《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 第2講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 第2講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用課件.ppt（26頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、超重、失重和完全失重的比較知識(shí)梳理 現(xiàn)象實(shí)質(zhì)超重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥?自身重力的現(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向上的加速度或加速度有豎直向上的分量失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮?自身重力的現(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度或加速度有豎直向下的分量完全失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诹?的現(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度,且a=g 注意 判 斷 一 個(gè) 物 體 處 于 超 重 還 是 失 重 狀 態(tài) ,主 要 根 據(jù) 加 速 度 沿 豎 直 方向 的 分 量 方 向 進(jìn) 行 判 斷 。 若 豎 直 向 上 ,則 超 重 ,若 豎 直 向 下 ,則 失 重 。 2.解答兩類動(dòng)力

2、學(xué)問(wèn)題應(yīng)注意的兩點(diǎn)(1)無(wú)論是哪種情況,聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的“橋梁”是加速度 。二、兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1.程序圖(2)物體的運(yùn)動(dòng)情況由受力 情況及物體運(yùn)動(dòng)的初速度 共同決定。 1.手托著書使它做下述各種情況的運(yùn)動(dòng),那么,手對(duì)書的作用力最大的情況是( )A.向下做勻減速運(yùn)動(dòng)B.向上做勻減速運(yùn)動(dòng)C.向下做勻加速運(yùn)動(dòng)D.向上做勻速運(yùn)動(dòng)答案 A向上做勻減速運(yùn)動(dòng)、向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)書都處于失重狀態(tài),向上做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)書處于平衡狀態(tài),向下做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)書處于超重狀態(tài),當(dāng)書處于超重狀態(tài)時(shí),手對(duì)書的作用力最大,所以A對(duì)。 2.(多選)如圖甲所示,在粗糙的水平面上,物體A在水平向右的拉力F的作用下做直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖象如

3、圖乙中實(shí)線所示,下列判斷中正確的是( )A.在01 s內(nèi),拉力F不斷增大B.在13 s內(nèi),拉力F保持不變C.在34 s內(nèi),拉力F不斷增大D.在34 s內(nèi),拉力F不斷減小 答案 BD由v-t圖象可知,在01 s內(nèi),物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度恒定,由牛頓第二定律可知,合外力恒定,因此拉力恒定,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在13 s內(nèi),物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),合外力為零,拉力大小始終等于摩擦力的大小,B項(xiàng)正確;在34 s內(nèi),物體做的是變減速運(yùn)動(dòng),加速度大小越來(lái)越大,摩擦力恒定,則由Ff-F=ma可知,拉力F越來(lái)越小,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 3.(多選)在電梯內(nèi)的地板上,豎直放置一根輕質(zhì)彈簧,彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的物體

4、。當(dāng)電梯靜止時(shí),彈簧被壓縮了x;當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)的某一過(guò)程中,彈簧又被繼續(xù)壓縮了。則電梯運(yùn)動(dòng)的情況可能是( )A.以大小為g的加速度加速上升B.以大小為g的加速度減速上升C.以大小為g的加速度加速下降D.以大小為g的加速度減速下降 答案 AD電梯靜止時(shí):mg=kx,電梯運(yùn)動(dòng)時(shí):k(x+)-mg=ma,解得a=g,10 x110110110110 10 x 110方向向上,故選項(xiàng)A、D對(duì),B、C錯(cuò)。 4.(多選)如圖所示,表面粗糙的傳送帶靜止時(shí),物塊由傳送帶頂端A從靜止開(kāi)始滑到傳送帶底端B用的時(shí)間是t,則( )A.當(dāng)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定大于tB.當(dāng)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B

5、的時(shí)間一定等于tC.當(dāng)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于t D.當(dāng)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊由A滑到B的時(shí)間一定小于t - cos ),且有L=at2。當(dāng)傳送帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊所受的滑動(dòng)摩擦大小和方向沒(méi)有改變,則加速度也不變,由L=at2知,物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于t,故A錯(cuò)誤,B正確。當(dāng)傳送帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊受到重力、傳送帶的支持力和沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律得:此時(shí)物塊的加速度為a=g(sin + cos ),可見(jiàn)加速度增大,由L=at 2得,t一定小于t,故D正確,C錯(cuò)誤。 1212sin cosmg mg m 12答案 BD設(shè)A、B間傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng),傾角為,

6、物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。當(dāng)傳送帶不動(dòng)時(shí),物塊受到重力、傳送帶的支持力和沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律得:物塊的加速度為a=g(sin sin cosmg mg m 1.超重、失重不是重力增加或減少了,而是重力用作其他用途,對(duì)水平支持面的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力變大或變小了,重力的大小是沒(méi)有變化的,仍為mg。2.超重、失重與物體的速度無(wú)關(guān),只取決于物體的加速度方向。重難一超重、失重問(wèn)題重難突破 3.對(duì)系統(tǒng)超重、失重的判定不能只看某一物體,要綜合分析,某一物體的加速運(yùn)動(dòng)會(huì)不會(huì)引起其他物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。例如臺(tái)秤上放一容器,一細(xì)線拴一木球,線另一端拴于盛水容器的底部,剪斷細(xì)線,木球加

7、速上升同時(shí)有相同體積的水以相同的加速度在加速下降,綜合起來(lái),臺(tái)秤示數(shù)會(huì)減小。若不能注意到這一點(diǎn),會(huì)得出相反的錯(cuò)誤結(jié)論。4.在完全失重的狀態(tài)下,由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)消失。如單擺停擺、天平失效、浸沒(méi)于液體中的物體不再受浮力、水銀氣壓計(jì)失效等,但測(cè)力的儀器彈簧測(cè)力計(jì)是可以使用的,因?yàn)閺椈蓽y(cè)力計(jì)是根據(jù)F=kx制成的測(cè)力工具,并非只能測(cè)量重力。 典例1在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計(jì),電梯靜止時(shí),曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上,體重計(jì)示數(shù)為50 kg,電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示,在這段時(shí)間內(nèi)下列說(shuō)法中正確的是( )A.曉敏同學(xué)所受的重力變小了B.曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)

8、曉敏的支持力C.電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D.電梯的加速度大小為g/5,方向一定豎直向下 解析由題知體重計(jì)的示數(shù)為40 kg時(shí),人對(duì)體重計(jì)的壓力小于人的重力,故處于失重狀態(tài),實(shí)際人受到的重力并沒(méi)有變化,A錯(cuò);由牛頓第三定律知B錯(cuò);電梯具有向下的加速度,但不一定是向下運(yùn)動(dòng),C錯(cuò);由牛頓第二定律有mg-FN=ma,可知a=,方向豎直向下,D對(duì)。答案 D 5g 1-1一同學(xué)想研究電梯上升過(guò)程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。某天乘電梯上樓時(shí)他攜帶了一個(gè)質(zhì)量為5 kg的砝碼和一套便攜式DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),砝碼懸掛在力傳感器上。電梯從第一層開(kāi)始啟動(dòng),中間不間斷,一直到最高層停止。在這個(gè)過(guò)程中,顯示器上顯示出的力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所

9、示。取重力加速度g=10m/s2,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)。求:(1)電梯在最初加速階段的加速度a 1與最后減速階段的加速度a2的大小;(2)電梯在3.013.0 s時(shí)間段內(nèi)的速度v的大小;(3)電梯在19.0 s內(nèi)上升的高度H。 答案 (1)1.6 m/s2 0.8 m/s2 (2)4.8 m/s (3)69.6 m解析 (1)由牛頓第二定律F=ma和圖象所給信息得a1= m/s2=1.6 m/s2a2= m/s2=0.8 m/s2。(2)3.013.0 s內(nèi)電梯勻速運(yùn)動(dòng),由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式得v=a1t1=1.63 m/s=4.8 m/s。(3)電梯在19.0 s內(nèi)上升的高度H應(yīng)是三個(gè)階段內(nèi)

10、位移之和,即H=a 1+vt2+a2 N1F mgm 58 505N2mg Fm 50 46512 21t 12 23t=1.63 2 m+4.810 m+0.862 m=69.6 m。12 12 1.物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷方法(1)明確物體的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(v0)。(2)明確物體的受力情況(F合)。(3)根據(jù)物體做各種性質(zhì)運(yùn)動(dòng)的條件即可判定物體的運(yùn)動(dòng)情況、加速度變化情況及速度變化情況。2.兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題步驟重難二兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 開(kāi)始沿斜面下滑,滑塊的質(zhì)量為m=2 kg,它與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為,帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度成正比,即Ff=kv。若滑塊從靜止開(kāi)始下滑的速度圖象如圖乙中的曲線所

11、示,圖中的直線是t=0時(shí)速度圖線的切線,g=10m/s2。典例2如圖甲所示,在傾角為=30的長(zhǎng)斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止(1)求滑塊下滑的最大加速度和最大速度;(2)求和k的值。 解析 (1)由圖乙可得:t=0時(shí),滑塊下滑的加速度最大為amax=3 m/s2;t=3 s時(shí),滑塊下滑的速度最大為:vmax=2 m/s(2)t=0時(shí)滑塊下滑的加速度最大為amax,由牛頓第二定律得:F合=mg sin -mg cos =mamaxt=3 s時(shí)滑塊下滑的速度達(dá)最大,有:mg sin =mg cos +kv max vt 3m/s1s解得:=0.23k=3 kg/s(說(shuō)明:k的答案沒(méi)有單位不算對(duì))。

12、答案 (1)3 m/s22 m/s (2)0.233 kg/s2 315 2-1如圖所示,一傾角為的光滑斜面固定在水平地面上,質(zhì)量m=1 kg的物體在平行于斜面向上的恒力F作用下,從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)立即撤去拉力F。此后,物體到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零。每隔0.2 s通過(guò)傳感器測(cè)得物體的瞬時(shí)速度,下表給出了部分測(cè)量數(shù)據(jù)。求: t/s 0.0 0.2 0.42.2 2.4v/(ms -1) 0.0 1.0 2.03.3 2.1(1)恒力F的大小;(2)撤去外力F的時(shí)刻。 答案 (1)11 N (2)1.5 s解析 (1)加速階段加速度大小a1=5 m/s2減速階段加速度大小a2=6 m/s2

13、加速階段中:F-mg sin =ma 1減速階段中:mg sin =ma2由以上兩式得F=m(a1+a2)=11 N。11vt 22vt(2)撤去外力瞬間速度最大,有a1t=v0+a2(t-t)(其中:v 0=3.3 m/s,t=2.2 s),解得t=1.5 s。 兩類傳送帶問(wèn)題的分析方法傳送帶問(wèn)題的考查一般從兩個(gè)層面上展開(kāi):一是受力和運(yùn)動(dòng)分析。受力分析中關(guān)鍵是注意摩擦力的突變(大小、方向)發(fā)生在v物與v帶相同的時(shí)刻;運(yùn)動(dòng)分析中關(guān)鍵是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度大小與方向的變化物體和傳送帶對(duì)地速度的大小與方向的比較。二是功能分析。注意功能關(guān)系;W F=Ek+Ep+Q。式中WF為傳送帶做的功,WF=Fs帶(F

14、由傳送帶受力情況求得);Ek、Ep為傳送物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能的變化;Q是由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能:Q=Fs相對(duì)。 思想方法 1.水平放置的傳送帶典例1水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖。緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1 m/s運(yùn)行,一質(zhì)量為m=4 kg的行李無(wú)初速度地放在A處,傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1,A、B間的距離L=2 m,g取10 m/s 2。(1)求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(

15、3)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率,行李就能被較快地傳送到B處,求行李從A處傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。 解析 (1)滑動(dòng)摩擦力Ff=mg=0.1410 N=4 N,加速度a=g=0.110 m/s2=1 m/s2。(2)行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速,則v=at1,t1= s=1 s。(3)行李始終勻加速運(yùn)行時(shí)間最短,加速度仍為a=1 m/s2,當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí),有=2aL,v min= m/s=2 m/s,所以傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率為2 m/s。va 112minv 2aL 2 1 2 行李最短運(yùn)行時(shí)間由vmin=atmin得tmin= s=2 s。答案 (1)4 N

16、1 m/s2 (2)1 s (3)2 s 2 m/sminva 21 2.傾斜放置的傳送帶典例2如圖所示,傳送帶與地面夾角=37,從A B長(zhǎng)度為16 m,傳送帶以10 m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。在傳送帶上端A無(wú)初速度地放一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.5。求物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需時(shí)間是多少?(sin 37=0.6,cos 37=0.8) t1= s=1 s,t1時(shí)間內(nèi)位移x=a1=5 m。1va 1010 12 21t甲乙解析物體放在傳送帶上后,開(kāi)始階段,由于傳送帶的速度大于物體的速度,傳送帶給物體一個(gè)沿傳送帶向下的滑動(dòng)摩擦力F,物體受力情況如圖甲所示。物體由靜止加

17、速,由牛頓第二定律有mg sin +mg cos =ma1,得a1=10(0.6+0.50.8) m/s2=10 m/s2。物體加速至與傳送帶速度相等需要的時(shí)間 由于tan ,物體在重力作用下將繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體速度大于傳送帶速度時(shí),傳送帶給物體一沿傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力F。此時(shí)物體受力情況如圖乙所示,由牛頓第二定律有mg sin -mg cos =ma2,得a2=2 m/s2。設(shè)后一階段物體滑至底端所用的時(shí)間為t2,由L-x=vt2+a2解得t2=1 s,t2=-11 s(舍去)。所以物體由AB的時(shí)間t=t 1+t2=2 s。答案 2 s 12 22t(1)從本題中可以總結(jié)出,傳送帶傳送物體所受摩擦力可能發(fā)生突變,不論是其大小的突變,還是其方向的突變,都發(fā)生在物體的速度與傳送帶速度剛好相等的時(shí)刻。(2)解決傳送帶傳遞問(wèn)題的切入點(diǎn)就是正確分析摩擦力的變化和物體與傳送帶之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。