高考(鲁京津琼)复习讲义第三章牛顿运动定律第2讲.pdf
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1、第 2 耕 牛 顿 第 二 定 律 的 应 用 教 机 整 合 双 基 过 关 I 紧 抓 教 材 自 主 落 实 知 识 排 查 知 识 点 一 超 重 与 失 重 现 象(1)定 义:物 体 对 支 持 物 的 压 力(或 对 悬 挂 物 的 拉 力)大 王 物 体 所 受 重 力 的 现 象。(2)产 生 条 件:物 体 具 有 向 上 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)4立 物 体 所 受 重 力 的 现 象。(2)产 生 条 件:物 体 具 有 向 下 的 加 速 度。3.完 全 失 重(1)定 义:物 体 对
2、 支 持 物 的 压 力(或 对 竖 直 悬 挂 物 的 拉 力)等 王 旦 的 现 象 称 为 完 全 失 重 现 象。产 生 条 件:物 体 的 加 速 度 方 向 竖 直 向 下。知 识 点 二 两 类 动 力 学 问 题 1.动 力 学 的 两 类 基 本 问 题:第 一 类:已 知 受 力 情 况 求 物 体 的 运 动 情 况。第 二 类:已 知 运 动 情 况 求 物 体 的 受 力 情 况。2.解 决 两 类 基 本 问 题 的 方 法:以 加 速 度 为“桥 梁”,由 运 动 学 公 式 和 牛 顿 第 二 定 建 列 方 程 求 解,具 体 逻 辑 关 系 如 图:由 力
3、求 运 动 f 牛 顿 第 二 定 律 t-运 动 学 公 式(一 受 力 情 况 加 速 度 1运 动 产 况)由 运 动 求 力 小 题 速 练 1.思 考 判 断(1)物 体 超 重 时,加 速 度 向 上,速 度 也 可 能 向 上。()(2)物 体 处 于 超 重 或 失 重 状 态,完 全 由 物 体 加 速 度 的 方 向 决 定,与 速 度 方 向 无 关。()(3)加 速 度 大 小 等 于 g 的 物 体 处 于 完 全 失 重 状 态。()(4)减 速 上 升 的 升 降 机 内 的 物 体,物 体 对 地 板 的 压 力 大 于 重 力。()(5)物 体 所 受 合 外
4、 力 减 小,加 速 度 一 定 减 小,速 度 也 一 定 减 小。()答 案 V(2)V(3)X(4)X(5)X2.(多 选)某 同 学 利 用 测 力 计 研 究 在 竖 直 方 向 运 行 的 电 梯 运 动 状 态,他 在 地 面 上 用 测 力 计 测 量 祛 码 的 重 力,示 数 是 G,他 在 电 梯 中 用 测 力 计 仍 测 量 同 一 祛 码 的 重 力,发 现 测 力 计 的 示 数 小 于 G,由 此 判 断 此 时 电 梯 的 运 动 状 态 可 能 是()A.加 速 下 降 B.加 速 上 升 C.减 速 下 降 D.减 速 上 升 解 析 测 力 计 的 示
5、数 减 小,祛 码 所 受 的 合 力 方 向 向 下,则 加 速 度 向 下,跌 码 处 于 失 重 状 态,而 速 度 方 向 可 能 向 上,也 可 能 向 下,所 以 电 梯 可 能 的 运 动 状 态 是 减 速 上 升 或 加 速 下 降,选 项 A、D 正 确。答 案 AD3.一 物 块 从 固 定 斜 面 底 端 沿 倾 角 为 0 的 斜 面 上 滑,到 达 最 大 高 度 后 又 返 回 斜 面 底 端。已 知 物 块 下 滑 的 时 间 是 上 滑 时 间 的 2 倍,则 物 块 与 斜 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为()A.tan 0 B.tan 0C.|tan 0
6、 D.tan 3解 析 物 块 沿 斜 面 上 滑 时 的 加 速 度 大 小 i=gsin 8+gcos仇 则/=%/;物 块 沿 斜 面 下 滑 时 的 加 速 度 大 小 2=gsin夕 一 gcos仇 贝!|X=5 2(2/)2,联 立 解 得=3tan 0,选 项 C 正 确。答 案 CI思 维 探 究 考 点 突 破 研 透 考 点,核 心 突 破 透 息 牛 顿 第 二 定 律 的 瞬 时 性 1.两 种 模 型轻 绳、轻 杆 和 接 触 面 弹 簧、蹦 床 和 橡 皮 条 不 发 生 明 显 形 变 就 能 产 生 弹 力.剪 断 或 脱 离 后.不 需 要 时 间 恢 复 形
7、 变,弹 力 立 即 消 失 或 改 变.一 般 题 目 中 所 给 的 轻 绳、轻 杆 和 接 触 面 在 不 加 特 殊 说 明 时,均 可 按 此 模 型 处 理 当 弹 簧 的 两 端 与 物 体 相 连(即 两 端 为 固 定 端)时,由 于 物 体 有 惯 性,弹 簧 的 长 度 不 会 发 生 突 变,所 以 在 瞬 时 问 题 中,其 弹 力 的 大 小 认 为 是 不 变 的.即 此 时 弹 黄 的 弹 力 不 突 变 2.求 解 瞬 时 加 速 度 的 一 般 思 路 分 析 瞬 时 变 化 前、后 物 体 的 受 力 情 况 列 牛 顿 第 二 一 求 瞬 时 定 律 方
8、 程 1 加 速 度.【例 1】(2019山 东 泰 安 模 拟)如 图 1所 示,小 球 A置 于 固 定 在 水 平 面 上 的 光 滑 半 圆 柱 体 上,小 球 B用 水 平 轻 弹 簧 拉 着,弹 簧 固 定 在 竖 直 板 上。两 小 球 A、B通 过 光 滑 滑 轮。用 轻 质 细 绳 相 连,两 球 均 处 于 静 止 状 态。已 知 3 球 质 量 为?,。在 半 圆 柱 体 圆 心 的 正 上 方,OA与 竖 直 方 向 成 30。角,0 4 长 度 与 半 圆 柱 体 半 径 相 等,。8 与 竖 直 方 向 成 45。角,现 将 轻 质 细 绳 剪 断 的 瞬 间(重
9、力 加 速 度 为 g),下 列 说 法 正 确 的 是()A.弹 簧 弹 力 大 小 为 6 加 g B球 B 的 加 速 度 为 gC.球 A 受 到 的 支 持 力 为 近 吆 D.球 A 的 加 速 度 为 上 解 析 剪 断 细 绳 前 对 8 球 受 力 分 析 如 图,由 平 衡 条 件 可 得 R舜=wgtan 45。=吆;剪 断 细 绳 瞬 间,细 绳 上 弹 力 立 即 消 失,而 弹 簧 弹 力 尸 弹 和 8 球 重 力 的 大 小 和 方 向 均 没 有 改 变,则 厂 金=:鼠。=啦 mg,aB=l2g,选 项 A、B 错 误;剪 断 细 绳 前,A球 的 重 力
10、大 小 GA=2/COS 30。=玳 mg,剪 断 细 绳 瞬 间,A 球 受 到 的 支 持 力 F NA=GACOS3()O=半 m g,选 项 C 错 误;剪 断 细 绳 瞬 间,对 A 球 由 牛 顿 第 二 定 律 有,/Mgsin 3Q=mAaA,得 A 的 加 速 度 4M=gsin 3 0=g g,选 项 D 正 确。有 答 案 D【拓 展 延 伸】(1)如 图 2 甲、乙 中 小 球 加、加 2原 来 均 静 止,现 如 果 均 从 图 中 B处 剪 断,则 图 甲 中 的 弹 簧 和 图 乙 中 的 下 段 绳 子,它 们 的 拉 力 将 分 别 如 何 变 化?(2)如
11、果 均 从 图 中 A 处 剪 断,则 图 甲 中 的 弹 簧 和 图 乙 中 的 下 段 绳 子 的 拉 力 又 将 如 何 变 化 呢?(3)由(1)(2)的 分 析 可 以 得 出 什 么 结 论?B 0 也 乙 答 案(1)弹 簧 和 下 段 绳 的 拉 力 都 变 为 0。(2)弹 簧 的 弹 力 来 不 及 变 化,下 段 绳 的 拉 力 变 为 0。(3)绳 的 弹 力 可 以 突 变 而 弹 簧 的 弹 力 不 能 突 变。多 维 训 练 精 选 练 透 1.(多 选)(2019山 东 烟 台 测 试)如 图 3 所 示,两 个 质 量 为 m i=2 kg,加 2=3 kg的
12、 物 体 置 于 光 滑 水 平 面 上,中 间 用 轻 质 弹 簧 秤 连 接,两 个 大 小 分 别 为 B=40N、F2=10N 的 水 平 拉 力 分 别 作 用 在 如、加 2上,则 达 到 稳 定 状 态 后,下 列 说 法 正 确 的 是()-W M/O-叫 A.弹 簧 秤 的 示 数 是 28 NB.弹 簧 秤 的 示 数 是 30 NC.在 突 然 撤 去 尸 2 的 瞬 间,mi的 加 速 度 大 小 为 6 m/s2D.在 突 然 撤 去 Fi的 瞬 间,22的 加 速 度 大 小 为 4 m/s2解 析 以 两 物 体 组 成 的 系 统 为 研 究 对 象,由 牛 顿
13、 第 二 定 律 可 知,系 统 的 加 速 度。=勺 卢=6 m/s 2,方 向 水 平 向 右;设 弹 簧 秤 的 拉 力 是 E 以 n 为 研 究 对 象,十 团 2由 牛 顿 第 二 定 律 得:F-F=ma,则 尸=为 一 机 口=28 N,选 项 A 正 确,B错 误;弹 簧 的 弹 力 不 能 突 变,在 突 然 撤 去 人 的 瞬 间,如 受 力 情 况 不 变,如 受 的 合 力 不 变,由 牛 顿 第 二 定 律 可 知,小 的 加 速 度 不 变,选 项 C 正 确;弹 簧 的 弹 力 不 能 突 变,在 突 然 撤 去 B 的 瞬 间,他 不 再 受 尸 2的 作 用
14、,恤 受 的 合 力 等 于 弹 簧 的 弹 力,发 生 变 化,由 牛 顿 第 二 定 律 可 知,旭 2的 加 速 度,=学 m/s2=9.33 m/s2,选 项 D 错 误。答 案 AC2.(2019河 北 衡 水 中 学 调 研)如 图 4 所 示,一 根 弹 簧 一 端 固 定 在 左 侧 竖 直 墙 上,另 一 端 连 着 小 球 A,同 时 水 平 细 线 一 端 连 着 A球,另 一 端 固 定 在 右 侧 竖 直 墙 上,弹 簧 与 竖 直 方 向 的 夹 角 是 60。,A、8 两 小 球 分 别 连 在 另 一 根 竖 直 弹 簧 两 端。开 始 时 A、8 两 球 都
15、静 止 不 动,A、B两 小 球 的 质 量 相 等,重 力 加 速 度 为 g,若 不 计 弹 簧 质 量,在 水 平 细 线 被 剪 断 瞬 间,A、8 两 球 的 加 速 度 分 别 为()图 4A.ClA=ClB=g B.A=2 g,四=0C.aA=y/g,DoA=2yjg,班=0解 析 水 平 细 线 被 剪 断 前 对 4、3 进 行 受 力 分 析 如 图。静 止 时,T=Fsin 60,Feos 60=mAg+F 又 尸=,Fi=mBg=mAg;水 平 细 线 被 剪 断 瞬 间,T消 失,其 它 各 力 不 变,所 以 劭=三=2小 g,aB=0,故 选 项 DmA正 确。答
16、 案 D考 点 1 动 力 学 的 两 类 基 本 问 题 1.解 决 动 力 学 两 类 问 题 的 两 个 关 键 点 受 力 情 况 分 析|运 动 规 律 分 析|加 速 度 是 联 系 运 动 和 力 的 桥 雍|速 度 是 各 物 理 过 程 间 相 互 联 系 的 碎 个 分.链 一 个 2.解 决 动 力 学 基 本 问 题 的 处 理 方 法(1)合 成 法:在 物 体 受 力 个 数 较 少(2个 或 3 个)时 一 般 采 用“合 成 法”。(2)正 交 分 解 法:若 物 体 的 受 力 个 数 较 多(3个 或 3 个 以 上),则 采 用“正 交 分 解 法”。【例
17、 2】(2019山 东 德 州 市 期 末)如 图 5 所 示,在 建 筑 装 修 中,工 人 用 质 量?=5 kg的 磨 石 A 对 地 面 和 斜 壁 进 行 打 磨,已 知 A 与 地 面、A 与 斜 壁 之 间 的 动 摩 擦 因 数 均 相 同。(g 取 10 m*且 而 37。=0.6,cos 37=0.8)图 5(1)图(a)中,磨 石 A 受 到 与 水 平 方 向 成。=37。斜 向 下 的 推 力 B,当 尸 i=50 N 时,A 恰 好 在 水 平 地 面 上 做 匀 速 直 线 运 动,求 A 与 地 面 间 的 动 摩 擦 因 数;若 用 A 对 倾 角 6=37。
18、的 斜 壁 进 行 打 磨,如 图(b)所 示,当 对 A 加 竖 直 向 上 推 力 F2=60 N 时,求 磨 石 A 从 静 止 开 始 沿 斜 壁 向 上 运 动 0.5 m(斜 壁 长 0.5 m)所 用 的 时 间。【思 路 点 拨】(1)对 物 体 进 行 受 力 分 析,根 据 共 点 力 的 平 衡 可 求 得 磨 石 受 到 的 摩 擦 力,再 根 据 滑 动 摩 擦 力 的 公 式 求 得 动 摩 擦 因 数。(2)对 物 体 进 行 受 力 分 析,根 据 牛 顿 第 二 定 律 求 得 加 速 度,根 据 位 移 时 间 关 系 即 可 求 解。解 析(1)A恰 好
19、在 水 平 地 面 上 做 匀 速 直 线 运 动,滑 动 摩 擦 力 等 于 推 力 的 水 平 分力,即 Ff=F cos 0=40 N,=J-3 n=0 5 0J FN mg+F Isin 9 将 重 力 及 向 上 的 推 力 合 成 后,将 二 者 的 合 力 向 垂 直 于 斜 面 方 向 及 沿 斜 面 方 向 分 解。在 沿 斜 面 方 向 有:(22 1/7 7 g)C O S 86 1=妆;在 垂 直 斜 面 方 向 上 有:/N=(F2mg)sin 0;则 F/i=(正 2 zg)sin 0,解 得 a=1 m/s2,沿 斜 壁 向 上 运 动 中,根 据*=5 尸,解
20、得 f=l s。答 案(1)0.5(2)1 sI方 法 技 巧|两 类 动 力 学 问 题 的 解 题 步 骤(明 确 研 究 对 象)-利 用 整 体 法 或 隔 离 法 确 定 研 究 对 象,U、受 力 分 析 和 运 动 状 态 分 析,口 选 取 力 的 处 理 方 法 一 画 好 受 力 示 意 图、运 动 情 景 图,明 确 物 体 的 运 动 性 质 和 运 动 过 程 合 成 法 或 正 交 分 解 法(选 取 正 方 向)-通 常 规 定 加 速 度 的 方 向 为 正 方 向 确*外 力 根 据 牛 顿 第 二 定 律”=m“或;二:列 方 程 求 解 J I 由 运 动
21、 学 公 式 列 出 辅 助 方 程 I多 维 训 练 精 选 练 透 1.(多 选 X2019彳 余 州 质 检)如 图 6 所 示,质 量 为 m=k g的 物 体 与 水 平 地 面 之 间 的 动 摩 擦 因 数 为 0.3,当 物 体 运 动 的 速 度 为 10 m/s时,给 物 体 施 加 一 个 与 速 度 方 向 相 反 的 大 小 为 F=2 N 的 恒 力,在 此 恒 力 作 用 下(取 g=10m/s2)()图 6A.物 体 经 10 s速 度 减 为 零 B.物 体 经 2 s速 度 减 为 零 C.物 体 速 度 减 为 零 后 将 保 持 静 止 D.物 体 速
22、度 减 为 零 后 将 向 右 运 动 解 析 物 体 受 到 向 右 的 滑 动 摩 擦 力 R=EN=G=3N,根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 am/s?=5 m/s2,方 向 向 右,物 体 减 速 到 零 所 需 的 时 间/=与 s=2 s,选 项 A 错 误,B 正 确;减 速 到 零 后,恒 力 FF/,物 体 将 保 持 静 止,不 再 运 动,选 项 C 正 确,D 错 误。答 案 BC2.(2018.4月 浙 江 选 考)可 爱 的 企 鹅 喜 欢 在 冰 面 上 玩 游 戏。如 图 7 所 示,有 一 企 鹅 在 倾 角 为 37。的 倾 斜 冰 面 上,先 以 加
23、速 度 a=0.5 m/s2从 冰 面 底 部 由 静 止 开 始 沿 直 线 向 上“奔 跑”,r=8s时,突 然 卧 倒 以 肚 皮 贴 着 冰 面 向 前 滑 行,最 后 退 滑 到 出 发 点,完 成 一 次 游 戏(企 鹅 在 滑 动 过 程 中 姿 势 保 持 不 变)。若 企 鹅 肚 皮 与 冰 面 间 的 动 摩 擦 因 数=0.25,已 知 sin37o=0.6,cos 37=0.8,=10m/s2o 求:图 7(1)企 鹅 向 上“奔 跑”的 位 移 大 小;(2)企 鹅 在 冰 面 滑 动 的 加 速 度 大 小;(3)企 鹅 退 滑 到 出 发 点 时 的 速 度 大
24、小。(计 算 结 果 可 用 根 式 表 示)解 析(1)在 企 鹅 向 上“奔 跑”的 过 程 中 有=5 户,解 得 x=16 m。(2)在 企 鹅 卧 倒 以 后 将 进 行 两 个 过 程 的 运 动,第 一 个 过 程 是 从 卧 倒 到 最 高 点,第 二 个 过 程 是 从 最 高 点 滑 回 到 出 发 点,两 次 过 程 根 据 牛 顿 第 二 定 律 分 别 有/wgsin 37+/z/Mgcos 37=maimgsin 37-加 geos 2il=mai解 得 ai=8m/s2,2=4 m/s2o(3)企 鹅 从 卧 倒 滑 到 最 高 点 的 过 程 中,做 匀 减 速
25、 直 线 运 动,设 时 间 为 乙 位 移 为 Vr,=,产,解 得 无,=l m。企 鹅 从 最 高 点 滑 到 出 发 点 的 过 程 中,设 末 速 度 为 S,初 速 度 为 0,则 有*()2=2a2(x+x,)解 得 vt=2y34 m/So答 案(1)16 m(2)8 m/s2 4 m/s2(3)234 m/s“H 超 重 与 失 重 现 象 判 断 超 重 和 失 重 现 象 的 三 个 角 度 从 受 力 的 角 度 判 断 当 物 体 所 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,物 体 处 于 失 重
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