2017届高三物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件

第3讲牛顿运动定律的综合应用考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力超重与失重现象1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有的加速度．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有的加速度．大于向上小于向下考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝，方向竖直向下．等于零g1．(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解析D试题加速度向上为超重，向下为失重，手托物体抛出的过程，必定有一段加速过程，即超重过程，从加速后到手和物体分离的过程中，可以匀速也可以减速，因此可能失重，也可能既不超重也不失重，A、B错误．手与物体分离时的力学条件为手与物体之间的压力FN＝0，分离后手和物体一定减速，物体减速的加速度为g，手减速要比物体快才会分离，因此手的加速度大于g，C错误，D正确．考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力2.(2016·株洲模拟)如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是()A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力解析A试题A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，A正确．考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力3．竖直升降的电梯内的地板上竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上方有一质量为m的物体．当电梯静止时弹簧被压缩了x；当电梯运动时弹簧又被压缩了x.试判断电梯运动的可能情况是()A．以大小为2g的加速度加速上升B．以大小为2g的加速度减速上升C．以大小为g的加速度加速下降D．以大小为g的加速度减速下降解析D试题因为电梯静止时，弹簧被压缩了x，由此可知mg＝kx.当电梯运动时，弹簧又被继续压缩了x，弹簧的弹力变大，所受合力方向向上，大小是mg，物体处于超重状态．由牛顿第二定律可得，mg＝ma，即加速度大小a＝g，方向也是向上的，此时物体可能是做向上的匀加速运动，也可能是做向下的匀减速运动，D正确．考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力反思提升考点一NO.1梳理主干填准记牢NO.2题组训练提升能力(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．(2)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．(3)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．动力学中的图象问题考点二NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力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)已知物体受到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．考点二3．解题策略(1)问题实质是力与运动的关系，解题的关键在于弄清图象斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义．(2)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．NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力1．(多选)(2015·高考江苏卷)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AD解析试题地板对人的支持力FN＝mg＋ma，t＝2s时，a有正的最大值，此时FN最大，由牛顿第三定律可知，A正确，B错误；t＝8.5s时，a有负的最大值，此时FN最小，由牛顿第三定律可知，C错误，D正确．考点二NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力2.(2015·高考重庆卷)若货物随升降机运动的v-t图象如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t的关系图象可能是()B解析试题由v-t图象可知，升降机的运动过程为：向下加速(失重：F＜mg)→向下匀速(F＝mg)→向下减速(超重：F＞mg)→向上加速(超重：F＞mg)→向上匀速(F＝mg)→向上减速(失重：F＜mg)，对照F-t图象可知，B正确．考点二NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力3．(多选)(2015·高考全国卷Ⅰ)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图(b)所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度ACD解析试题设物块的质量为m、斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律有mgsinθ＋μmg·cosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2.再结合v-t图线斜率的物理意义有a1＝v0t1，a2＝v1t1.由上述四式可见，无法求出m，可以求出θ、μ，故B错，A、C均正确.0～t1时间内的v-t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，θ已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D正确．考点二NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力反思提升考点二分析图象问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位．(2)不注意坐标原点是否从零开始．(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义．(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析．NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力动力学中的临界、极值问题考点三NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力1．动力学中的临界、极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，往往会有临界值出现．考点三2．产生临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是弹力FN＝0.(2)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：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中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.NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力考点三(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合力最大时，具有最大加速度；合力最小时，具有最小加速度．当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值．NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力1.如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是()A.2fm＋MMB.2fm＋MmC.2fm＋MM－(m＋M)gD.2fm＋Mm＋(m＋M)gA解析试题对整个系统应用牛顿第二定律有F－(M＋m)g＝(M＋m)a①对M应用牛顿第二定律有2f－Mg＝Ma②由①②联立可得F＝2fm＋MM，故A正确．考点三NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力2.如图所示，质量为m＝1kg的物块放在倾角为θ＝37°的斜面体上，斜面体质量为M＝2kg，斜面与物块间的动摩擦因数为μ＝0.2，地面光滑．现对斜面体施一水平推力F，要使物块m相对斜面静止，试确定推力F的取值范围．(g取10m/s2)解析试题假设水平推力F较小，物块相对斜面具有下滑趋势，当刚要下滑时，推力F具有最小值，设大小为F1，此时物块受力如图甲所示，取加速度方向为x轴正方向，对物块分析，在水平方向有FNsinθ－μFNcosθ＝ma1竖直方向有FNcosθ＋μFNsinθ－mg＝0对整体有F1＝(M＋m)a1代入数值得a1＝4.8m/s2，F1＝14.4N.考点三14.4N≤F≤33.6NNO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力2.如图所示，质量为m＝1kg的物块放在倾角为θ＝37°的斜面体上，斜面体质量为M＝2kg，斜面与物块间的动摩擦因数为μ＝0.2，地面光滑．现对斜面体施一水平推力F，要使物块m相对斜面静止，试确定推力F的取值范围．(g取10m/s2)解析试题假设水平推力F较大，物块相对斜面具有上滑趋势，当刚要上滑时，推力F具有最大值，设大小为F2，此时物块受力如图乙所示，对物块分析，在水平方向有FN′sinθ＋μFN′cosθ＝ma2竖直方向有FN′cosθ－μFN′sinθ－mg＝0对整体有F2＝(M＋m)a2代入数值得a2＝11.2m/s2，F2＝33.6N.综上所述可知推力F的取值范围为：14．4N≤F≤33.6N.考点三14.4N≤F≤33.6NNO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力3.如图所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33，重力加速度g取10m/s2.(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小．(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？解析试题(1)设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得L＝v0t＋12at2①v＝v0＋at②联立①②式，代入数据得a＝3m/s2③v＝8m/s④考点三(1)3m/s28m/s(2)30°1335NNO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力3.如图所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33，重力加速度g取10m/s2.(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小．(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？解析试题(2)设物块所受支持力为FN，所受摩擦力为Ff，拉力与斜面间的夹角为α，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得Fcosα－mgsinθ－Ff＝ma⑤Fsinα＋FN－mgcosθ＝0⑥又Ff＝μFN⑦联立⑤⑥⑦式得F＝mgsinθ＋μcosθ＋macosα＋μsinα⑧由数学知识得cosα＋33sinα＝233sin(60°＋α)⑨由⑧⑨式可知对应F最小时与斜面间的夹角α＝30°⑩联立③⑧⑩式，代入数据得F的最小值为Fmin＝1335N.考点三(1)3m/s28m/s(2)30°1335NNO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力传送带模型考点四NO.1梳理主干牢固记忆NO.2题组训练提升能力传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜