时要采用极限分析法，看物体在不同的加速度时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件,图,3,2,13,谢谢观看,谢谢观看,