【新战法】2016届高考物理专题（复习课件：专题（3）牛顿运动定律（37页）.pptx

1 专题 3 牛顿运动定律 考点 10 对牛顿运动定律的理解 考点 11 两类动力学的基本问题 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 考点 13 超重和失重现象 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 考点 15 传送带及板块模型问题 2 考点 10 对牛顿运动定律的理解 1 ． 牛顿第一定律 ：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止．它是物体不受外力作用时所遵循的运动规律． 2 ． 惯性 ：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质． (1) 惯性大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大． (2) 惯性是物体的固有属性，不是一种力．在对物体进行受力分析时要尤为注意． 3 ． 牛顿第三定律 ：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上． 作用力和反作用力的性质一定相同，但作用在两个物体上． 3 4 ． 作用力和反作用力跟平衡力的区别 ：作用力和反作用力 “ 异体 ( 相互作用的两物体 ) 、共线 ( 作用在一条直线上 ) 、等值 ( 大小相等 ) 、反向 ( 方向相反 ) 、同存 ( 同时存在同时消失 )” ；而平衡力是 “ 同体 ( 作用在同一物体上 ) 、共线、等值、反向 ” ． 5 ． 牛顿第二定律的内容 ： 物体的加速度跟物体所受外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向和合外力的方向相同． 公式： F ＝ ma. 6 ．牛顿第二定律具有 “ 四性 ” (1) 矢量性 ：物体加速度的方向与物体所受合力的方向始终相同 . (2) 瞬时性 ：力与加速度是瞬时对应关系，即加速度和合外力总是同生、同灭、同时变化． 4 (3) 同体性 ：同体性是指公式 F ＝ ma 中， F 、 m 、 a 同属于一个研究对象，这个研究对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统． (4) 独立性 ：作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵循牛顿第二定律，而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和，分力和加速度的各个方向上的分量关系也遵循牛顿第二定律，即： F x ＝ ma x ， F y ＝ ma y . 5 考法 1 　对牛顿第一定律、第三定律的考查 ★★ 1 ．考查惯性现象及其应用 高考通常会在结合生活实际现象考查惯性的理解及其应用，在分析物体的惯性问题时，重点要掌握惯性的 普遍性 和 固有性 ． (1) 普遍性 是指自然界中一切物体都具有惯性 ． (2) 固有性 是指不管物体是否受外力、是否运动，也不管处在何位置，其惯性大小只与质量有关 ． 2 ．考查对力与运动的关系的理解 高考考题也会结合伽利略理想斜面实验考查力与运动的关系，在分析力与运动的关系问题时，应掌握以下两点： 考点 10 对牛顿运动定律的理解 6 (1) 力是改变物体运动状态的原因 ( 运动状态指物体的速度 ) ，而不是维持物体运动的原因． (2) 根据加速度定义 ， 有速度变化就一定有加速度，但不能说 a∝ Δ v 或 ， 因为产生加速度的原因是力，即 3 ．考查牛顿第三定律 高考对牛顿第三定律的考查通常体现在区别作用力和反作用力与平衡力上，其最直观的方法是观察力的作用点 考法 2 　对牛顿第二定律的理解和应用 ★★★ 在对牛顿第二定律的基本考查中，经常涉及根据牛顿第二定律求解加速度，在解题时，需要求得物体的合力列出方程 F ＝ ma 求解，或者根据正交分解法利用牛顿第二定律的独立性列出方程求解． 考点 10 对牛顿运动定律的理解 7 1 ．合成法求合外力 若物体只受两个力的作用而产生加速度时，根据牛顿第二定律可知，利用 矢量合成法则 ，如平行四边形定则或三角形定则，求出合力的方向就是加速度的方向．特别是两个力方向相同或相反时，此时加速度方向与物体运动方向在同一直线上，一般使用合成法更简单． 2 ．正交分解法与牛顿第二定律的结合应用 正交分解法 是求解高中物理问题最重要的方法之一，在解答与牛顿运动定律结合的问题，即物体受到两个以上的力的作用而产生加速度时，常用正交分解法解题，此时一定要根据物体的受力特点建立合适的坐标系． 考点 10 对牛顿运动定律的理解 8 (1) 分解力求物体受力问题 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时，常用 正交分解法 解题，多数情况下是把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，在沿加速度的方向由牛顿第二定律列出方程 F x ＝ ma ，在垂直于加速度方向列出平衡方程 F y ＝ 0 ，进而求解． (2) 分解加速度求解受力问题 分解加速度 ：这种方法一般是在以某个力的方向为 x 轴正方向时，其他的力都落在或大多数力落在两个坐标轴上而不需要再分解力的情况下应用 ． 首先分析物体受力，然后建立直角坐标系，将加速度 a 分解为 a x 和 a y ，根据牛顿第二定律得 F x ＝ ma x ， F y ＝ ma y ，进而求解 ． 考点 10 对牛顿运动定律的理解 9 考点 10 对牛顿运动定律的理解 10 考法 3 　考查牛顿第二定律的瞬时性 ★★ 高考对牛顿第二定律的瞬时性的考查，通常以小球、细绳、弹簧、支持面建立情景，求剪断细绳或撤掉支持面时物体的加速度． 关键是分析瞬时状态前后的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出 瞬时加速度 ，此类问题应注意两种基本模型的建立． 考点 10 对牛顿运动定律的理解 11 考点 10 对牛顿运动定律的理解 返回专题首页 12 考点 11 两类动力学的基本问题   13 4 ．动力学的两类问题 解答两类基本问题的方法和步骤如下： (1) 明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，若过程比较复杂，应分阶段研究，找出相邻过程的联系点 ( 通常是速度 ) ，再分别研究每一个物理过程． (2) 确定研究对象进行分析，画出受力分析图或运动过程图．图中应注明力、速度、加速度的符号和方向． (3) 应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求得结果． 14 考法 4 　解决两类动力学的基本问题 ★★★★ 考点 11 两类动力学的基本问题 15 考点 11 两类动力学的基本问题 16 返回专题首页 考点 11 两类动力学的基本问题 17 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 1 ． 连接体 ：两个或两个以上物体相互组成的系统称为连接体．比较常见的连接体有三种： (1) 用细绳连接的物体系，如图甲所示； (2) 相互挤压在一起的物体系，如图乙所示； (3) 相互摩擦的物体系，如图丙所示． 2 ． 外力和内力 ：如果以物体组成的系统为研究对象，系统 之外的物体对该系统的作用力称为 外力 ，而系统内各物体间的相互作用力称为 内力 ． 18 3 ． 整体法 ：在连接体问题中，如果不要求知道各个物体之间的相互作用力，并且各个物体具有相同的加速度，此时把它们看成一个整体来分析较方便，这种方法称为整体法． 4 ． 隔离法 ：如果需要知道系统中物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来，分析物体的受力情况和运动情况，这种方法称为隔离法． 19 1 ．已知连接体外力情况求解连接体的内力 先用 整体法 求出系统的加速度，再用 隔离法 求解出物体间的内力． 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 考法 5 　求解简单的连接体问题 ★ ★★ 在分析和求解连接体问题时， 关键是研究对象的选取问题，也就是先采用 隔离法 还是先采用 整体法 的问题 ． 选择原则：一是要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少． 20 根据此题的求解过程，可知求解此类问题应抓住三点： (1) 分析系统受到的外力； (2) 灵活隔离出某一个物体； (3) 建立直角坐标系，根据牛顿第二定律列出方程． 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 21 2 ． 已知连接体的内力求解连接体的外力 先用隔离法分析某一个物体的受力和运动情况，求出其加速度，再用整体法求解外力． 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 22 考法 6 　加速度不同的物体系的受力问题★★ 牛顿第二定律不仅适用于单个物体，同样也适用于系统．系统内各物体的加速度可以相同也可以不相同． 若系统内各物体的加速度不相同，如 m 1 、 m 2 的加速度分别为 a 1 、 a 2 ，这时可利用牛顿第二定律列出方程 F ＝ m 1 a 1 ＋ m 2 a 2 . 若将各个物体的加速度正交分解后，物体系统的牛顿第二定律正交分解式为 ∑ F x ＝ m 1 a 1x ＋ m 2 a 2x ＋ … ＋ m n a nx ∑ F y ＝ m 1 a 1y ＋ m 2 a 2y ＋ … ＋ m n a ny 返回专题首页 考点 12 利用整体法和隔离法求解连接体问题 23 考点 13 超重和失重现象 1 ． 超重 ：物体对支持物的压力 ( 或对悬绳的拉力 ) 大于物体所受重力的现象称为超重现象．当物体具有向上的加速度时就处于超重状态． 2 ． 失重 ：物体对支持物的压力 ( 或对悬绳的拉力 ) 小于物体所受重力的现象称为失重现象．当物体具有向下的加速度时就处于失重状态．当 a ＝ g 时，物体处于完全失重状态． 3 ． 视重与实重 ：实重即物体的实际重力， G ＝ mg ；视重即看起来物体有多重，它的大小等于物体对支持物的压力或者对悬绳的拉力的大小． 24 考法 7 　对超重和失重的理解 ★★★ 1 ．对超重和失重的理解要从以下三者的比较中理解 (1) 物体处于平衡状态时，载体对物体的作用力 ( 支持力或拉力 ) 等于物体重力． (2) 发生超重时，物体具有竖直向上的加速度，载体对物体的作用力大于物体重力． (3) 发生失重时，物体具有竖直向下的加速度，载体对物体作用的力小于物体重力． 考点 13 超重和失重现象 高考对超重和失重的考查主要是对超重和失重的理解、图像识别和有关弹力的计算． 25 (2) 并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象．只要加速度具有向上的分量，物体就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量，物体就处于失重状态． 考点 13 超重和失重现象 2 ．对超重和失重的理解注意以下两点 (1) 发生超重或失重现象 与物体的速度方向无关，只决定于加速度的方向． 26 (3) 完全失重是物体的加速度恰等于重力产生的加速度，物体与周围物体间的作用力为零，做抛体运动的物体处于完全失重状态 ( 自由落体、平抛、斜抛、竖直上抛和竖直下抛 ) ，绕地球做匀速圆周运动的卫星，其向心加速度也只由重力提供，所以也处于完全失重状态． 考法 8 　超重和失重的计算 ★★ 设物体的质量为 m ，物体的加速度大小为 a ，当地的重力加速度为 g ，则 (1 ) 超重 时，物体的加速度向上，由牛顿第二定律得 F 视 － mg ＝ ma ， 则 F 视 ＝ mg ＋ ma ， 视重等于实重加上 ma ，视重比实重超出了 ma . 考点 13 超重和失重现象 27 (2) 失重时，物体的加速度向下，由牛顿第二定律得 mg － F 视 ＝ ma ， 则 F 视 ＝ mg － ma ， 视重等于实重减去 ma ，视重比实重 “ 失去 ” 了 ma . 考点 13 超重和失重现象 28 返回专题首页 考点 13 超重和失重现象 29 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 考法 9 　牛顿第二定律的临界问题 ★★★ 在物体的运动状态变化的过程中，相关的一些物理量也随之发生变化．当物体的运动变化到某个特定状态时，有关的物理量将发生突变，该物理量的值叫临界值． 临界状态 的问题经常和最大值、最小值联系在一起，它需要在给定的物理情境中求解某些物理量的上限或下限．研究处理这类问题的关键： (1) 要能分析出临界状态的由来； (2) 要能抓住处于临界状态时物体的受力、运动状态的特征．或者说对物体运动情况的正确描述，对临界状态的判断与分析． 30 常见类型： (1) 相互接触的两物体脱离的临界条件是相互作用的弹力为零，即 N ＝ 0. 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 31 (2) 绳子松弛的临界条件是绳中张力为零，即 T ＝ 0. 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 32 (3 ) 存在静摩擦力的连接系统，相对静止与相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值，即 f 静 ＝ f m . 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 33 (4) 与弹簧有关的临界问题 与弹簧有关的临界问题一般有两大类： ② 与地面或与固定挡板分离 ． ① 最大速度问题． 返回专题首页 考点 14 牛顿第二定律的临界问题 34 考点 15 传送带及板块模型问题 考法 10 　传送带问题 ★★★ 有关传送带的问题种类较多， 传送带分水平、倾斜两种情况 ，按转速是否变化 分匀速、匀加速、匀减速三种情况 ． 一般与摩擦力相联系，还能与能量问题联系起来，最主要的是摩擦力与相对运动的情况相关，摩擦力的情形比较复杂．考查对整个力学知识的掌握和综合分析问题的能力． 一定要分析 清楚 摩擦力是动力还是阻力，摩擦力的种类和方向，还要将运动和力的关系以及物理过程理顺，才能有清晰的解题思路 ． 突破方法是先正确理解摩擦力产生的条件、方向的判断方法、大小的决定因素等． 35 1 ．若物体是轻轻地放在了水平匀速运动的传送带上，如图，那么物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体和传送带一定同时受到方向相反的滑动摩擦力． 2 ．物体轻放在加速运动的传送带上 (1) 若物体与传送带之间的动摩擦因数较大，而传送带加速度相对较小，物体先在滑动摩擦力作用下加速． 当物体速度增大到和传送带相同时，两者相对静止，此后，物体受静摩擦力作用，和皮带一起加速运动． (2) 若物体与传送带之间的动摩擦因数较小，而传送带的加速度相对较大，物体不可能和传送带保持相对静止，物体在滑动摩擦力作用下一直向前加速运动． 考点 15 传送带及板块模型问题 36 3 ．若物体与水平传送带保持相对静止一起匀速运动，则它们之间无摩擦力，否则物体不可能匀速运动． 4 ．若物体以大于传送带的速度沿传送带运动方向滑上传送带，则物体将受到传送带提供的使它减速的摩擦力作用，直到减速到和传送带有相同的速度、相对传送带静止为止． 5 ．若传送带是倾斜方向的，因为在运动方向上，物体要受重力沿斜面向下的分力作用，该力和物体运动的初速度共同决定相对运动或相对运动趋势方向． 【关键点拨】 摩擦力突变 ( 大小、方向 ) 发生在 v 物 与 v 带 相同的时刻． 考点 15 传送带及板块模型问题 37 考法 11 　板块模型 ★★ 1 ．模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动． 2 ．建模指导 解此类题的基本思路： (1) 分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度； (2) 对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系或速度关系，建立方程 ．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移． 返回专题首页 考点 15 传送带及板块模型问题