第3章 第3講 牛頓運動定律綜合應(yīng)用課件

1、第第3講牛頓運動定律的綜合應(yīng)用講牛頓運動定律的綜合應(yīng)用 1動力學的兩類基本問題動力學的兩類基本問題(1)已知受力情況求物體的已知受力情況求物體的_(2)已知運動情況求物體的已知運動情況求物體的_牛頓運動定律的應(yīng)用牛頓運動定律的應(yīng)用(考綱要求考綱要求 ) 運動情況運動情況受力情況受力情況2解決兩類基本問題的方法解決兩類基本問題的方法以以_為為“橋梁橋梁”，由，由_和和_列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖：列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖：加速度加速度運動學公式運動學公式牛頓第二定律牛頓第二定律1 超重超重(1)定義：定義：物體對支持物的壓力物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦驅(qū)覓煳锏睦? _物體所受

2、重力的現(xiàn)象物體所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：物體具有物體具有_的加速度的加速度2失重失重(1)定義：定義：物體對支持物的壓力物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦驅(qū)覓煳锏睦? _物體所受重力的現(xiàn)象物體所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：物體具有物體具有_的加速度的加速度超重和失重超重和失重(考綱要求考綱要求 ) 大于大于向上向上小于小于向下向下3完全失重完全失重(1)定義：定義：物體對水平支持物的壓力物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉或?qū)ωQ直懸掛物的拉力力) _的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：物體的加速度物體的加速度a_，方向豎直

3、向下，方向豎直向下等于零等于零g判斷正誤，正確的劃判斷正誤，正確的劃“”，錯，錯誤的劃誤的劃“”(1)超重時物體的重力大于超重時物體的重力大于mg.()(2)失重時物體的重力小于失重時物體的重力小于mg.()(3)加速度大小等于加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)的物體處于完全失重狀態(tài)()(4)物體處于超重或失重狀態(tài)，由加速度的方向決定，與物體處于超重或失重狀態(tài)，由加速度的方向決定，與速度方向無關(guān)速度方向無關(guān)()答案答案(1)(2)(3)(4) 1(單選單選)關(guān)于超重和失重的下列說法中，正確的是關(guān)于超重和失重的下列說法中，正確的是()A超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受超重就是物

4、體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了的重力減小了B物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)，所以做自物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運動的物體不受重力作用由落體運動的物體不受重力作用C物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài)，物體具有向下物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時處于失重狀態(tài)的速度時處于失重狀態(tài)D物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在且物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在且不發(fā)生變化不發(fā)生變化基礎(chǔ)自測基礎(chǔ)自測解析解析物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，超重和

5、失重并非物體的重力的加速度時處于失重狀態(tài)，超重和失重并非物體的重力發(fā)生變化，而是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生變化，而是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化，綜上所述，發(fā)生了變化，綜上所述，A、B、C均錯，均錯，D正確正確答案答案D2(單選單選)下列實例屬于超重現(xiàn)象的是下列實例屬于超重現(xiàn)象的是()A汽車駛過拱橋頂端時汽車駛過拱橋頂端時B火箭點火后加速升空時火箭點火后加速升空時C跳水運動員被跳板彈起，離開跳板向上運動時跳水運動員被跳板彈起，離開跳板向上運動時D體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時解析解析發(fā)生超重現(xiàn)象時，物體的加速度方向豎直向上汽

6、發(fā)生超重現(xiàn)象時，物體的加速度方向豎直向上汽車駛過拱橋頂端時，其向心加速度豎直向下指向圓心，車駛過拱橋頂端時，其向心加速度豎直向下指向圓心，汽車處于失重狀態(tài)，汽車處于失重狀態(tài)，A錯誤；火箭點火后加速升空，加速錯誤；火箭點火后加速升空，加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，度豎直向上，處于超重狀態(tài)，B正確；跳水運動員離開跳正確；跳水運動員離開跳板向上運動時，只受重力，運動員處于完全失重狀態(tài)，板向上運動時，只受重力，運動員處于完全失重狀態(tài)，C錯誤；體操運動員握住單杠在空中不動時，運動員處于錯誤；體操運動員握住單杠在空中不動時，運動員處于平衡狀態(tài)，平衡狀態(tài)，D錯誤錯誤答案答案B3(2013新課標卷新課標卷，1

7、4)(單選單選)如圖如圖331是伽利略是伽利略1604年做斜面實驗時的一頁手稿照片，照片左上角的三列數(shù)年做斜面實驗時的一頁手稿照片，照片左上角的三列數(shù)據(jù)如下表表中第二列是時間，第三列是物體沿斜面運據(jù)如下表表中第二列是時間，第三列是物體沿斜面運動的距離，第一列是伽利略在分析實驗數(shù)據(jù)時添加動的距離，第一列是伽利略在分析實驗數(shù)據(jù)時添加的根據(jù)表中的數(shù)據(jù)伽利略可以得出的結(jié)論是的根據(jù)表中的數(shù)據(jù)伽利略可以得出的結(jié)論是()A物體具有慣性物體具有慣性B斜面傾角一定時，加速度與質(zhì)量無關(guān)斜面傾角一定時，加速度與質(zhì)量無關(guān)C物體運動的距離與時間的平方成正比物體運動的距離與時間的平方成正比D物體運動的加速度與重力加速度成

8、正比物體運動的加速度與重力加速度成正比解析解析本題以伽利略的斜面實驗為背景，通過數(shù)據(jù)反映規(guī)本題以伽利略的斜面實驗為背景，通過數(shù)據(jù)反映規(guī)律，所以應(yīng)從數(shù)據(jù)之間的關(guān)系入手律，所以應(yīng)從數(shù)據(jù)之間的關(guān)系入手表中第一列數(shù)據(jù)明顯是第二列數(shù)據(jù)的平方，而第三列物體表中第一列數(shù)據(jù)明顯是第二列數(shù)據(jù)的平方，而第三列物體沿斜面運動的距離之比非常接近第一列數(shù)據(jù)，所以可以沿斜面運動的距離之比非常接近第一列數(shù)據(jù)，所以可以得出結(jié)論，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體運動的距離與時得出結(jié)論，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體運動的距離與時間的平方成正比，選項間的平方成正比，選項C正確正確答案答案C答案答案A 5(單選單選)一個原來靜止的物體，質(zhì)量是一

9、個原來靜止的物體，質(zhì)量是7 kg，在，在14 N的恒力的恒力作用下，則作用下，則5 s末的速度及末的速度及5 s內(nèi)通過的路程為內(nèi)通過的路程為()A8 m/s25 mB2 m/s25 mC10 m/s25 mD10 m/s12.5 m答案答案C解決兩類動力學基本問題應(yīng)把握的關(guān)鍵解決兩類動力學基本問題應(yīng)把握的關(guān)鍵(1)做好兩個分析做好兩個分析物體的受力分析和物體的運動過程物體的受力分析和物體的運動過程分析；分析；根據(jù)物體做各種性質(zhì)運動的條件即可判定物體的運動情根據(jù)物體做各種性質(zhì)運動的條件即可判定物體的運動情況、加速度變化情況及速度變化情況況、加速度變化情況及速度變化情況(2)抓住一個抓住一個“橋梁

10、橋梁”物體運動的加速度是聯(lián)系運動物體運動的加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁和力的橋梁熱點一動力學的兩類基本問題熱點一動力學的兩類基本問題【典例【典例1】 (2013江南十校聯(lián)考，江南十校聯(lián)考，22)如圖如圖332所示，傾角所示，傾角為為30的光滑斜面與粗糙平面的平滑連接現(xiàn)將一滑塊的光滑斜面與粗糙平面的平滑連接現(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)從斜面上的從斜面上的A點由靜止釋放，最終停在水平點由靜止釋放，最終停在水平面上的面上的C點已知點已知A點距水平面的高度點距水平面的高度h0.8 m，B點距點距C點的距離點的距離L2.0 m(滑塊經(jīng)過滑塊經(jīng)過B點時沒有能量損失，點時沒有能量損失，g10 m/s2)

11、，求：，求：圖圖332 (1)滑塊在運動過程中的最大速度；滑塊在運動過程中的最大速度；(2)滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)；(3)滑塊從滑塊從A點釋放后，經(jīng)過時間點釋放后，經(jīng)過時間t1.0 s時速度的大小時速度的大小 教你審題教你審題第一步：讀題第一步：讀題抓關(guān)鍵詞抓關(guān)鍵詞獲取信息獲取信息第二步：分析理清思路第二步：分析理清思路抓突破口做好兩分析抓突破口做好兩分析受力分受力分析、運動分析析、運動分析滑塊在斜面上：滑塊在斜面上：滑塊做初速度為零的勻加速直線運動滑塊做初速度為零的勻加速直線運動滑塊在水平面上：滑塊在水平面上：滑塊做勻減速運動滑塊做勻減速運動第三步：選擇合適的方

12、法及公式第三步：選擇合適的方法及公式利用正交分解法、牛頓利用正交分解法、牛頓運動定律及運動學公式列式求解運動定律及運動學公式列式求解(3)滑塊在斜面上運動的時間為滑塊在斜面上運動的時間為t1，vma1t1得得t10.8 s由于由于tt1，滑塊已經(jīng)經(jīng)過，滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點，做勻減速運動的時間為點，做勻減速運動的時間為tt10.2 s設(shè)設(shè)t1.0 s時速度大小為時速度大小為vvma2(tt1)解得：解得：v3.2 m/s答案答案(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s反思總結(jié)反思總結(jié)解決動力學兩類問題的基本思路解決動力學兩類問題的基本思路【跟蹤短訓】【跟蹤短訓】12012年年11月，我國艦載

13、機在航母上首降月，我國艦載機在航母上首降成功設(shè)某一艦載機的質(zhì)量為成功設(shè)某一艦載機的質(zhì)量為m2.5104 kg，速度為，速度為v042 m/s，若僅，若僅受空氣阻力和甲板阻力作用，艦載機受空氣阻力和甲板阻力作用，艦載機將在甲板上以將在甲板上以a00.8 m/s2的加速度做的加速度做勻減速運動，著艦過程中航母靜止不勻減速運動，著艦過程中航母靜止不動動圖圖333(1)艦載機著艦后，若僅受空氣阻力和甲板阻力作用，航艦載機著艦后，若僅受空氣阻力和甲板阻力作用，航母甲板至少多長才能保證艦載機不滑到海里？母甲板至少多長才能保證艦載機不滑到海里？(2)為了艦載機在有限長度的跑道上停下來，甲板上設(shè)置為了艦載機在

14、有限長度的跑道上停下來，甲板上設(shè)置了阻攔索讓艦載機減速，同時考慮到艦載機掛索失敗需了阻攔索讓艦載機減速，同時考慮到艦載機掛索失敗需要復飛的情況，艦載機著艦時不關(guān)閉發(fā)動機圖示要復飛的情況，艦載機著艦時不關(guān)閉發(fā)動機圖示333為艦載機勾住阻攔索后某一時刻的情景，此時發(fā)動機為艦載機勾住阻攔索后某一時刻的情景，此時發(fā)動機的推力大小為的推力大小為F1.2105 N，減速的加速度，減速的加速度a120 m/s2，此時阻攔索夾角，此時阻攔索夾角106，空氣阻力和甲板阻力，空氣阻力和甲板阻力保持不變求此時阻攔索承受的張力大?。勘３植蛔兦蟠藭r阻攔索承受的張力大??？(已知：已知：sin 530.8，cos 530.

15、6)(2)艦載機受力分析如圖所示，其中艦載機受力分析如圖所示，其中FT為阻攔索的張力，為阻攔索的張力，F(xiàn)f為空氣和甲為空氣和甲板對艦載機的阻力，由牛頓第二定板對艦載機的阻力，由牛頓第二定律得律得2FTcos 53FfFma1艦載機僅受空氣阻力和甲板阻力時艦載機僅受空氣阻力和甲板阻力時Ffma0聯(lián)立可得聯(lián)立可得FT5105 N答案答案(1)1 102.5 m(2)5105 N1不論是超重、失重、完全失重，物體的重力都不變，只不論是超重、失重、完全失重，物體的重力都不變，只是是“視重視重”改變改變2物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)取決于加速度的方向，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)取決于加速度的方向，與速

16、度的大小和方向沒有關(guān)系下表列出了加速度方向與速度的大小和方向沒有關(guān)系下表列出了加速度方向與物體所處狀態(tài)的關(guān)系與物體所處狀態(tài)的關(guān)系.熱點二對超重、失重的理解熱點二對超重、失重的理解加速度加速度超重、失重超重、失重視重視重Fa0不超重、不失重不超重、不失重Fmga的方向豎直向上的方向豎直向上超重超重Fm(ga)a的方向豎直向下的方向豎直向下失重失重Fm(ga)ag，豎直向下，豎直向下完全失重完全失重F0【典例【典例2】在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為50 kg，電梯，電梯運動

17、過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖圖334所示，在這段時間內(nèi)下列說法中正確的是所示，在這段時間內(nèi)下列說法中正確的是()圖圖334答案答案D 反思總結(jié)反思總結(jié)判斷超重和失重現(xiàn)象的三個技巧判斷超重和失重現(xiàn)象的三個技巧1從受力的角度判斷從受力的角度判斷當物體受向上的拉力當物體受向上的拉力(或支持力或支持力)大于重力時，物體處于超大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)失重狀態(tài)2從加速度的角度判斷從加速度的角度判斷當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向

18、下的當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài)處于完全失重狀態(tài)3從速度變化角度判斷從速度變化角度判斷(1)物體向上加速或向下減速時，超重；物體向上加速或向下減速時，超重；(2)物體向下加速或向上減速時，失重物體向下加速或向上減速時，失重【跟蹤短訓】【跟蹤短訓】2如圖如圖335所示，是某同學站在力傳感器上，做下蹲所示，是某同學站在力傳感器上，做下蹲起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線，縱坐標為力起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線，縱坐標為力(單位為牛頓單位為牛頓)，橫坐標為時間

19、，橫坐標為時間(單位為秒單位為秒)由圖可知，該由圖可知，該同學的體重約為同學的體重約為650 N，除此以外，還可以得到的信息有，除此以外，還可以得到的信息有()圖圖335A該同學做了兩次下蹲該同學做了兩次下蹲起立的動作起立的動作B該同學做了一次下蹲該同學做了一次下蹲起立的動作，且下蹲后約起立的動作，且下蹲后約2 s起立起立C下蹲過程中人處于失重狀態(tài)下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)解析解析在在34 s下蹲過程中，先向下加速再向下減速，故下蹲過程中，先向下加速再向下減速，故人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)；在人先處于失重狀態(tài)后

20、處于超重狀態(tài)；在67 s起立過程起立過程中，先向上加速再向上減速，故人先處于超重狀態(tài)后處于中，先向上加速再向上減速，故人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)，選項失重狀態(tài)，選項A、C、D錯誤，錯誤，B正確正確答案答案B傳送帶模型傳送帶模型1水平傳送帶模型水平傳送帶模型 物理建模物理建模3.傳送帶模型滑板傳送帶模型滑板滑塊模型滑塊模型項目項目圖示圖示滑塊可能的運動情況滑塊可能的運動情況情景情景1(1)可能一直加速可能一直加速(2)可能先加速后勻速可能先加速后勻速項目項目圖示圖示滑塊可能的運動情況滑塊可能的運動情況情景情景2(1)v0v時，可能一直減速，也可時，可能一直減速，也可能先減速再勻速能先減速再勻

21、速(2)v0v返回時返回時速度為速度為v，當，當v04 N時，兩者發(fā)生相對滑動時，兩者發(fā)生相對滑動對小物體：對小物體：a1g1 m/s2對木板：對木板：F合合FmgMa2答案答案(1)4 N(2)2 m/s 即學即練即學即練2(2013江蘇卷，江蘇卷，14)如圖如圖339所示，將小砝碼所示，將小砝碼置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速置于桌面上的薄紙板上，用水平向右的拉力將紙板迅速抽出，砝碼的移動很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟抽出，砝碼的移動很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實驗若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為悉的慣性演示實驗若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和和m2，各接觸面間的動

22、摩擦因數(shù)均為，各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為.重力加速度為重力加速度為g.圖圖339(1)當紙板相對砝碼運動時，求紙板所受摩擦力的大小；當紙板相對砝碼運動時，求紙板所受摩擦力的大??；(2)要使紙板相對砝碼運動，求所需拉力的大小；要使紙板相對砝碼運動，求所需拉力的大??；(3)本實驗中，本實驗中，m10.5 kg，m20.1 kg，0.2，砝碼與，砝碼與紙板左端的距離紙板左端的距離d0.1 m，取，取g10 m/s2.若砝碼移動的距若砝碼移動的距離超過離超過l0.002 m，人眼就能感知為確保實驗成功，紙，人眼就能感知為確保實驗成功，紙板所需的拉力至少多大？板所需的拉力至少多大？解析解析(1)砝碼對紙

23、板的摩擦力砝碼對紙板的摩擦力f1m1g，桌面對紙板的摩，桌面對紙板的摩擦力擦力f2(m1m2)g，ff1f2，解得，解得f(2m1m2)g.(2)設(shè)砝碼的加速度為設(shè)砝碼的加速度為a1，紙板的加速度為，紙板的加速度為a2，則，則，f1m1a1，F(xiàn)f1f2m2a2，發(fā)生相對運動，發(fā)生相對運動a2a1, 解得解得F2(m1m2)g答案答案(1)(2m1m2)g(2)F2(m1m2)g(3) 22.4 N附：對應(yīng)高考題組附：對應(yīng)高考題組1(2011福建卷，福建卷，18)如圖所示，一不可伸長的輕質(zhì)細如圖所示，一不可伸長的輕質(zhì)細繩跨過定滑輪后，兩端分別懸掛質(zhì)量為繩跨過定滑輪后，兩端分別懸掛質(zhì)量為m1和和m

24、2的物的物體體A和和B.若滑輪有一定大小，質(zhì)量為若滑輪有一定大小，質(zhì)量為m且分布均勻，且分布均勻，滑輪轉(zhuǎn)動時與繩之間無相對滑動，不計滑輪與軸之滑輪轉(zhuǎn)動時與繩之間無相對滑動，不計滑輪與軸之間的摩擦設(shè)細繩對間的摩擦設(shè)細繩對A和和B的拉力大小分別為的拉力大小分別為T1和和T2，已知下列四個關(guān)于，已知下列四個關(guān)于T1的表達式中有一個是正確的表達式中有一個是正確的請你根據(jù)所學的物理知識，通過一定的分析，的請你根據(jù)所學的物理知識，通過一定的分析，判斷正確的表達式是判斷正確的表達式是() 答案答案C2(2011四川卷，四川卷，19)如圖是如圖是“神舟神舟”系列航天飛船返回艙系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全安全著一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全安全著陸需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回陸需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動，則艙做減速直線運動，則()A火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變小火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變