高二冯一诺第2讲牛顿运动定律综合应用.docx
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高二冯一诺第2讲牛顿运动定律综合应用
课题
第2讲牛顿运动定律综合应用
教学目标
1.理解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律;
2.掌握牛顿第二定律的基本应用;
3.掌握力学单位制的应用;
重、难点
牛顿运动定律综合应用
学情分析
教学内容
【知识网络】
本次课涉及到的高考考点:
牛顿运动定律;
本次课涉及到的难点和易错点:
1、理解牛顿定律的内容;
2、掌握牛顿定律的综合应用;
热点一 动力学的两类基本问题
解决两类动力学基本问题应把握的关键
(1)做好两个分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;
根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度变化情况.
(2)抓住一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.
【典例1】(2013·江南十校联考,22)如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙平面的平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放,最终停在水平面上的C点.已知A点距水平面的高度h=0.8m,B点距C点的距离L=2.0m.(滑块经过B点时没有能量损失,g=10m/s2),求:
(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块与水平面间的动摩擦因数μ;
(3)滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小.
【跟踪短训】
1.2012年11月,我国舰载机在航母上首降成功.设某一舰载机的质量为m=2.5×104kg,速度为v0=42m/s,若仅受空气阻力和甲板阻力作用,舰载机将在甲板上以a0=0.8m/s2的加速度做匀减速运动,着舰过程中航母静止不动.
(1)舰载机着舰后,若仅受空气阻力和甲板阻力作用,航母甲板至少多长才能保证舰载机不滑到海里?
(2)为了舰载机在有限长度的跑道上停下来,甲板上设置了阻拦索让舰载机减速,同时考虑到舰载机挂索失败需要复飞的情况,舰载机着舰时不关闭发动机.图示为舰载机勾住阻拦索后某一时刻的情景,此时发动机的推力大小为F=1.2×105N,减速的加速度a1=20m/s2,此时阻拦索夹角θ=106°,空气阻力和甲板阻力保持不变.求此时阻拦索承受的张力大小?
(已知:
sin53°=0.8,cos53°=0.6)
热点二 对超重、失重的理解
1.不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.
2.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系.下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.
加速度
超重、失重
视重F
a=0
不超重、不失重
F=mg
a的方向竖直向上
超重
F=m(g+a)
a的方向竖直向下
失重
F=m(g-a)
a=g,竖直向下
完全失重
F=0
【典例2】 在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50kg,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所示,在这段时间内下列说法中正确的是( ).
A.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支持力
C.电梯一定在竖直向下运动
D.电梯的加速度大小为
,方向一定竖直向下
【跟踪短训】
2.如图所示,是某同学站在力传感器上,做下蹲—起立的动作时记录的力随时间变化的图线,纵坐标为力(单位为牛顿),横坐标为时间(单位为秒).由图可知,该同学的体重约为650N,除此以外,还可以得到的信息有( ).
A.该同学做了两次下蹲——起立的动作
B.该同学做了一次下蹲——起立的动作,且下蹲后约2s起立
C.下蹲过程中人处于失重状态
D.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
1.(2011·福建卷,18)如图所示,一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后,两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B.若滑轮有一定大小,质量为m且分布均匀,滑轮转动时与绳之间无相对滑动,不计滑轮与轴之间的摩擦.设细绳对A和B的拉力大小分别为T1和T2,已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的.请你根据所学的物理知识,通过一定的分析,判断正确的表达式是( ).
A.T1=
B.T1=
C.T1=
D.T1=
2.(2011·四川卷,19)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图,假定其过程可简化为:
打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全安全着陆.需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则( ).
A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D.返回舱在喷气过程中处于失重状态
3.(2012·浙江卷,23)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系.小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”,如图所示.在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”,“A鱼”竖直下潜hA后速度减为零,“B鱼”竖直下潜hB后速度减为零.“鱼”在水中运动时,除受重力外,还受浮力和水的阻力.已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的
倍,重力加速度为g,“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度.假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定,空气阻力不计.求:
(1)“A鱼”入水瞬间的速度vA1;
(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA;
(3)“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fA∶fB.
物理建模 传送带模型 滑板—滑块模型
传送带模型
1.水平传送带模型
项目
图示
滑块可能的运动情况
情景1
(1)可能一直加速
(2)可能先加速后匀速
情景2
(1)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速
(2)v0 情景3 (1)传送带较短时,滑块一直减速达到左端 (2)传送带较长时,滑块还要被传送带传回右端.其中v0>v返回时速度为v,当v0 2.倾斜传送带模型 项目 图示 滑块可能的运动情况 情景1 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 情景2 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 (3)可能先以a1加速后以a2加速 情景3 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 (3)可能一直匀速 (4)可能先以a1加速后以a2加速 情景4 (1)可能一直加速 (2)可能一直匀速 (3)可能先减速后反向加速 【典例1】 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,如图所示为一水平传送带装置示意图.绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率v=1m/s运行,一质量为m=4kg的行李无初速度地放在A处,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动,随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.设行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,A、B间的距离L=2m,g取10m/s2. (1)求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小; (2)求行李做匀加速直线运动的时间; (3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处,求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率. 即学即练1 如图所示,倾角为37°,长为l=16m的传送带,转动速度为v=10m/s,动摩擦因数μ=0.5,在传送带顶端A处无初速度地释放一个质量为m=0.5kg的物体.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.求: (1)传送带顺时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间; (2)传送带逆时针转动时,物体从顶端A滑到底端B的时间. 滑板—滑块模型 1.模型特点 涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动. 2.两种位移关系 滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移之差等于板长;反向运动时,位移之和等于板长. 3.解题思路 4.易失分点 (1)不清楚滑块、滑板的受力情况,求不出各自的加速度. (2)不清楚物体间发生相对滑动的条件. 【典例2】 如图所示,光滑水平面上静止放着长L=4m,质量为M=3kg的木板(厚度不计),一个质量为m=1kg的小物体放在木板的最右端,m和M之间的动摩擦因数μ=0.1,今对木板施加一水平向右的拉力F,(g取10m/s2) (1)为使两者保持相对静止,F不能超过多少? (2)如果F=10N,求小物体离开木板时的速度? 即学即练2 (2013·江苏卷,14)如图所示,将小砝码置于桌面上的薄纸板上,用水平向右的拉力将纸板迅速抽出,砝码的移动很小,几乎观察不到,这就是大家熟悉的惯性演示实验.若砝码和纸板的质量分别为m1和m2,各接触面间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g. (1)当纸板相对砝码运动时,求纸板所受摩擦力的大小; (2)要使纸板相对砝码运动,求所需拉力的大小; (3)本实验中,m1=0.5kg,m2=0.1kg,μ=0.2,砝码与纸板左端的距离d=0.1m,取g=10m/s2.若砝码移动的距离超过l=0.002m,人眼就能感知.为确保实验成功,纸板所需的拉力至少多大? 1.(2013·江西师大附中、临川一中联考)(多选)如图所示,物块的质量m=1kg,初速度v0=10m/s,在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后恒力F突然反向,整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图象如图乙所示,g=10m/s2.下列说法中正确的是( ). A.0~5s内物块做匀减速运动 B.在t=1s时刻,恒力F反向 C.恒力F大小为10N D.物块与水平面间的动摩擦因数为0.3 2.(2013·浙江卷,19)(多选)如图所示,总质量为460kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5m/s2,当热气球上升到180m时,以5m/s的速度向上匀速运动.若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10m/s2.关于热气球,下列说法正确的是( ). A.所受浮力大小为4830N B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变 C.从地面开始上升10s后的速度大小为5m/s D.以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N 3.(2013·陕西西工大附中适应性训练,24)中央电视台推出了一个游戏节目——推矿泉水瓶.选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后不能停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败.其简化模型如图所示,AC是长度为L1=5m的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域.已知BC长度为L2=1m,瓶子质量为m=0.5kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数μ=0.4.某选手作用在瓶子上的水平推力F=20N,瓶子沿AC做直线运动(g取10m/s2),假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功,试问: 图3-3-12 (1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少? (2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少? 4.(多选)用力传感器悬挂一钩码,一段时间后,钩码在拉力作用下沿竖直方向由静止开始运动.如图所示,图中实线是传感器记录的拉力大小变化情况,则( ). A.钩码的重力约为4N B.钩码的重力约为3N C.A、B、C、D四段图线中,钩码处于超重状态的是A、D,失重状态的是B、C D.A、B、C、D四段图线中,钩码处于超重状态的是A、B,失重状态的是C、D 5.(2013·安徽三联,22)据2012年10月12日新浪网消息,安徽凤阳县7岁“大力士”杨金龙声名鹊起后,南京、天津等地诸多体育专业学校纷纷向他抛出橄榄枝.最终在安徽省举重队推荐下,小金龙选择了铜陵市业余体校举重队.教练盛红星称在省队测试的时候,小金龙不仅举起45kg杠铃,还背起体重高达120kg的王军教练,简直能“秒杀同龄的施瓦辛格”,g=10m/s2,请计算: (1)在以a=2m/s2匀加速下降的电梯中小金龙能举起杠铃的质量是多少? (2)在以a=2m/s2匀加速上升的电梯中小金龙能背起的质量又是多少? 6.如图所示,一长木板质量为M=4kg,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.2,质量为m=2kg的小滑块放在木板的右端,小滑块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4.开始时木板与滑块都处于静止状态,木板的右端与右侧竖直墙壁的距离L=2.7m.现给木板以水平向右的初速度v0=6m/s使木板向右运动,设木板与墙壁碰撞时间极短,且碰后以原速率弹回,取g=10m/s2,求: (1)木板与墙壁碰撞时,木板和滑块的瞬时速度各是多大? (2)木板与墙壁碰撞后,经过多长时间小滑块停在木板上? 【考点1】牛顿运动定律的应用(考试要求d) 1.动力学的两类基本问题 (1)已知受力情况求物体的运动情况. (2)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律列方程求解,具体逻辑关系如图: 【考点2】超重和失重(考试要求b) 1.超重 (1)定义: 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于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)小于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: 物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的现象称为完全失重现象. (2)产生条件: 物体的加速度a=g,方向竖直向下. 【思维深化】判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”. (1)超重时物体的重力大于mg.( ) (2)失重时物体的重力小于mg.( ) (3)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态.( ) (4)物体处于超重或失重状态,由加速度的方向决定,与速度方向无关.( )
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- 高二冯一诺 第2讲 牛顿运动定律综合应用 牛顿 运动 定律 综合 应用