2020版高考物理人教版(山东专用)一轮复习课件:第三章 专题探究三 牛顿运动定律的综合应用 .ppt
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1、专题探究三 牛顿运动定律的综合应用,考点研析,素养提升,考点研析 核心探究重难突破,考点一 超重与失重,1.物体的超重、失重,2.判断超重和失重现象的三个技巧 (1)从受力的角度判断 当物体受向上的拉力(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)从加速度的角度判断 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. (3)从速度变化角度判断 物体向上加速或向下减速时,超重. 物体向下加速或向上减速时,失重.,3.超重和失重现象的两点说明 (1)不论超重、失重或完全失重,物体的
2、重力都不变,只是“视重”改变. (2)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,如物体悬浮空中、天平失效、液体不再产生压强和浮力、“天宫二号”中的航天员躺着和站着睡觉一样舒服等.,【典例1】 (2019江苏南京金陵中学模拟)图(甲)是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,中间的点表示人的重心.图(乙)是根据传感器采集到的数据画出的力时间图线.两图中ag各点均对应,其中有几个点在图(甲)中没有画出.取重力加速度g=10 m/s2.根据图像分析可知( ),A.人的重力为1 500 N B.c点位置人处于超
3、重状态 C.e点位置人处于失重状态 D.d点的加速度小于f点的加速度,B,核心点拨 (1)力传感器上显示的是压力,静止时重力等于压力的大小,只有比较合力的大小才能比较加速度的大小. (2)压力大于重力就是超重,压力小于重力就是失重.,题组训练,1.由“视重”判断超重、失重现象(多选)如图所示是某同学站在力传感器上做下蹲起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线.由图线可知该同学( ) A.体重约为650 N B.做了两次下蹲起立的动作 C.做了一次下蹲起立的动作,且下蹲后约2 s起立 D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态,AC,解析:当该同学站在力传感器上静止不动时,其合力为零,即压力示
4、数等于该同学的体重,由图线可知,该同学的体重约为650 N,A正确;每次下蹲,该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动,即先经历失重状态,后经历超重状态,示数F先小于体重,后大于体重;每次起立,该同学都将经历先向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动,即先经历超重状态,后经历失重状态,示数F先大于体重,后小于体重.由图线可知,C正确,B,D错误.,2.超重、失重现象的综合应用摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米.电梯的简化模型如图1所示.考虑安全、舒适、省时等因素,电梯的加速度a随时间t是变化的.已知电梯在t=0时由静止开始上升
5、,a-t图像如图2所示.电梯总质量m=2.0103 kg.忽略一切阻力,重力加速度g取10 m/s2.,解析:(1)电梯向上做匀加速运动时拉力最大, 由牛顿第二定律得F1-mg=ma1 所以F1=mg+ma1=m(g+a1) =2.0103(10+1.0) N =2.2104 N 电梯向上做匀减速运动时拉力最小, 由牛顿第二定律得mg-F2=ma2 故F2=mg-ma2=m(g-a2)=2.0103(10-1.0) N =1.8104 N.,(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2;,答案:(1)2.2104 N 1.8104 N,(2)类比是一种常用的研究方法.对于直线运动,
6、教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图2所示a-t图像,求电梯在第1 s内的速度改变量v1和第2 s末的速率v2;,答案:(2)0.5 m/s 1.5 m/s,(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在011 s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W.,答案:(3)2.0105 W 1.0105 J,考点二 应用整体法与隔离法处理连接体问题,1.方法选取 (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,则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
7、)隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同,或者需要求出系统内各物体之间的作用力,则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. (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,且需要求物体之间的作用力,则可以选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”.,2.连接体问题的具体类型 (1)通过滑轮和绳的连接体问题:若要求绳的拉力,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,故采用隔离法. (2)水平面上的连接体问题:这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有
8、相同的加速度.解题时,一般整体法、隔离法交替应用. (3)斜面体及其上面物体组成的系统的问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析;若物体随斜面体共同加速运动,一般整体法、隔离法交替应用.,【典例2】 (多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同,将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接,如图(甲)所示,绳子平行于倾角为的斜面,M恰好能静止在斜面上,不考虑M,m与斜面之间的摩擦.若互换两物块位置,按图(乙)放置,然后释放M,斜面仍保持静止.则下列说法正确的是( ) A.轻绳的拉力等于Mg B.轻绳的拉力等于mg C.M运动的加速度大小为(1-sin )g D
9、.M运动的加速度大小为 g,BC,核心点拨 (1)M和m一起加速时,求它们的加速度时以整体为研究对象比较快捷. (2)求轻绳的拉力,适合隔离M或m为研究对象.,解析:M静止在斜面上时,对M由平衡条件有 Mgsin =mg;互换位置后,对M和m组成的系统有 Mg-mgsin =(M+m)a,解得a=(1-sin )g,对m有FT-mgsin =ma,解得FT=mg,故A,D错误,B,C正确.,方法技巧,解决滑轮类连接体问题的注意要点,(1)细绳跨过滑轮时,绳中各处张力处处相同. (2)两物体通过定滑轮连接时,其速度、加速度大小相等,方向不同;两物体通过动滑轮连接时,绳对滑轮的作用力F2FT(FT
10、为绳的张力),两物体间位移、速度、加速度关系由几何关系确定.,题组训练,1.滑轮类的连接体问题(2019河北邯郸模拟)(多选)如图所示,竖直固定的光滑杆上套有一个质量为m的小球A,不可伸长的轻质细绳通过固定在天花板上、大小可忽略的定滑轮O连接小球A和小球B,虚线OC水平,此时连接小球A的细绳与水平方向的夹角为60,小球A恰能保持静止.现在小球B的下端再挂一个小球Q(未画出),小球A可从图示位置上升并恰好能到达C处.不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g.则( ),BD,2.水平面上的连接体问题(2019吉林长春质检)如图所示,质量均为m的A,B两物块置于水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数均为,物
11、块间用一恰好伸直的水平轻绳相连,现用水平力F向右拉物块A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.下列说法中不正确的是( ),D,3.斜面上的连接体问题 (2019山东济南调研)如图所示,物体A和B叠放在固定光滑斜面上,A,B的接触面与斜面平行.当A,B以相同的速度沿斜面向上运动时,关于物体A的受力个数,正确的是( ) A.2 B.3 C.4 D.5,解析:由于A,B一起运动,加速度相同,以A,B整体为研究对象,由牛顿第二定律得(mA+mB)gsin =(mA+mB)a,即a=gsin ,隔离B物体,设A对B的摩擦力沿斜面向下,大小为Ff,由牛顿第二定律得Ff+mBgsin =mBa,
12、则Ff=0,故A,B间无摩擦力,物体A受重力、斜面的支持力、B对A的压力共3个力,选项B正确.,B,考点三 动力学中的图像问题,1.常见四类动力学图像及解题办法,2.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像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义. (2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断.,【典例3】 广州塔,昵称小蛮腰,总高度达600 m,游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图像如图所示.则下列相关说法正确
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