2020版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律（第3课时）课件

第三章牛顿运动定律返回导航考点一对超重、失重的理解1．超重、失重和完全失重的比较超重失重完全失重概念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现象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现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象返回导航产生条件物体的加速度方向竖直向上或有竖直向上的分量物体的加速度方向竖直向下或有竖直向下的分量物体的加速度方向竖直向下或竖直向下的分量，大小为g运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以a＝g加速下降或减速上升原理方程F－mg＝maF＝mg＋mamg－F＝maF＝mg－mamg－F＝maF＝0返回导航2.对超重、失重现象的理解(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、液柱不再产生压强等．(3)当物体加速度不沿竖直方向时，同样出现超重、失重现象，但列原理方程时加速度取竖直方向的分量．返回导航【典例】(2018南昌调研)(多选)如图(甲)所示，在电梯箱内轻绳AO、BO、CO连接吊着质量为m的物体，轻绳AO、BO、CO对轻质结点O①的拉力分别为F1、F2、F3.现电梯箱竖直向下运动，其速度v随时间t的变化规律如图（乙）所示②，重力加速度为g，则()返回导航A．在0～t1时间内，F1与F2的合力等于F3B．在0～t1时间内，F1与F2的合力大于mgC．在t1～t2时间内，F1与F2的合力小于F3D．在t1～t2时间内，F1与F2的合力大于mg【讲解要点】①轻质结点O即结点质量为0，无论结点做何运动，其合力为零；②vt图像中v值大于零，但电梯向下运动，说明向下方向为正方向．返回导航〖思路探究〗(1)运动的正方向是怎样选取的？物体的加速度方向发生了怎样的变化？答案：选取竖直向下为正方向，物体的加速度方向先竖直向下，后竖直向上．(2)当电梯做变速运动时，F1，F2和F3的合力为零，F3与物体重力mg的合力可能为零吗？答案：不可能，这是由于竖直方向存在加速度而出现超重或失重．返回导航解析：对轻质结点O，因没质量，故其无论在何状态下，F1，F2，F3三个力的合力都为零，即F1与F2的合力与F3等大反向；由于物体受到竖直向下的重力mg和竖直向上的绳子的拉力F3，在0～t1时间内，电梯加速向下运动，物体处于失重状态，F3mg，即F1与F2的合力小于mg；在t1～t2时间内，电梯减速向下运动，物体处于超重状态，F3mg，即F1与F2的合力大于mg.答案：D返回导航判断超重和失重现象的方法物体处于超重状态，还是失重状态，取决于加速度的方向，而不是速度的方向．只要加速度有竖直向上的分量，物体就处于超重状态；只要加速度有竖直向下的分量，物体就处于失重状态．返回导航【跟进题组】1．(超重、失重的判断)(2018·安徽合肥质检)如图所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重．她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程．关于她的实验现象，下列说法中正确的是()A．只有“起立”过程，才能出现失重现象B．只有“下蹲”过程，才能出现超重现象C．“下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象D．“起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重现象返回导航D解析：下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，故A、B、C错误，D正确．返回导航2．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()A．t＝2s时最大B．t＝2s时最小C．t＝8.5s时最大D．t＝8.5s时最小返回导航AD解析：人乘电梯向上运动，规定向上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则有F－mg＝ma，即F＝mg＋ma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于支持力的大小，将对应时刻的加速度(包含正负号)代入上式，可得选项A、D正确，B、C错误．返回导航考点二整体法和隔离法解决连接体问题1．连接体与隔离体两个或几个物体相连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，物体受到的系统之外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．返回导航3．解答连接体问题的常用方法(1)整体法．当求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”出来进行受力分析，再依据牛顿第二定律对该物体列方程．返回导航【典例】(多选)(2015·新课标全国Ⅱ·20)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为23a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A．8B．10C．15D．18返回导航BC解析：设PQ西边有n节车厢，每节车厢的质量为m，则F＝nma①设PQ东边有k节车厢，则F＝km·23a②联立①②得3n＝2k，由此式可知n只能取偶数，当n＝2时，k＝3，总节数为N＝5当n＝4时，k＝6，总节数为N＝10当n＝6时，k＝9，总节数为N＝15当n＝8时，k＝12，总节数为N＝20，故选项B、C正确．返回导航整体法和隔离法涉及的问题类型及解答思路(1)涉及滑轮的问题如图所示，绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，若要求绳的拉力，一般采用隔离法．(2)水平面上或斜面上的连接体问题各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体，后隔离的方法．返回导航(3)解决问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各个物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，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．返回导航【跟进题组】1．(多选)如图甲所示，水平地面上有一质量为M＝0.8kg、倾角为θ＝37°的斜面体A，斜面上放一质量为m＝0.3kg的物块B，给斜面体施加一水平恒力F，使二者一起向右加速，已知各接触面之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则力F的大小可能是(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()图甲A．5NB．10NC．20ND．30N返回导航BC解析：当物块恰好不相对斜面体向下滑动时，对物块受力分析如图乙所示，mg＝f1sinθ＋N1cosθ，N1sinθ－f1cosθ＝ma1，f1＝μN1，得a1＝2011m/s2返回导航对整体有F1－μ(M＋m)g＝(M＋m)a1，解得F1＝7.5N当物块恰好不相对斜面体向上滑动时，对物块受力分析如图丙所示mg＋f2sinθ＝N2cosθ，N2sinθ＋f2cosθ＝ma2，f2＝μN2，得a2＝20m/s2对整体有F2－μ(M＋m)g＝(M＋m)a2，解得F2＝27.5N所以7.5N≤F≤27.5N.返回导航2．(多选)如图所示，倾角为θ的斜面放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑．支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是()A．斜面光滑B．斜面粗糙C．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右返回导航AC解析：隔离小球，可知小球的加速度方向为沿斜面向下，大小为gsinθ，对支架系统进行分析，只有斜面光滑，支架系统的加速度才是gsinθ，所以A正确，B错误．将支架系统和斜面看成一个整体，因为整体具有沿斜面向下的加速度，故地面对斜面体的摩擦力水平向左，C正确，D错误．故选A、C.返回导航考点三动力学中的临界极值问题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；(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．返回导航2．几种典型临界问题(1)接触与脱离的临界条件两物体相接触或脱离的临界条件是接触但接触面间弹力FN＝0.(2)相对静止或相对滑动的临界条件两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂与松弛的临界条件绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力．绳子松弛的临界条件是FT＝0.返回导航3．解决临界极值问题常用方法(1)极限法：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．(2)假设法：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．(3)数学法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件．返回导航考向1、叠加体系统临界极值问题【典例】(2014江苏卷)(多选)如图所示，A，B两物块的质量分别为2m和m，静止叠放在水平地面上．A，B间的动摩擦因数为μ，B与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则()A．当F2μmg时，A，B都相对地面静止B．当F＝52μmg时，A的加速度为13μgC．当F3μmg时，A相对B滑动D．无论F为何值，B的加速度不会超过12μg返回导航〖思路探究〗(1)如何判断A与B间、B与地面间发生相对滑动的先后？答案：比较A，B间的最大静摩擦力与B与地面间最大静摩擦力的大小，若前者大于后者，则B先相对地面滑动，反之则A相对B先滑动．(2)A和B恰好一起加速运动不发生相对运动的受力条件是什么？答案：A对B的静摩擦力达到最大静摩擦力．(3)A，B不发生相对滑动，其加速度满足什么条件？答案：A的加速度小于B的加速度的最大值．返回导航解析：当A，B刚要发生相对滑动时，A，B间的静摩擦力达到最大静摩擦力，即f＝2μmg.对物块B，根据牛顿第二定律得2μmg－12μ×3mg＝ma，解得a＝12μg.对整体根据牛顿第二定律有F－12μ×3mg＝3ma，解得F＝3μmg，可知当0F3μmg时，A，B发生相对滑动．当F2μmg时，即水平拉力小于A，B之间的最大静摩擦力，则A，B不发生相对滑动；对整体分析，由于整体受到地面的最大静摩擦力fm＝12μ×3mg＝32μmg，当F≤32μmg时，返回导航A，B相对地面静止．当F＝52μmg3μmg时，A，B保持相对静止，对整体分析，F－12μ×3mg＝3ma，解得A的加速度为13μg.设B的最大加速度为aBm，由牛顿第二定律得2μmg－32μmg＝maBm，得aBm＝12μg，可知B的加速度不会超过12μg.答案：BCD返回导航叠加体系统临界问题的求解思路返回导航考向2、运动类临界极值问题【典例】(2014·课标全国卷Ⅰ·24)公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离．当前车突然停止时，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在