2020届高考物理总复习课件：第3章牛顿运动定律专题讲座三牛顿运动定律的综合应用课件教科版.pdf

《2020届高考物理总复习课件：第3章牛顿运动定律专题讲座三牛顿运动定律的综合应用课件教科版.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理总复习课件：第3章牛顿运动定律专题讲座三牛顿运动定律的综合应用课件教科版.pdf（60页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、专题讲座三 牛顿运动定律的综合应用专题讲座三 牛顿运动定律的综合应用 核心探究核心探究 演练提升演练提升 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 超重与失重考点一 超重与失重 1.1.物体的超、失重物体的超、失重 2.2.判断超重和失重现象的三个技巧判断超重和失重现象的三个技巧 (1)(1)从受力的角度判断从受力的角度判断 当物体受向上的拉力当物体受向上的拉力( (或支持力或支持力) )大于重力时大于重力时, ,物体处于超重状态物体处于超重状态; ;小于重力时小于重力时 处于失重状态处于失重状态, ,等于零时处于完全失重状态等于零时处于完全失重状态. . (2)(2)从加速

2、度的角度判断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向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态. . (3)(3)从速度变化角度判断从速度变化角度判断 物体向上加速或向下减速时物体向上加速或向下减速时, ,超重超重. . 物体向下加速或向上减速时物体向下加速或向上减速时, ,失重失重. . 3.3.超重和失重现象的两点说明超重和失重现象的两点说明 (1)(1)不论超重、失重或完全失重不论超重、失重或完全失重, ,物体的重力都不变

3、物体的重力都不变, ,只是只是“视重视重”改变改变. . (2)(2)当物体处于完全失重状态时当物体处于完全失重状态时, ,重力只有使物体产生重力只有使物体产生a=ga=g的加速度效果的加速度效果, ,不再不再 有其他效果有其他效果. .此时此时, ,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失, ,如物体悬浮如物体悬浮 空中、天平失效、液体不再产生压强和浮力、空中、天平失效、液体不再产生压强和浮力、“天宫二号天宫二号”中的航天员躺着中的航天员躺着 和站着睡觉一样舒服等和站着睡觉一样舒服等. . 【典例典例1 1】 (2018(2018南京金陵中学模拟南京金

4、陵中学模拟) )图图( (甲甲) )是某人站在力传感器上做下蹲、是某人站在力传感器上做下蹲、 起跳动作的示意图起跳动作的示意图, ,中间的点表示人的重心中间的点表示人的重心. .图图( (乙乙) )是根据传感器采集到的数据是根据传感器采集到的数据 画出的力画出的力时间图线时间图线. .两图中两图中a ag g各点均对应各点均对应, ,其中有几个点在图其中有几个点在图( (甲甲) )中没有画中没有画 出出. .取重力加速度取重力加速度g=10 m/sg=10 m/s2 2. .根据图像分析可知根据图像分析可知( ( ) ) B B A.A.人的重力为人的重力为1 500 N1 500 N B.c

5、B.c点位置人处于超重状态点位置人处于超重状态 C.eC.e点位置人处于失重状态点位置人处于失重状态 D.dD.d点的加速度小于点的加速度小于f f点的加速度点的加速度 核心点拨核心点拨 (1)(1)力传感器上显示的是压力力传感器上显示的是压力, ,静止时重力等于压力的大小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只有比较合力的大小才能比较加速度的大小. . (2)(2)压力大于重力就是超重压力大于重力就是超重, ,压力小于重力就是失重压力小于重力就是失重. . 【典例典例2 2】 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯摩天大楼中一部直通高层的客运电梯, ,行程超过百米行

6、程超过百米. .电梯的简化模电梯的简化模 型如图型如图1 1所示所示. .考虑安全、舒适、省时等因素考虑安全、舒适、省时等因素, ,电梯的加速度电梯的加速度a a随时间随时间t t变化的变化的. .已已 知电梯在知电梯在t=0t=0时由静止开始上升时由静止开始上升,a-t,a-t图像如图图像如图2 2所示所示. .电梯总质量电梯总质量m=2.0m=2.010103 3 kg. kg. 忽略一切阻力忽略一切阻力, ,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. . (1)(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力求电梯在上升过程中受到的最大拉力F F1 1和最小拉力和最小拉力F F

7、2 2; ; 解析解析: :(1)(1)电梯向上做匀加速运动时拉力最大电梯向上做匀加速运动时拉力最大, , 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F F1 1-mg=ma-mg=ma1 1 所以所以F F1 1=mg+ma=mg+ma1 1=2.0=2.010103 3(10+1.0) N(10+1.0) N =2.2=2.210104 4 N N 电梯向上做匀减速运动时拉力最小电梯向上做匀减速运动时拉力最小, , 由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得mg-Fmg-F2 2=ma=ma2 2 故故F F2 2=mg-ma=mg-ma2 2=2.0=2.010103 3(10-1.0) N(10-1.0)

8、 N =1.8=1.810104 4 N. N. 答案答案: :(1)2.2(1)2.210104 4 N N 1.81.810104 4 N N (2)(2)类比是一种常用的研究方法类比是一种常用的研究方法. .对于直线运动对于直线运动, ,教科书中讲解了由教科书中讲解了由v-tv-t图像求位图像求位 移的方法移的方法. .请你借鉴此方法请你借鉴此方法, ,对比加速度和速度的定义对比加速度和速度的定义, ,根据图根据图2 2所示所示a-ta-t图像图像, ,求求 电梯在第电梯在第1 s1 s内的速度改变量内的速度改变量vv1 1和第和第2 s2 s末的速率末的速率v v2 2; ; 答案答案

9、: :(2)0.5 m/s(2)0.5 m/s 1.5 m/s 1.5 m/s (3)(3)求电梯以最大速率上升时求电梯以最大速率上升时, ,拉力做功的功率拉力做功的功率P;P;再求在再求在0 011 s11 s时间内时间内, ,拉力和拉力和 重力对电梯所做的总功重力对电梯所做的总功W.W. 答案答案: :(3)2.0(3)2.010105 5 W W 1.01.010105 5 J J 多维训练多维训练 1.1. 由由“视重视重”判断超重、失重现象判断超重、失重现象 ( (多选多选) )如图所示是某同学站在力传感器如图所示是某同学站在力传感器 上做下蹲上做下蹲起立的动作时记录的压力起立的动作

10、时记录的压力F F随时间随时间t t变化的图线变化的图线. .由图线可知该同由图线可知该同 学学( ( ) ) A.A.体重约为体重约为650 N650 N B.B.做了两次下蹲做了两次下蹲起立的动作起立的动作 C.C.做了一次下蹲做了一次下蹲起立的动作起立的动作, ,且下蹲后约且下蹲后约2 s2 s起立起立 D.D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态 ACAC 解析解析: :当该同学站在力传感器上静止不动时当该同学站在力传感器上静止不动时, ,其合力为零其合力为零, ,即压力示数等于该即压力示数等于该 同学的体重同学的体重, ,由图线可知由图线可知,

11、 ,该同学的体重约为该同学的体重约为650 N,A650 N,A正确正确; ;每次下蹲每次下蹲, ,该同学该同学 都将经历先向下做加速都将经历先向下做加速( (加速度方向向下加速度方向向下) )、后减速、后减速( (加速度方向向上加速度方向向上) )的运的运 动动, ,即先经历失重状态即先经历失重状态, ,后经历超重状态后经历超重状态, ,示数示数F F先小于体重先小于体重, ,后大于体重后大于体重; ;每每 次起立次起立, ,该同学都将经历先向上做加速该同学都将经历先向上做加速( (加速度方向向上加速度方向向上) )、后减速、后减速( (加速度加速度 方向向下方向向下) )的运动的运动, ,

12、即先经历超重状态即先经历超重状态, ,后经历失重状态后经历失重状态, ,示数示数F F先大于体重先大于体重, , 后小于体重后小于体重. .由图线可知由图线可知,C,C正确正确,B,D,B,D错误错误. . 2.2. 超重、失重问题的分析和计算超重、失重问题的分析和计算 空中缆车是旅游景点给游客准备的上山和空中缆车是旅游景点给游客准备的上山和 进行空中参观的交通工具进行空中参观的交通工具, ,如图所示如图所示, ,一质量为一质量为m m的游客乘坐空中缆车沿着坡度的游客乘坐空中缆车沿着坡度 为为3030的钢绳索上行的钢绳索上行. .开始时缆车平稳匀速上行开始时缆车平稳匀速上行, ,由于故障由于故

13、障, ,缆车以缆车以a= a= 的加速的加速 度减速上行度减速上行, ,下列判断中正确的是下列判断中正确的是( ( ) ) A.A.缆车平稳匀速上行和减速上行时缆车平稳匀速上行和减速上行时, ,缆车对游客的摩擦力平行钢绳索向上缆车对游客的摩擦力平行钢绳索向上 B.B.缆车平稳匀速上行和减速上行时缆车平稳匀速上行和减速上行时, ,游客对缆车的作用力均竖直向下游客对缆车的作用力均竖直向下 C.C.缆车减速上行时缆车减速上行时, ,缆车对游客的作用力比平稳匀速上行时的大缆车对游客的作用力比平稳匀速上行时的大 D.D.缆车减速上行时缆车减速上行时, ,缆车对游客的支持力比平稳匀速上行时的小缆车对游客的

14、支持力比平稳匀速上行时的小 D D 2 g 考点二 应用整体法与隔离法处理连接体问题考点二 应用整体法与隔离法处理连接体问题 1.1.方法选取方法选取 (1)(1)整体法的选取原则整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度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且不需要求物体之间的作用力, ,则可以则可以 把它们看成一个整体把它们看成一个整体, ,分析整体受到的合外力分析整体受到的合外力, ,应用牛顿第二定律求出加速度应用牛顿第二定律求出加速度 ( (或其他未知量或其他未知量).). (2)(2)隔离法的选取原则隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同若

15、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应用牛顿第二定律列方程求解. . (3)(3)整体法、隔离法的交替运用整体法、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且需要求物体之间的作用力, ,则可以选则可以选 用整体法求出加速度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然后再用隔离法选取合适的研究对象, ,应用牛顿第二定应用牛顿第二定 律求作用力律求作用

16、力. .即即“先整体求加速度先整体求加速度, ,后隔离求内力后隔离求内力”. . 2.2.连接体问题的具体类型连接体问题的具体类型 (1)(1)通过滑轮和绳的连接体问题通过滑轮和绳的连接体问题: :若要求绳的拉力若要求绳的拉力, ,绳跨过定滑轮绳跨过定滑轮, ,连接的两物连接的两物 体虽然加速度大小相同但方向不同体虽然加速度大小相同但方向不同, ,故采用隔离法故采用隔离法. . (2)(2)水平面上的连接体问题水平面上的连接体问题: :这类问题一般多是连接体这类问题一般多是连接体( (系统系统) )中各物体保持相中各物体保持相 对静止对静止, ,即具有相同的加速度即具有相同的加速度. .解题时

17、解题时, ,一般整体法、隔离法交替应用一般整体法、隔离法交替应用. . (3)(3)斜面体及其上面物体组成的系统的问题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而斜面体相对于地面静止时, ,解题时一般采用隔离法分析解题时一般采用隔离法分析; ;若物体随斜面体共若物体随斜面体共 同加速运动同加速运动, ,一般整体法、隔离法交替应用一般整体法、隔离法交替应用. . 【典例典例3 3】 ( (多选多选) )质量分别为质量分别为M M和和m m的物块形状大小均相同的物块形状大小均相同, ,将它们通过轻绳将它们通过轻绳

18、 跨过光滑定滑轮连接跨过光滑定滑轮连接, ,如图如图( (甲甲) )所示所示, ,绳子平行于倾角为绳子平行于倾角为的斜面的斜面,M,M恰好能静恰好能静 止在斜面上止在斜面上, ,不考虑不考虑M,mM,m与斜面之间的摩擦与斜面之间的摩擦. .若互换两物块位置若互换两物块位置, ,按图按图( (乙乙) )放置放置, , 然后释放然后释放M,M,斜面仍保持静止斜面仍保持静止. .则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) ) A.A.轻绳的拉力等于轻绳的拉力等于MgMg B.B.轻绳的拉力等于轻绳的拉力等于mgmg C.MC.M运动的加速度大小为运动的加速度大小为(1-sin )g(1-sin

19、)g D.MD.M运动的加速度大小为运动的加速度大小为 g g Mm M BCBC 核心点拨核心点拨 (1)M (1)M和和m m一起加速时一起加速时, ,求它们的加速度时以整体为研究对象比求它们的加速度时以整体为研究对象比 较快捷较快捷. . (2)(2)求轻绳的拉力求轻绳的拉力, ,适合隔离适合隔离M M或或m m为研究对象为研究对象. . 解析解析: :M M静止在斜面上时静止在斜面上时, ,对对M M由平衡条件有由平衡条件有Mgsin =mg;Mgsin =mg;互换位置后互换位置后, ,对对M M和和m m 组成的系统有组成的系统有Mg-mgsin =(M+m)a,Mg-mgsin

20、=(M+m)a,解得解得a=(1-sin )g,a=(1-sin )g,对对m m有有T-mgsin =T-mgsin = ma,ma,解得解得T=mg,T=mg,故故A,DA,D错误错误,B,C,B,C正确正确. . 【例题拓展】【例题拓展】 在典例在典例3 3图图( (乙乙) )中中, ,若保持质量为若保持质量为m m的物块相对于斜面位置不动的物块相对于斜面位置不动, , 则应使斜面体由静止开始沿水平方向运动则应使斜面体由静止开始沿水平方向运动, ,试确定斜面体的运动情况试确定斜面体的运动情况( (设滑轮设滑轮 足够小足够小).). 方法技巧方法技巧 解决滑轮类连接体问题的注意要点解决滑轮

21、类连接体问题的注意要点 (1)(1)细绳跨过滑轮时细绳跨过滑轮时, ,绳中各处张力处处相同绳中各处张力处处相同. . (2)(2)两物体通过定滑轮连接时两物体通过定滑轮连接时, ,其速度、加速度大小相等其速度、加速度大小相等, ,方向不同方向不同; ;两物体通两物体通 过动滑轮连接时过动滑轮连接时, ,绳对滑轮的作用力绳对滑轮的作用力F2T(TF2T(T为绳的张力为绳的张力),),两物体间位移、速两物体间位移、速 度、加速度关系由几何关系确定度、加速度关系由几何关系确定. . 多维训练多维训练 1 1.滑轮类的连接体问题滑轮类的连接体问题 如图所示如图所示, ,一根轻绳跨过光滑定滑轮一根轻绳跨

22、过光滑定滑轮, ,两端分别系一两端分别系一 个质量为个质量为m m1 1,m,m2 2的物块的物块.m.m1 1放在地面上放在地面上,m,m2 2离地面有一定高度离地面有一定高度. .当当m m2 2的质量不同时的质量不同时, , m m1 1的加速度的加速度a a的大小也将随之改变的大小也将随之改变. .以下四个图像以下四个图像, ,最能准确反映最能准确反映a a与与m m2 2间的关系间的关系 的是的是( ( ) ) D D 2.2. 水平面上的连接体问题水平面上的连接体问题 (2018(2018吉林长春质检吉林长春质检) )如图所示如图所示, ,质量均为质量均为m m的的A,BA,B 两

23、物块置于水平地面上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块与地面间的动摩擦因数均为,物块间用一恰好伸物块间用一恰好伸 直的水平轻绳相连直的水平轻绳相连, ,现用水平力现用水平力F F向右拉物块向右拉物块A,A,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦假设最大静摩擦力等于滑动摩擦 力力, ,重力加速度为重力加速度为g.g.下列说法中不正确的是下列说法中不正确的是( ( ) ) A.A.当当02mgF2mg时时, ,绳中拉力等于绳中拉力等于 D.D.无论无论F F多大多大, ,绳中拉力都不可能等于绳中拉力都不可能等于 2 F 3 F D D 3 3.斜面上的连接体问题斜面上的连接体问题 (2

24、018(2018山东济南调研山东济南调研) )如图所示如图所示, ,物体物体A A和和B B叠放在固叠放在固 定光滑斜面上定光滑斜面上,A,B,A,B的接触面与斜面平行的接触面与斜面平行. .当当A,BA,B以相同的速度沿斜面向上运动时以相同的速度沿斜面向上运动时, , 关于物体关于物体A A的受力个数的受力个数, ,正确的是正确的是( ( ) ) A.2 A.2 B.3 B.3 C.4 C.4 D.5D.5 B B 解析解析: :由于由于A,BA,B一起运动一起运动, ,加速度相同加速度相同, ,以以A,BA,B整体为研究对象整体为研究对象, ,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 (m(mA

25、A+m+mB B)gsin =(m)gsin =(mA A+m+mB B)a,)a,即即a=gsin ,a=gsin ,隔离隔离B B物体物体, ,设设A A对对B B的摩擦力沿斜面向下的摩擦力沿斜面向下, , 大小为大小为f,f,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得f+mf+mB Bgsin =mgsin =mB Ba,a,则则f=0,f=0,故故A,BA,B间无摩擦力间无摩擦力, ,物体物体A A受受 重力、斜面的支持力、重力、斜面的支持力、B B对对A A的压力共的压力共3 3个力个力, ,选项选项B B正确正确. . 考点三 动力学中的图像问题考点三 动力学中的图像问题 1.1.常见四类动

26、力学图像及解题办法常见四类动力学图像及解题办法 加速度加速度, ,分析每一时间段的运动性质分析每一时间段的运动性质 2.2.解题策略解题策略 (1)(1)问题实质是力与运动的关系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、解题的关键在于弄清图像斜率、截距、交点、 拐点、面积的物理意义拐点、面积的物理意义. . (2)(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式应用物理规律列出与图像对应的函数方程式, ,进而明确进而明确“图像与公式图像与公式”“”“图图 像与物体像与物体”间的关系间的关系, ,以便对有关物理问题作出准确判断以便对有关物理问题作出准确判断. . 【典例典

27、例4 4】 ( (多选多选) )某同学为了测定木块与斜面间的动摩擦因数某同学为了测定木块与斜面间的动摩擦因数, ,他用测速仪研他用测速仪研 究木块在斜面上的运动情况究木块在斜面上的运动情况, ,装置如图装置如图( (甲甲) )所示所示. .他使木块以初速度他使木块以初速度v v0 0=4 m/s=4 m/s的的 速度沿倾角速度沿倾角=30=30的斜面上滑紧接着下滑至出发点的斜面上滑紧接着下滑至出发点, ,并同时开始记录数据并同时开始记录数据, ,结结 果电脑只绘出了木块从开始上滑至最高点的果电脑只绘出了木块从开始上滑至最高点的v-tv-t图线如图图线如图( (乙乙) )所示所示.g.g取取10

28、 m/s10 m/s2 2, , 则根据题意计算出的下列物理量正确的是则根据题意计算出的下列物理量正确的是( ( ) ) A.A.上滑过程中木块的加速度的大小上滑过程中木块的加速度的大小a a1 1=8 m/s=8 m/s2 2 B.B.木块与斜面间的动摩擦因数木块与斜面间的动摩擦因数= C.C.木块回到出发点时的速度大小木块回到出发点时的速度大小v=2 m/sv=2 m/s D.D.木块经木块经2 s2 s返回出发点返回出发点 ABCABC 3 5 核心点拨核心点拨 (1)v-t(1)v-t图像的斜率表示加速度图像的斜率表示加速度, ,结合在上滑过程中木块的受力情况结合在上滑过程中木块的受力

29、情况, , 根据牛顿第二定律可求出木块与斜面间的动摩擦因数根据牛顿第二定律可求出木块与斜面间的动摩擦因数. (2)(2)求出了动摩擦因数求出了动摩擦因数,要判断木块能否沿斜面向下滑要判断木块能否沿斜面向下滑, ,若能若能, ,由牛顿第二定律和运由牛顿第二定律和运 动学规律可以求出下滑过程的加速度、时间、末速度等动学规律可以求出下滑过程的加速度、时间、末速度等. . 方法技巧方法技巧 处理动力学图像问题的两个注意点处理动力学图像问题的两个注意点 (1)(1)对于相对复杂的图像对于相对复杂的图像, ,应首先将物体的运动过程与图像一一对应起来应首先将物体的运动过程与图像一一对应起来. . (2)(2

30、)无论是哪种图像相关的问题无论是哪种图像相关的问题, ,都要先对物体受力分析都要先对物体受力分析, ,再分析其运动过程再分析其运动过程. . 【典例典例5 5】 (2014(2014全国全国卷卷,24),24)20122012年年1010月月, ,奥地利极限运动员菲利克斯奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳鲍姆加特纳 乘气球升至约乘气球升至约39 km39 km的高空后跳下的高空后跳下, ,经过经过4 4分分2020秒到达距地面约秒到达距地面约1.5 km1.5 km高度处高度处, ,打开降落伞打开降落伞 并成功落地并成功落地, ,打破了跳伞运动的多项世界纪录打破了跳伞运动的多项世界纪录. .取

31、重力加速度的大小取重力加速度的大小g=10 m/sg=10 m/s2 2. . (1)(1)若忽略空气阻力若忽略空气阻力, ,求该运动员从静止开始下落至求该运动员从静止开始下落至1.5 km1.5 km高度处所需的时间及其在此处高度处所需的时间及其在此处 速度的大小速度的大小; ; 解析解析: :(1)(1)设该运动员从开始自由下落至设该运动员从开始自由下落至1.5 km1.5 km高度处的时间为高度处的时间为t,t,下落距离为下落距离为s,s,在在1.5 km1.5 km 高度处的速度大小为高度处的速度大小为v.v.根据运动学公式有根据运动学公式有 v=gt, v=gt, s= gts= g

32、t2 2, , 根据题意有根据题意有s=3.9s=3.910104 4 m-1.5 m-1.510103 3 m, m, 联立式得联立式得t87 s, t87 s, v=8.7v=8.710102 2 m/s. m/s. 1 2 答案答案: :(1)87 s(1)87 s 8.78.710102 2 m/s m/s (2)(2)实际上实际上, ,物体在空气中运动时会受到空气的阻力物体在空气中运动时会受到空气的阻力, ,高速运动时所受阻力的高速运动时所受阻力的 大小可近似表示为大小可近似表示为f=kvf=kv2 2, ,其中其中v v为速率为速率,k,k为阻力系数为阻力系数, ,其数值与物体的形

33、状、其数值与物体的形状、 横截面积及空气密度有关横截面积及空气密度有关. .已知该运动员在某段时间内高速下落的已知该运动员在某段时间内高速下落的v-tv-t图像如图像如 图所示图所示. .若该运动员和所带装备的总质量若该运动员和所带装备的总质量m=100 kg,m=100 kg,试估算该运动员在达到最试估算该运动员在达到最 大速度时所受阻力的阻力系数大速度时所受阻力的阻力系数.(.(结果保留结果保留1 1位有效数字位有效数字) ) 答案答案: :(2)0.008 kg/m(2)0.008 kg/m 多维训练多维训练 1 1.由由v-tv-t图像分析受力图像分析受力 如图如图( (甲甲) )所示

34、所示, ,在木箱内粗糙斜面上静止一个质量为在木箱内粗糙斜面上静止一个质量为m m 的物体的物体, ,木箱竖直向上运动的速度木箱竖直向上运动的速度v v与时间与时间t t的变化规律如图的变化规律如图( (乙乙) )所示所示, ,物体始物体始 终相对斜面静止终相对斜面静止, ,斜面对物体的支持力和摩擦力分别为斜面对物体的支持力和摩擦力分别为N N和和f,f,则下列说法正确则下列说法正确 的是的是( ( ) ) A.A.在在0 0t t1 1时间内时间内,N,N增大增大,f,f减小减小 B.B.在在0 0t t1 1时间内时间内,N,N减小减小,f,f增大增大 C.C.在在t t1 1t t2 2时

35、间内时间内,N,N增大增大,f,f增大增大 D.D.在在t t1 1t t2 2时间内时间内,N,N减小减小,f,f减小减小 D D 解析解析: :在在0 0t t1 1时间内时间内, ,根据速度根据速度时间图线知时间图线知, ,物体做加速运动物体做加速运动, ,加速度逐加速度逐 渐减小渐减小. .设斜面倾角为设斜面倾角为,对物体研究对物体研究, ,在竖直方向上有在竖直方向上有Ncos +fsin -Ncos +fsin - mg=ma,Nsin =fcos ,mg=ma,Nsin =fcos ,因加速度减小因加速度减小, ,则支持力则支持力N N和摩擦力和摩擦力f f减小减小, ,在在t t

36、1 1 t t2 2时间内时间内, ,根据速度根据速度时间图线知时间图线知, ,物体做减速运动物体做减速运动, ,加速度逐渐增大加速度逐渐增大. .对物对物 体研究体研究, ,在竖直方向上有在竖直方向上有mg-(Ncos +fsin )=ma,Nsin =fcos ,mg-(Ncos +fsin )=ma,Nsin =fcos ,因因 加速度逐渐增大加速度逐渐增大, ,则支持力则支持力N N和摩擦力和摩擦力f f逐渐减小逐渐减小, ,选项选项D D正确正确,A,B,C,A,B,C错误错误. . 2.2. 由由F-tF-t图像分析运动图像分析运动 在图在图( (甲甲) )所示的水平面上所示的水平

37、面上, ,用水平力用水平力F F拉物块拉物块, ,若若F F按按 图图( (乙乙) )所示的规律变化所示的规律变化. .设设F F的方向为正方向的方向为正方向, ,则物块的速度则物块的速度- -时间图像可能正时间图像可能正 确的是确的是( ( ) ) A A 考点四 动力学中的临界与极值问题考点四 动力学中的临界与极值问题 1.1.动力学中的临界极值问题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当物体运动的加速度不同时, ,物体有物体有 可能处于不同的状态可能处于不同的状态, ,特别是题目中出现特别是题目中出现“最

38、大最大”“”“最小最小”“”“刚好刚好”等词语等词语 时时, ,往往会有临界值出现往往会有临界值出现. . 2.2.产生临界问题的条件产生临界问题的条件 (1)(1)两物体脱离的临界条件两物体脱离的临界条件: :弹力弹力N=0,N=0,加速度相同加速度相同, ,速度相同速度相同. . (2)(2)相对滑动的临界条件相对滑动的临界条件: :两物体相接触且处于相对静止时两物体相接触且处于相对静止时, ,常存在着静摩擦常存在着静摩擦 力力, ,静摩擦力达到最大值静摩擦力达到最大值. . (3)(3)绳子拉断与松弛的临界条件绳子拉断与松弛的临界条件: :绳子断时绳子断时, ,绳中张力等于它所能承受的最

39、大绳中张力等于它所能承受的最大 张力张力, ,绳子松弛时绳子松弛时, ,张力张力T=0.T=0. 3.3.临界问题的常用解法临界问题的常用解法 (1)(1)极限法极限法: :把物理问题把物理问题( (或过程或过程) )推向极端推向极端, ,从而使临界现象从而使临界现象( (或状态或状态) )暴露出暴露出 来来, ,以达到正确解决问题的目的以达到正确解决问题的目的. . (2)(2)假设法假设法: :临界问题存在多种可能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中可能出现临界条件, ,也可能不出现临界条件时也可能不出现临界条

40、件时, ,往往用假设法解决问题往往用假设法解决问题. . (3)(3)数学方法数学方法: :将物理过程转化为数学公式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根据数学表达式解出临界条件. . 【典例【典例6 6】 (2018(2018安徽合肥一中月考安徽合肥一中月考) )如图所示如图所示, ,钢铁构件钢铁构件A,BA,B叠放在卡车的水平叠放在卡车的水平 底板上底板上, ,卡车底板和卡车底板和B B间动摩擦因数为间动摩擦因数为1 1,A,B,A,B间动摩擦因数为间动摩擦因数为2 2,1 12 2, ,卡车卡车 刹车的最大加速度为刹车的最大加速度为a,aa,a1 1g,g,可以认为最

41、大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等. . 卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时, ,要求其刹车后在要求其刹车后在s s0 0距离内能安全停下距离内能安全停下, , 则卡车行驶的速度不能超过则卡车行驶的速度不能超过( ( ) ) 核心点拨核心点拨 (1) (1)要求卡车安全停下是指要求卡车安全停下是指A,BA,B相对卡车静止相对卡车静止, ,不发生相对滑动不发生相对滑动. . (2)(2)相互接触的物体相对滑动的临界条件是摩擦力达最大值相互接触的物体相对滑动的临界条件是摩擦力达最大值. . C C 方法技巧方法技巧 叠加体系

42、统临界问题的求解思路叠加体系统临界问题的求解思路 【典例典例7 7】 (2013(2013山东卷山东卷,22),22)如图所示如图所示, ,一质量一质量m=0.4 kgm=0.4 kg的小物块的小物块, ,以以v v0 0=2 m/s=2 m/s 的初速度的初速度, ,在与斜面成某一夹角的拉力在与斜面成某一夹角的拉力F F作用下作用下, ,沿斜面向上做匀加速运动沿斜面向上做匀加速运动, ,经经t=t= 2 s2 s的时间物块由的时间物块由A A点运动到点运动到B B点点,A,B,A,B之间的距离之间的距离L=10 m.L=10 m.已知斜面倾角已知斜面倾角=30=30, , 物块与斜面之间的动

43、摩擦因数物块与斜面之间的动摩擦因数= .= .重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. . 3 3 (1)(1)求物块加速度的大小及到达求物块加速度的大小及到达B B点时速度的大小点时速度的大小. . 解析解析: :(1)(1)设物块加速度的大小为设物块加速度的大小为a,a,到达到达B B点时速度的大小为点时速度的大小为v vB B, ,由运动学公由运动学公 式得式得 L=vL=v0 0t+ att+ at2 2 v vB B=v=v0 0+at +at 联立式联立式, ,代入数据得代入数据得 a=3 m/sa=3 m/s2 2 v vB B=8 m/s. =8 m/s.

44、 1 2 答案答案: :(1)3 m/s(1)3 m/s2 2 8 m/s8 m/s (2)(2)拉力拉力F F与斜面的夹角多大时与斜面的夹角多大时, ,拉力拉力F F最小最小? ?拉力拉力F F的最小值是多少的最小值是多少? ? 多维训练多维训练 1 1. . 脱离的临界条件脱离的临界条件 (2018(2018辽宁沈阳模拟辽宁沈阳模拟) )如图如图1 1所示所示,m,mA A= = 4.0 kg,m4.0 kg,mB B=2.0 kg,A=2.0 kg,A和和B B紧靠着放在光滑水平面上紧靠着放在光滑水平面上, ,从从t=0t=0时刻起时刻起, ,对对B B施加向右施加向右 的水平恒力的水平

45、恒力F F2 2=4.0 N,=4.0 N,同时对同时对A A施加向右的水平变力施加向右的水平变力F F1 1,F,F1 1变化规律如图变化规律如图2 2所示所示. . 下列相关说法中正确的是下列相关说法中正确的是( ( ) ) C C A.A.当当t=0t=0时时,A,B,A,B物体加速度分别为物体加速度分别为a aA A=5 m/s=5 m/s2 2,a,aB B=2 m/s=2 m/s2 2 B.AB.A物体做加速度减小的加速运动物体做加速度减小的加速运动,B,B物体做匀加速运动物体做匀加速运动 C.t=12 sC.t=12 s时刻时刻A,BA,B将分离将分离, ,分离时加速度均为分离时

46、加速度均为a=2 m/sa=2 m/s2 2 D.A,BD.A,B分离前后分离前后,A,A物体加速度变化规律相同物体加速度变化规律相同 2.2. 相对滑动的临界条件相对滑动的临界条件 (2018(2018湖北四地七校联考湖北四地七校联考) )如图所示如图所示, ,水平地面上有一水平地面上有一 车厢车厢, ,车厢内固定的平台通过相同的弹簧把相同的物块车厢内固定的平台通过相同的弹簧把相同的物块A,BA,B压在竖直侧壁和水平压在竖直侧壁和水平 的顶板上的顶板上, ,已知已知A,BA,B与接触面间的动摩擦因数均为与接触面间的动摩擦因数均为,车厢静止时车厢静止时, ,两弹簧长度相两弹簧长度相 同同,A,

47、A恰好不下滑恰好不下滑, ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力最大静摩擦力等于滑动摩擦力, ,重力加速度为重力加速度为g.g.现使车厢沿水现使车厢沿水 平方向加速运动平方向加速运动, ,为保证为保证A,BA,B仍相对车厢静止仍相对车厢静止, ,则则( ( ) ) A.A.速度可能向左速度可能向左, ,加速度可大于加速度可大于(1+)g(1+)g B.B.加速度一定向右加速度一定向右, ,不能超过不能超过(1-)g(1-)g C.C.加速度一定向左加速度一定向左, ,不能超过不能超过gg D.D.加速度一定向左加速度一定向左, ,不能超过不能超过(1-)g(1-)g B B 解析解析: :A A恰好不下

48、滑恰好不下滑, ,受力分析如图受力分析如图1,1,则有则有f=mg,Ff=mg,F弹 弹=N =NA A,f=F,f=F弹 弹, ,现使车厢加速 现使车厢加速, ,且且 保证保证A,BA,B仍相对车厢静止仍相对车厢静止, ,而弹簧弹力而弹簧弹力F F弹 弹不变 不变, ,假设加速度假设加速度a a水平向左水平向左, ,由由A A物体受物体受 力知力知N N减小减小,f,fmax max减小 减小,A,A将下滑将下滑, ,与要求不符与要求不符, ,故故a a应水平向右应水平向右, ,设最大值为设最大值为a amax max, ,对 对B B 物体受力分析如图物体受力分析如图2 2所示所示,N,NB B=(F=(F弹 弹-mg)=ma -mg)=mamax ma