高三物理总复习 3.3牛顿运动定律的综合应用课件 鲁科版

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1、第三节牛顿运动定律的综合应用第三节牛顿运动定律的综合应用基础知识梳理基础知识梳理一、超重和失重一、超重和失重1视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的台秤上时，弹簧测力计或台秤的_称为视称为视重，视重大小等于测力计所受物体的重，视重大小等于测力计所受物体的_或台或台秤所受物体的秤所受物体的_2超重、失重和完全失重的比较超重、失重和完全失重的比较示数示数拉力拉力压力压力超重现象超重现象失重现象失重现象完全失重完全失重概念概念物体对支持物的物体对支持物的压力压力(或对悬挂或对悬挂物的拉力物的拉力)_ 物体所受重力的物体所受重力的现象现

2、象物体对支持物物体对支持物的压力的压力(或对悬或对悬挂物的拉挂物的拉力力)_物体物体所受重力的现所受重力的现象象物体对支持物压物体对支持物压力力(或对悬挂物或对悬挂物的拉力的拉力)_ 的现象的现象产生条产生条件件物体的加速度方物体的加速度方向向_物体的加速度物体的加速度方向方向_物体的加速度方物体的加速度方向向_，大小等于大小等于g列原理列原理式式Fmgma Fm(ga)mgFmaFm(ga)mgFmaF0运动状运动状态态加速上升、减速加速上升、减速下降下降加速下降、减加速下降、减速上升速上升无阻力的抛体运无阻力的抛体运动情况动情况大于大于竖直向上竖直向上小于小于竖直向下竖直向下等于零等于零竖

3、直向下竖直向下二、动力学中的临界问题二、动力学中的临界问题1临界问题临界问题临界问题是指物体的运动性质发生临界问题是指物体的运动性质发生_，要发，要发生而尚未发生改变时的状态此时运动物体的特生而尚未发生改变时的状态此时运动物体的特殊条件称为殊条件称为_2常见临界条件常见临界条件本章中常出现的临界条件为：本章中常出现的临界条件为：(1)地面、绳子或杆地面、绳子或杆的弹力为零；的弹力为零；(2)相对静止的物体间静摩擦力达到相对静止的物体间静摩擦力达到最大，通常在计算中取最大静摩擦力最大，通常在计算中取最大静摩擦力_滑滑动摩擦力动摩擦力突变突变临界条件临界条件等于等于课堂互动讲练课堂互动讲练一、对超

4、重、失重的理解一、对超重、失重的理解1产生条件：物体必须具有竖直方向上的加速度，产生条件：物体必须具有竖直方向上的加速度，而与运动速度的大小和方向无关，只与加速度的大而与运动速度的大小和方向无关，只与加速度的大小和方向有关若加速度方向向上，则处于超重状小和方向有关若加速度方向向上，则处于超重状态；若加速度方向向下，则处于失重状态；若加速态；若加速度方向向下，则处于失重状态；若加速度度ag(即方向向下、大小为即方向向下、大小为9.8 m/s2)，则处于完全，则处于完全失重状态失重状态2深化理解深化理解(1)在重力加速度恒定时，重力是一恒量，超重、失在重力加速度恒定时，重力是一恒量，超重、失重现象

5、只是重现象只是“视重视重”发生变化，而物体所受重力并发生变化，而物体所受重力并不变化不变化(2)凡是物体加速度方向与重力加速度方向相反时凡是物体加速度方向与重力加速度方向相反时物体处于超重状态，当物体出现超重状态时，对物体处于超重状态，当物体出现超重状态时，对重物的支持力重物的支持力(或拉力或拉力)的一部分与重物的重力相的一部分与重物的重力相平衡，另一部分提供重物与系统一起做加速运动平衡，另一部分提供重物与系统一起做加速运动所需的力，视重超出物体实际重力的部分一定等所需的力，视重超出物体实际重力的部分一定等于于ma.(3)物体加速度方向与重力加速度方向一致时，处物体加速度方向与重力加速度方向一

6、致时，处于失重状态当出现失重现象时，则重力有一部于失重状态当出现失重现象时，则重力有一部分提供重物加速运动所需要的力，剩余部分的重分提供重物加速运动所需要的力，剩余部分的重力则与支持力力则与支持力(或拉力或拉力)相平衡视重一定比物体相平衡视重一定比物体实际重力小实际重力小ma.(4)在失重状态中，如在失重状态中，如ag时，物体处于完全失重状时，物体处于完全失重状态，这时由重力所产生的一切现象消失如：两个态，这时由重力所产生的一切现象消失如：两个物块叠放在一起共同自由落体，上面物块对下面物物块叠放在一起共同自由落体，上面物块对下面物块将不产生压力；单摆停摆、天平无法测量物体质块将不产生压力；单摆

7、停摆、天平无法测量物体质量、浮力消失、液柱不再产生向下的压强等，但物量、浮力消失、液柱不再产生向下的压强等，但物体的重力不会因出现超重或失重而变化体的重力不会因出现超重或失重而变化3重力与视重的区别和联系重力与视重的区别和联系重力是由地球对物体的吸引而产生的，人们通常用重力是由地球对物体的吸引而产生的，人们通常用竖直悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的竖直悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的重力大小用这种方法测得的重力大小常称为重力大小用这种方法测得的重力大小常称为“视视重重”，其实质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的，其实质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的支持力支持力.运动情况运动情况

8、超重、失重超重、失重视重视重平衡状态平衡状态不超重、不失不超重、不失重重Fmg具有向上具有向上的加速度的加速度a超重超重Fm(ga)具有向下具有向下的加速度的加速度a失重失重Fm(ga)向下的加向下的加速度为速度为g完全失重完全失重F0即时应用即时应用1(2011年山东东营模拟年山东东营模拟)在升降电梯内的地面上在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图段时间内晓敏同学发现体重计示数如图331所示在这段时间内下列说

9、法中正确的是所示在这段时间内下列说法中正确的是()图图331A晓敏同学所受的重力变小了晓敏同学所受的重力变小了B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力支持力C电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动D电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向，方向一定竖直向下下解析：解析：选选D.晓敏在这段时间内处于失重状态，晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，的重力没有改变，A错误；晓敏对体重计的压错误；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与力与体

10、重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，反作用力，大小一定相等，B错误；以竖直向错误；以竖直向下为正方向，有：下为正方向，有：mgFma，即，即50g40g50a，解得，解得ag/5，方向竖直向下，但速度，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C错误，错误，D正确正确二、应用牛顿第二定律的步骤和思维方法二、应用牛顿第二定律的步骤和思维方法1应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体选出被研究的物体(2)分析物体

11、的受力情况和运动情况画好受力分分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程析图，明确物体的运动性质和运动过程(3)选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方程求解，必要时列方程求解，必要时还要对结果进行讨论还要对结果进行讨论特别提醒：特别提醒：(1)物体的运动情况是由所受的力及物体物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的运动的初始状态共同决定的(2)无

12、论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁桥梁”2应用牛顿第二定律解题的思维方法应用牛顿第二定律解题的思维方法(1)整体法和隔离法整体法和隔离法确定研究对象的最常用方法是整体法和隔离法，整确定研究对象的最常用方法是整体法和隔离法，整体法是把系统中的几个物体作为一个物体来处理，体法是把系统中的几个物体作为一个物体来处理，而隔离法是把一个系统而隔离法是把一个系统(或一个物体或一个物体)分为几个部分分为几个部分来处理来处理通常情况下，当把该定律应用于单一物体，或者是通常情况下，当把该定律应用于单一物体，或者是各个部分加速度完全相同的某系统时，定律的含义各个部

13、分加速度完全相同的某系统时，定律的含义并不难理解：并不难理解：m为物体或系统的质量，为物体或系统的质量，F为物体或为物体或系统所受到的所有外力的矢量和，而系统所受到的所有外力的矢量和，而a则为物体或则为物体或系统的加速度系统的加速度若将定律直接应用于各个部分加速度并不完全相同若将定律直接应用于各个部分加速度并不完全相同的某系统时，定律的表现形式为的某系统时，定律的表现形式为Fimiai；mi为为系统各部分的质量，系统各部分的质量，Fi为系统各部分所受到的来为系统各部分所受到的来自系统外部物体所施加的力的矢量和，而自系统外部物体所施加的力的矢量和，而ai则分别则分别为系统各部分的不尽相同的加速度

14、为系统各部分的不尽相同的加速度(2)合成法、分解法与正交分解法合成法、分解法与正交分解法若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动，一般根据平行四边形定则一般根据平行四边形定则(或三角形定则或三角形定则)用合成用合成法或分解法解题法或分解法解题若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动，一般用正交分解法解题通常有两种方速运动，一般用正交分解法解题通常有两种方法：法：分解力而不分解加速度通常以加速度分解力而不分解加速度通常以加速度a的方的方向为向为x轴正方向建立直角坐标系，将物体所受的轴正方向建立直角坐标

15、系，将物体所受的各个力分解在各个力分解在x轴和轴和y轴上，分别求得轴上，分别求得x轴和轴和y轴上轴上的合力的合力Fx合合和和Fy合合各个方向上的力分别产生各自各个方向上的力分别产生各自的加速度，列方程组求解的加速度，列方程组求解分解加速度若物体受几个互相垂直的力作用，分解加速度若物体受几个互相垂直的力作用，应用牛顿运动定律求解时，若分解的力太多，可应用牛顿运动定律求解时，若分解的力太多，可根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标根据物体受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度轴上而分解加速度a，得，得ax和和ay，根据牛顿第二，根据牛顿第二定律列方程组求解定律列方程组求解(3)分段

16、法分段法当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解方程求解即时应用即时应用2如图如图332所示，在箱内倾角为所示，在箱内倾角为的固定光滑的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木的木块求：块求：(1)箱以加速度箱以加速度a匀加速上升；匀加速上升；(2)箱以加速箱以加速度度a向左匀加速运动时，线对木块的拉力向左匀加速运动时，线对木块的拉力F1和斜面和斜面对木块的支持力对木块的支持力F2各为多大？各为多大？图图332解析

17、：解析：(1)a向上时，由于木块受的合外力竖直向向上时，由于木块受的合外力竖直向上，重力竖直向下，所以上，重力竖直向下，所以F1、F2的合力的合力F必然竖必然竖直向上如图甲所示，由牛顿第二定律得直向上如图甲所示，由牛顿第二定律得Fmgma，则，则Fm(ga)再由再由F1Fsin和和F2Fcos求解，得到求解，得到F1m(ga)sin，F2m(ga)cos.(2)a向左时，木块受到的三个力都不和加速度在一向左时，木块受到的三个力都不和加速度在一条直线上，必须用正交分解法可选择沿斜面方向条直线上，必须用正交分解法可选择沿斜面方向和垂直于斜面方向进行正交分解和垂直于斜面方向进行正交分解(同时正交分解

18、同时正交分解a)，如图乙所示，然后分别沿如图乙所示，然后分别沿x、y轴列方程求轴列方程求F1、F2.F1m(gsinacos)，F2m(gcosasin)答案：见解析答案：见解析经典题型探究经典题型探究超重和失重现象的考查超重和失重现象的考查 (2011年三明质检年三明质检)某位同学为了研究超重某位同学为了研究超重和失重现象，将重为和失重现象，将重为50 N的物体带到电梯中，并的物体带到电梯中，并将它放在水平放置的传感器上，电梯由启动到停将它放在水平放置的传感器上，电梯由启动到停止的过程中，测得重物的压力随时间变化的图象止的过程中，测得重物的压力随时间变化的图象如图如图333所示设在所示设在t

19、12 s和和t28 s时电梯的时电梯的速度分别为速度分别为v1和和v2，下列判断正确的是，下列判断正确的是()图图333A电梯上升了，电梯上升了，v1v2B电梯上升了，电梯上升了，v2v1C电梯下降了，电梯下降了，v1v2 D电梯下降了，电梯下降了，v2v1【思路点拨】【思路点拨】根据根据F-t图象的信息，结合运动图象的信息，结合运动过程的过程的v-t图象分析图象分析【解析】【解析】由图象可知，物体先处于超重状态由图象可知，物体先处于超重状态(加加速上升或减速下降速上升或减速下降)，考虑到电梯由启动开始，故，考虑到电梯由启动开始，故可以判断电梯加速上升；由压力随时间变化的图可以判断电梯加速上升

20、；由压力随时间变化的图象可知其象可知其v-t图象如图图象如图334所示，可知所示，可知v2v1.图图334【答案】【答案】B【规律总结】【规律总结】研究超重、失重问题要注意区研究超重、失重问题要注意区分分“视重视重”和和“实重实重”两个概念，涉及物体速两个概念，涉及物体速度、位移等问题时可借助度、位移等问题时可借助v-t图象或运动学方程图象或运动学方程分析分析动力学的极值、临界问题动力学的极值、临界问题 (2011年福建调研年福建调研)一个质量为一个质量为0.2 kg的小球用的小球用细绳吊在底角细绳吊在底角53的斜面顶端，如图的斜面顶端，如图335所所示斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行

21、，示斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以不计摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向左做加速运的加速度向左做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力(g取取10 m/s2)图图335【思路点拨】【思路点拨】当斜面向左做加速运动时，若加当斜面向左做加速运动时，若加速度较小，可能会出现什么情况？若加速度较大，速度较小，可能会出现什么情况？若加速度较大，可能会出现什么情况？若加速度较适中时，又会可能会出现什么情况？若加速度较适中时，又会出现什么情况？出现什么情况？【解析】【解析】令小球处在离开斜面的临界状态令小球处在离开斜面的临界状态(N刚

22、刚好为零好为零)时，斜面向左的加速度为时，斜面向左的加速度为a0，此时对小球，此时对小球进行受力分析，有进行受力分析，有mgcotma0所以所以a0gcot7.5 m/s2因为因为a10 m/s2a0，所以小球离开斜面，所以小球离开斜面(如图如图336所示所示)而向左加速而向左加速图图336【答案】【答案】2.83 N0【规律总结】【规律总结】解决临界和极值问题时，首先解决临界和极值问题时，首先做好受力分析，利用极限法将某一物理量推到做好受力分析，利用极限法将某一物理量推到极大或极小，找出临界状态，再根据牛顿运动极大或极小，找出临界状态，再根据牛顿运动定律分析求解定律分析求解 (满分样板满分样

23、板14分分)一名消防员在模拟演习训一名消防员在模拟演习训练中，沿着长为练中，沿着长为12 m的竖直立在地面上的钢管往的竖直立在地面上的钢管往下滑，这名消防员质量为下滑，这名消防员质量为60 kg，他从钢管顶端由，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为零，如果加速下滑时加速度的大小是减度恰好为零，如果加速下滑时加速度的大小是减速下滑时加速度大小的两倍，下滑的总时间是速下滑时加速度大小的两倍，下滑的总时间是3 s，取取g10 m/s2.求：求：(1)该消防员下滑过程中的最大速度为多少？该消防员下滑过程中的最大速度为多少？(2)加速

24、下滑和减速下滑时消防队员与钢管间的摩加速下滑和减速下滑时消防队员与钢管间的摩擦力擦力f1与与f2之比？之比？动力学的多过程问题动力学的多过程问题【思路点拨】【思路点拨】解决此题关键是以下两点：解决此题关键是以下两点：(1)消防员的运动分几个阶段消防员的运动分几个阶段(2)加速下滑和减速下滑的受力及加速度情况加速下滑和减速下滑的受力及加速度情况解题样板解题样板(1)根据题意，作出消防员下滑过程的根据题意，作出消防员下滑过程的v-t图象如图象如图图337所示所示图图337【答案答案】(1)8 m/s(2)1 7【规律总结】【规律总结】对于物体运动的多过程题目，对于物体运动的多过程题目，在分析物体的运动过程中，一定弄清整个运动在分析物体的运动过程中，一定弄清整个运动过程中物体的加速度是否相同，若不同，必须过程中物体的加速度是否相同，若不同，必须分段处理，加速度改变时的瞬时速度即是前后分段处理，加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量分析受力时要注意前后过程中过程的联系量分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化哪些力发生了变化，哪些力没发生变化