【优化方案】2016届高三物理大一轮复习精讲课件：第三章牛顿运动定律第三节

第三章牛顿运动定律第三节牛顿运动定律的综合应用第三章牛顿运动定律第三章牛顿运动定律一、超重和失重1．超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)__________物体所受重力的情况称为超重现象．(2)产生条件：物体具有_________的加速度．大于向上第三章牛顿运动定律2．失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)___________物体所受重力的情况称为失重现象．(2)产生条件：物体具有__________的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)__________的情况称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝_____，方向竖直向下．小于向下为零g第三章牛顿运动定律1.(多选)(2015·广州调研)如图所示，电梯内重为10N的物体悬挂在弹簧测力计上．某时刻，乘客观察到测力计示数变为8N，则电梯可能()A．匀加速向上运动B．匀减速向上运动C．匀加速向下运动D．匀减速向下运动BC第三章牛顿运动定律二、解答连接体问题的常用方法1．整体法当系统中各物体的_______________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_______________，当整体受到的外力已知时，可用_______________求出整体的加速度．2．隔离法当求解系统内物体间_______________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．加速度质量之和牛顿第二定律相互作用力第三章牛顿运动定律2.(多选)(2015·大同模拟)如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块A、B，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，则()A．若地面是完全光滑的，FAB＝FB．若地面是完全光滑的，FAB＝F2C．若地面是有摩擦的，FAB＝FD．若地面是有摩擦的，FAB＝F2BD第三章牛顿运动定律考点一超重和失重现象考点二整体法和隔离法解决连接体问题考点三分解加速度求解受力问题第三章牛顿运动定律考点一超重和失重现象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)发生了变化(即“视重”发生变化)．2．只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关．第三章牛顿运动定律3．尽管物体的加速度不是在竖直方向，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．物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.第三章牛顿运动定律(单选)(2015·莆田模拟)关于超重和失重现象，下列描述中正确的是()A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于超重状态C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态D．“神舟十号”飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员处于完全失重状态[解析]电梯减速上升，加速度向下，失重，A错；列车水平加速，即不超重也不失重，B错；秋千摆到最低点，加速度向上，超重，C错；飞船的向心加速度等于轨道处的重力加速度，方向向下，完全失重，D对．D第三章牛顿运动定律[总结提升]超重和失重现象的判断方法(1)从受力的大小判断，当物体所受向上的拉力(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)从加速度的方向判断，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．第三章牛顿运动定律1.(单选)(2014·高考北京卷)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是()A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度D第三章牛顿运动定律解析：受托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，选项A、B错误．在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确．第三章牛顿运动定律考点二整体法和隔离法解决连接体问题1．整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解．第三章牛顿运动定律3．整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．第三章牛顿运动定律(2013·高考福建卷)质量为M、长为3L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环．已知重力加速度为g，不计空气影响．第三章牛顿运动定律(1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小；(2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示．①求此状态下杆的加速度大小a；②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？[审题点睛](1)图甲中杆和环均静止，把环隔离出来受力分析，由平衡条件列方程可求出绳中拉力．(2)图乙中，杆与环一起加速，隔离环受力分析，由牛顿第二定律列方程可求出环的加速度，再对杆和环作为一整体受力分析，由牛顿第二定律列方程求出施加的外力．第三章牛顿运动定律[解析](1)环受力如图丙所示，由平衡条件得：2FTcosθ－mg＝0由图中几何关系可知：cosθ＝63联立以上两式解得：FT＝64mg.(2)①小铁环受力如图丁所示，由牛顿第二定律得：FT′sinθ′＝maFT′＋FT′cosθ′－mg＝0由图中几何关系可知θ′＝60°，代入以上两式解得：a＝33g.第三章牛顿运动定律②杆和环整体受力如图戊所示，由牛顿第二定律得：Fcosα＝(M＋m)aFsinα－(M＋m)g＝0解得：F＝233(M＋m)g，α＝60°.第三章牛顿运动定律[答案](1)64mg(2)①33g②外力大小为233(M＋m)g方向与水平方向成60°角斜向右上方[总结提升]正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解．第三章牛顿运动定律2.(多选)(2015·石家庄模拟)如图甲所示，质量分别为m、M的物体A、B静止在劲度系数为k的弹簧上，A与B不粘连．现对物体A施加竖直向上的力F使A、B一起上升，若以两物体静止时的位置为坐标原点，两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示．下列说法正确的是()AC第三章牛顿运动定律A．在图乙中PQ段表示拉力F逐渐增大B．在图乙中QS段表示B物体减速上升C．位移为x1时，A、B之间弹力为mg－kx1－Ma0D．位移为x3时，A、B一起运动的速度大小为12a0x2＋x3第三章牛顿运动定律解析：在PQ阶段，两物体匀加速向上运动，以整体为研究对象，F＋kΔx－(m＋M)g＝(M＋m)a0，随Δx不断减小，F不断增大，A项正确；在QS段，加速度方向与速度方向仍相同，整体继续加速运动，B项错；设开始时，弹簧的压缩量为x0，由平衡条件有kx0＝(M＋m)g，位移为x1时，设A、B间弹力为F′，对B则有k(x0－x1)－F′－Mg＝Ma0，解两式得F′＝mg－kx1－Ma0，C项正确；由牛顿第二定律，F＝ma，加速度图象中梯形面积乘以m即为合外力所做的功，由动能定理有：m×12a0(x2＋x3)＝12mv2，解得v＝a0x2＋x3，D项错．第三章牛顿运动定律考点三分解加速度求解受力问题在应用牛顿第二定律解题时，通常不分解加速度而分解力，但有一些题目要分解加速度．最常见的情况是与斜面模型结合，物体所受的作用力是相互垂直的，而加速度的方向与任一方向的力不同向．此时，首先分析物体受力，然后建立直角坐标系，将加速度a分解为ax和ay，根据牛顿第二定律得Fx＝max，Fy＝may，使求解更加便捷、简单．第三章牛顿运动定律如图所示，某商场内扶梯与水平面夹角为θ＝30°，质量为60kg的人站在扶梯的水平台阶上，当扶梯以2m/s2的加速度斜向上运动时，求人对扶梯的压力和人所受到的摩擦力各是多少．第三章牛顿运动定律[解析]对人受力分析，他受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff作用，如图所示，取水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，将加速度如图分解，由牛顿第二定律得：Ff＝macosθ①FN－mg＝masinθ②由①②代入数值得：FN＝660N，Ff＝603N.由牛顿第三定律知，人对扶梯的压力大小是660N.[答案]660N603N第三章牛顿运动定律3.(单选)(2013·高考安徽卷)如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为θ的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行．在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)()A．T＝m(gsinθ＋acosθ)FN＝m(gcosθ－asinθ)B．T＝m(gsinθ＋acosθ)FN＝m(gsinθ－acosθ)C．T＝m(acosθ－gsinθ)FN＝m(gcosθ＋asinθ)D．T＝m(asinθ－gcosθ)FN＝m(gsinθ＋acosθ)A第三章牛顿运动定律解析：小球受力情况如图所示，将加速度沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，ax＝acosθ①ay＝asinθ②分别在两方向应用牛顿第二定律，得：FN－mgcosθ＝－may③T－mgsinθ＝max④由①②③④式得T＝m(gsinθ＋acosθ)，FN＝m(gcosθ－asinθ)．第三章牛顿运动定律物理模型——“滑块——滑板”模型的分析1．模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动．2．模型分析解此类题的基本思路：(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移．第三章牛顿运动定律(18分)(2015·云南昆明统测)如图所示，质量M＝1kg的木板A静止在水平地面上，在木板的左端放置一个质量m＝1kg的铁块B(大小可忽略)，铁块与木块间的动摩擦因数μ1＝0.3，木板长L＝1m，用F＝5N的水平恒力作用在铁块上，g取10m/s2.(1)若水平地面光滑，计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动；(2)若木板与水平地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，求铁块运动到木板右端所用的时间．第三章牛顿运动定律[审题点睛](1)判断两者之间是否发生滑动，要比较两者之间的摩擦力与最大静摩擦力的关系，若f＜fm，则不滑动，反之则发生滑动．(2)两者发生相对滑动时，两者运动的位移都是对地的，注意找位移与板长的关系．第三章牛顿运动定律[规范解答]—————————该得的分一分不丢！(1)A、B之间的最大静摩擦力为fm＞μ1mg＝0.3×1×10N＝3N(2分)假设A、B之间不发生相对滑动，则对