新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲 牛顿运动定律的综合应用 Word版含答案.docx
- 文档编号:1508543
- 上传时间:2022-10-22
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:459.72KB
新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲 牛顿运动定律的综合应用 Word版含答案.docx
《新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲 牛顿运动定律的综合应用 Word版含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲 牛顿运动定律的综合应用 Word版含答案.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用Word版含答案
第3讲 牛顿运动定律的综合应用
一、牛顿运动定律的应用
1.整体法:
当连接体内(即系统内)各物体的①加速度相同时,可以把系统内的所有物体看成一个②整体,分析其受力和运动情况,运用牛顿第二定律对③整体列方程求解的方法。
2.隔离法:
当求系统内物体间④相互作用的内力时,常把某个物体从系统中⑤隔离出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律对⑥隔离出来的物体列方程求解的方法。
3.外力和内力
(1)外力:
系统外的物体对⑦研究对象的作用力。
(2)内力:
系统内⑧物体间的作用力。
二、临界或极值条件的标志
1.有些问题中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;
2.若有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就对应临界状态;
3.若有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点;
4.若要求“最终加速度”“稳定加速度”等,即求收尾加速度或收尾速度。
1.判断下列说法对错。
(1)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法。
(√)
(2)应用牛顿运动定律进行整体分析时,可以分析内力。
(✕)
(3)分析物体间相互作用时,要用隔离法。
(√)
(4)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。
(√)
2.(多选)如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接,放在倾角为θ的斜面上,用始终平行于斜面向上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ。
为了增加轻线上的张力,可行的办法是( )
A.减小A物块的质量B.增大B物块的质量
C.增大倾角θD.增大动摩擦因数μ
答案 AB
3.如图所示,物块A放在木板B上,A、B的质量均为m,A、B之间的动摩擦因数为μ,B与地面之间的动摩擦因数为。
若将水平力作用在A上,使A刚好要相对B滑动,此时A的加速度为a1;若将水平力作用在B上,使B刚好要相对A滑动,此时B的加速度为a2,则a1与a2的比为( )
A.1∶1B.2∶3
C.1∶3D.3∶2
答案 C
考点一 动力学观点在连接体中的应用
1.多个相互关联的物体由细绳、细杆或弹簧等连接或叠放在一起,构成的物体系统称为连接体。
常见的连接体如图所示:
弹簧连接体
物物叠放
连接体
轻绳连接体
轻杆连接体
2.连接体问题的分析方法
适用条件
注意事项
优点
整体法
系统内各物体保持相对静止,即各物体具有相同的加速度
只分析系统外力,不分析系统内各物体间的相互作用力
便于求解系统受到的外力
隔离法
(1)系统内各物体加速度不相同
(2)要求计算系统内物体间的相互作用力
(1)求系统内各物体间的相互作用力时,可先用整体法,再用隔离法
(2)加速度大小相同,方向不同的连接体,应采用隔离法分析
便于求解系统内各物体间的相互作用力
例 如图所示,质量为m2的物块B放置在光滑水平桌面上,其上放置质量为m1的物块A,A通过跨过光滑定滑轮的细线与质量为M的物块C连接。
释放C,A和B一起以加速度a从静止开始运动,已知A、B间动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则细线中的拉力大小为( )
A.MgB.Mg+Ma
C.(m1+m2)aD.m1a+μm1g
答案 C 以C为研究对象,有Mg-T=Ma,解得T=Mg-Ma,故A、B错误;以A、B整体为研究对象,根据牛顿第二定律可知T=(m1+m2)a,故C正确;A、B间为静摩擦力,根据牛顿第二定律,对B可知f=m2a,对A可知T-f'=m1a,f=f',联立解得T=(m1+m2)a,故D错误。
考向1 加速度相同的连接体问题
1.如图所示,质量为M的小车放在光滑的水平面上,小车上用细线悬吊一质量为m的小球,M>m,用一力F水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成θ角,细线的拉力为F1。
若用一力F'水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度a'向左运动时,细线与竖直方向也成θ角,细线的拉力为F1'。
则( )
A.a'=a,F1'=F1B.a'>a,F1'=F1
C.a'a,F1'>F1
答案 B 当用力F水平向右拉小球时,以小球为研究对象
竖直方向有F1cosθ=mg①
水平方向有F-F1sinθ=ma
以整体为研究对象有F=(m+M)a
解得a=gtanθ②
当用力F'水平向左拉小车时,以小球为研究对象
竖直方向有F1'cosθ=mg③
水平方向有F1'sinθ=ma'
解得a'=gtanθ④
结合两种情况,由①③式有F1=F1';由②④式并结合M>m有a'>a。
故正确选项为B。
考向2 加速度不同的连接体问题
2.一个弹簧测力计放在水平地面上,Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘,P为一重物,已知P的质量M=10.5kg,Q的质量m=1.5kg,弹簧的质量不计,劲度系数k=800N/m,系统处于静止。
如图所示,现给P施加一个方向竖直向上的力F,使它从静止开始向上做匀加速运动,已知在前0.2s内,F为变力,0.2s以后,F为恒力。
求力F的最大值与最小值。
(取g=10m/s2)
答案 168N 72N
解析 设开始时弹簧压缩量为x1,t=0.2s时弹簧的压缩量为x2,重物P的加速度为a,则有
kx1=(M+m)g①
kx2-mg=ma②
x1-x2=at2③
由①式得x1==0.15m④
由②③④式得a=6m/s2
F小=(M+m)a=72N,F大=M(g+a)=168N
方法总结
连接体问题的分析方法
分析连接体问题时,一般采用两种方法:
一是隔离法,二是整体法。
具体如下:
加速度相同
的连接体
①若求解整体的加速度,可用整体法。
整个系统作为研究对象,分析整体受力情况,再利用牛顿第二定律列方程求解。
②若求解系统内力,可先用整体法求出整体的加速度,再用隔离法将系统内力转化成系统内物体的外力,由牛顿第二定律求解
加速度不同
的连接体
若系统内各个物体的加速度不同,一般采用隔离法。
以各个物体分别作为研究对象,对每个研究对象进行受力和运动情况分析,分别应用牛顿第二定律建立方程,并注意利用各个物体间的相互作用关系联立求解
考点二 动力学中的临界、极值问题
1.“四种”典型临界条件
接触与脱离的
临界条件
两物体相接触或脱离,临界条件是弹力FN=0
相对滑动的
临界条件
两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值
绳子断裂与
松弛的临界条件
绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛与拉紧的临界条件是FT=0
加速度变化时,速度
达到最值的临界条件
当加速度变为0时
2.“四种”典型数学方法
(1)三角函数法;
(2)根据临界条件列不等式法;
(3)利用二次函数的判别式法;
(4)极限法。
1.(多选)(2019河南信阳期末)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。
A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为μ。
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
现对A施加一水平拉力F,则( )
A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止
B.当F=μmg时,A的加速度为μg
C.当F>3μmg时,A相对B滑动
D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg
答案 BCD A、B间的最大静摩擦力为2μmg,B和地面之间的最大静摩擦力为μmg,对A、B整体,只要F>μmg,整体就会运动,选项A错误;当A对B的摩擦力为最大静摩擦力时,A、B将要发生相对滑动,故A、B一起运动的加速度的最大值满足2μmg-μmg=mamax,B运动的最大加速度amax=μg,选项D正确;对A、B整体,有F-μmg=3mamax,则F>3μmg时两者会发生相对运动,选项C正确;当F=μmg时,两者相对静止,一起滑动,加速度满足F-μmg=3ma,解得a=μg,选项B正确。
2.如图所示,在光滑水平面上有一辆小车A,其质量为mA=2.0kg,小车上放一个物体B,其质量为mB=1.0kg。
如图甲所示,给B一个水平推力F,当F增大到稍大于3.0N时,A、B开始相对滑动。
如果撤去F,对A施加一水平推力F',如图乙所示。
要使A、B不相对滑动,求F'的最大值Fm'。
甲
乙
答案 6.0N
解析 根据题图甲所示,设A、B间的静摩擦力达到最大值fm时,系统的加速度为a。
根据牛顿第二定律,对A、B整体有F=(mA+mB)a,对A有fm=mAa,代入数据解得fm=2.0N
根据题图乙所示情况,设A、B刚开始相对滑动时系统的加速度为a',根据牛顿第二定律有fm=mBa',Fm'=(mA+mB)a',代入数据解得Fm'=6.0N
动力学观点解决多过程运动
(1)将“多过程”分解为许多“子过程”,各“子过程”间由“衔接点”连接。
(2)对各“子过程”进行受力分析和运动分析,必要时画出受力图和运动过程示意图。
(3)根据“子过程”和“衔接点”的模型特点选择合适的动力学规律列方程。
(4)分析“衔接点”的位移、速度、加速度等的关联,确定各段间的时间关系、位移关系、速度关系等,并列出相关的辅助方程。
(5)联立求解,并对结果进行必要的讨论或验证。
1.如图所示,两木板A、B并排放在地面上,A左端放一小滑块,滑块在F=6N的水平力作用下由静止开始向右运动。
已知木板A、B长度均为l=1m,木板A的质量mA=3kg,小滑块及木板B的质量均为m=1kg,小滑块与木板A、B间的动摩擦因数均为μ1=0.4,木板A、B与地面间的动摩擦因数均为μ2=0.1,重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)小滑块在木板A上运动的时间;
(2)木板B获得的最大速度。
答案
(1)1s
(2)1m/s
解析
(1)小滑块对木板A的摩擦力f1=μ1mg=0.4×1×10N=4N
木板A、B整体受到地面的最大静摩擦力f2=μ2(2m+mA)g=0.1×(2×1+3)×10N=5N
f1 设小滑块的加速度为a,由牛顿第二定律有F-f1'=ma1,其中f1'=f1 根据运动学公式,有l=a1 联立解得t1=1s (2)设小滑块滑上木板B时的速度为v1,小滑块滑上木板B后,B的加速度为a2,经过时间t2小滑块与木板B脱离,小滑块的位移为x块,木板B的位移为xB、最大速度为vB,则 μ1mg-2μ2mg=ma2 vB=a2t2 xB=a2 v1=a1t1 x块=v1t2+a1 x块-xB=l 联立解得vB=1m/s 2.质量M=4kg、长2l=4m的木板放在光滑水平地面上,以木板中点为界,左边和右边的粗糙程度不同。 一个质量为m=1kg的滑块(可视为质点)放在木板的左端,如图甲所示。 在t=0时刻对滑块施加一个水平向右的恒力F,使滑块和木板均由静止开始运动,t1=2s时滑块恰好到达木板中点,滑块运动的x1-t图像如图乙所示。 取g=10m/s2。 (1)求滑块与木板左边的动摩擦因数μ1和恒力F的大小
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新高考2版物理一轮教师用书第三章第3讲 牛顿运动定律的综合应用 Word版含答案 新高 物理 一轮 教师 第三 牛顿 运动 定律 综合 应用 Word 答案