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1、第3章第3节 牛顿运动定律的应用第1页，共38页，编辑于2022年，星期一第2页，共38页，编辑于2022年，星期一温故自温故自查查研究某一研究某一时时刻物体的刻物体的和和突突变变的的关关系系称称为为力力和和运运动动的的瞬瞬时时问问题题，简简称称“瞬瞬时时问问题题”“瞬瞬时时问问题题”常常常常伴伴随随着着这这样样一一些些标标志志性性词词语语：“瞬瞬时时”、“突突然然”、“猛猛地地”、“刚刚刚刚”等等受力受力运动运动第3页，共38页，编辑于2022年，星期一考点精析考点精析1 1变化瞬间、力未能变变化瞬间、力未能变像像弹弹簧簧、橡橡皮皮条条、皮皮筋筋等等，这这些些物物体体连连接接其其他他物物体体
2、当其它力有当其它力有变变化的瞬化的瞬间间引不起引不起这这些物体上的力立即些物体上的力立即变变化化原原因因是是弹弹簧簧上上的的弹弹力力F Fkxkx，x x的的变变化化需需要要一一定定时时间间，故瞬故瞬间间x x没有来得及没有来得及变变化，故化，故弹弹力没来得及力没来得及变变化化2 2变化瞬间、力发生突变变化瞬间、力发生突变像像绳绳、线线、硬硬的的物物体体连连接接(或或直直接接作作用用)的的物物体体，当当其其他他力力变变化化时时，将将会会迅迅速速引引起起绳绳、线线等等物物上上力力的的变变化化这这种种情情况况下下，绳绳上上力力的的变变化化较较复复杂杂，需需要要根根据据物物体体下下一一步步的的运运动
3、趋势动趋势来分析判断来分析判断.第4页，共38页，编辑于2022年，星期一温故自温故自查查1 1超重现象超重现象当物体具有当物体具有 的的加加速速度度时时，这这个个物物体体对对支支持持物物的的压压力力(或或对悬对悬挂挂绳绳的拉力的拉力)它它所所受受的的重重力力，称称为为超超重重现现象象2 2失重现象失重现象当当物物体体具具有有 的的加加速速度度时时，这这个个物物体体对对支支持持物物的的压压力力(或或对悬对悬挂挂绳绳的拉力的拉力)它它所所受受的的重重力力，称称为为失失重重现现象象当当a ag g时时，F F0 0，此，此为为状状态态向上向上大于大于向下向下小于小于完全失重完全失重第5页，共38页
4、，编辑于2022年，星期一考点精析考点精析1 1超超重重：物物体体的的加加速速度度方方向向是是竖竖直直向向上上的的物物体体并并不不一一定定是是竖竖直直向向上上做做加加速速运运动动，也也可可以以是是竖竖直直向向下下做做减减速速运动运动失失重重：物物体体的的加加速速度度方方向向是是竖竖直直向向下下的的物物体体既既可可以以是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动2 2尽尽管管物物体体不不在在竖竖直直方方向向上上运运动动，但但只只要要其其加加速速度度在在竖竖直直方方向向上上有有分分量量，即即a ay y 0 0就就可可以以当当a ay y方方向向竖竖直直向向上上
5、时时，物物体体处处于于超超重重状状态态；当当a ay y方方向向竖竖直直向向下下时时，物物体体处处于于失重状态失重状态3 3当当物物体体处处于于完完全全失失重重状状态态时时，重重力力只只产产生生使使物物体体具有具有a ag g的加速度效果，不再产生其他效果的加速度效果，不再产生其他效果第6页，共38页，编辑于2022年，星期一4 4处处于于超超重重和和失失重重状状态态下下的的液液体体的的浮浮力力公公式式分分别别为为F F浮浮VV排排(g ga a)和和F F浮浮VV排排(g ga a)；处处于于完完全全失失重重状状态态下下的的液体液体F F浮浮0 0，即液体，即液体对对浸在液体中的物体不再浸在
6、液体中的物体不再产产生浮力生浮力对对超重和失重的理解超重和失重的理解应应当注意以下几点：当注意以下几点：(1)(1)物物体体处处于于超超重重或或失失重重状状态态时时，物物体体的的重重力力始始终终存存在在，大小也没有，大小也没有变变化化(2)(2)发发生生超超重重或或失失重重现现象象与与物物体体的的速速度度无无关关，只只决决定定于于加速度的大小和方向加速度的大小和方向(3)(3)在在完完全全失失重重的的状状态态下下，平平时时一一切切由由重重力力产产生生的的物物理理现现象象都都会会完完全全消消失失，如如单单摆摆停停摆摆、天天平平失失效效、浸浸在在水水中中的的物体不再受浮力、液体柱不再物体不再受浮力
7、、液体柱不再产产生向下的生向下的压压强强等等.第7页，共38页，编辑于2022年，星期一温故自温故自查查1 1概念概念(1)(1)研研究究物物理理问问题题时时把把所所研研究究的的对对象象作作为为一一个个整整体体来来处处理的方法称理的方法称为为法法(2)(2)研研究究物物理理问问题题时时把把所所研研究究的的对对象象从从整整体体中中隔隔离离出出来来进进行独立研究，最行独立研究，最终终得出得出结论结论的方法称的方法称为为 法法整体整体隔离隔离第8页，共38页，编辑于2022年，星期一2 2基本特征基本特征(1)(1)采采用用整整体体法法时时，不不仅仅可可以以把把几几个个物物体体作作为为整整体体，也也
8、可可以以把把几几个个物物理理过过程程作作为为一一个个整整体体，采采用用整整体体法法可可以以避避免免对对整整体体内内部部进进行行繁繁琐琐的的分分析析，常常常常使使问问题题解解答答更更简简便便、明明了了(2)(2)采采用用隔隔离离法法时时，可可以以把把整整个个物物体体隔隔离离成成几几个个部部分分来来处处理理，也也可可以以把把整整个个过过程程隔隔离离成成几几个个阶阶段段来来处处理理，还还可可以以对对同同一一个个物物体体，同同一一过过程程中中不不同同物物理理量量的的变变化化进进行行分分别别处处理理采采用用隔隔离离法法能能排排除除研研究究对对象象无无关关的的因因素素，使使事事物物的的特特征明征明显显地地
9、显显示出来，从而示出来，从而进进行有效的行有效的处处理理第9页，共38页，编辑于2022年，星期一考点精析考点精析1 1运用整体法解题的基本步骤运用整体法解题的基本步骤(1)(1)明确研究的系明确研究的系统统或运或运动动的全的全过过程程(2)(2)画出系画出系统统的受力的受力图图和运和运动动全全过过程的示意程的示意图图(3)(3)寻寻找找未未知知量量与与已已知知量量之之间间的的关关系系，选选择择适适当当的的物物理理规规律列方程求解律列方程求解第10页，共38页，编辑于2022年，星期一2 2运用隔离法解题的基本步骤运用隔离法解题的基本步骤(1)(1)明明确确研研究究对对象象或或过过程程、状状态
10、态，选选择择隔隔离离对对象象选选择择原原则则：一一是是包包含含待待求求量量，二二是是所所选选隔隔离离对对象象和和所所列列方方程程数数尽可能少尽可能少(2)(2)将将研研究究对对象象从从系系统统中中隔隔离离出出来来，或或将将研研究究的的某某状状态态、某、某过过程从运程从运动动的全的全过过程中隔离出来程中隔离出来(3)(3)对对隔隔离离出出的的研研究究对对象象、过过程程、状状态态分分析析研研究究，画画出出某状某状态态下的受力下的受力图图或某或某阶阶段的运段的运动过动过程示意程示意图图(4)(4)寻寻找找未未知知量量与与已已知知量量之之间间的的关关系系，选选择择适适当当的的物物理理规规律列方程求解律
11、列方程求解第11页，共38页，编辑于2022年，星期一注意整体和局部是相对统一、相辅相成的注意整体和局部是相对统一、相辅相成的隔隔离离法法与与整整体体法法，不不是是相相互互对对立立的的，一一般般问问题题的的求求解解中中，随随着着研研究究对对象象的的转转化化，往往往往两两种种方方法法交交叉叉运运用用，相相辅辅相相成成所所以以，两两种种方方法法的的取取舍舍，并并无无绝绝对对的的界界限限，必必须须具具体体分分析析，灵灵活活应应用用无无论论哪哪种种方方法法均均以以尽尽可可能能避避免免或或减减少少非非待待求求量量(即即中中间间未未知知量量的的出出现现，如如非非待待求求的的力力，非非待待求求的中间状态或过
12、程等的中间状态或过程等)的出现为原则的出现为原则第12页，共38页，编辑于2022年，星期一第13页，共38页，编辑于2022年，星期一命命题题规规律律判判断断超超重重、失失重重现现象象会会计计算算超超重重、失失重重的的大大小小，能能解解释释有有关关实实际际生生活活中中的的超超重重、失失重重现现象象的的产产生生原因，完全失重的理解及产生的条件原因，完全失重的理解及产生的条件第14页，共38页，编辑于2022年，星期一 考考例例1 1(2010(2010浙浙江江理理综综)如如图图所所示示，A A、B B两两物物体体叠叠放放在在一一起起，以以相相同同的的初初速速度度上上抛抛(不不计计空空气气阻阻力
13、力)下下列列说说法正确的是法正确的是()A A在上升和下降在上升和下降过过程中程中A A对对B B压压力一定力一定为为零零B B上升上升过过程中程中A A对对B B的的压压力大于力大于A A物体受到的重力物体受到的重力C C下降下降过过程中程中A A对对B B的的压压力大于力大于A A物体受到的重力物体受到的重力D D在在上上升升和和下下降降过过程程中中A A对对B B 的的压压力力等等于于A A物物体体受受到到的重力的重力第15页，共38页，编辑于2022年，星期一 解解析析 该该题题考考查查了了加加速速度度相相同同的的连连接接体体问问题题，用用隔隔离离法法求求相相互互作作用用力力当当系系统
14、统被被抛抛出出后后，二二者者的的加加速速度度为为g g.对对物物体体A A进进行行受受力力分分析析，设设支支持持力力为为F F，则则mgmgF Fmgmg，F F0 0，A A选项正确选项正确 答案答案 A A第16页，共38页，编辑于2022年，星期一第第十十一一届届全全运运会会田田径径女女子子撑撑竿竿跳跳高高决决赛赛，安安徽徽选选手手吴吴莎莎与与陕陕西西选选手手李李彩彩霞霞均均跳跳出出4 4米米4040的的成成绩绩，两两个个人人不不得得不不进进行行冠冠亚亚军军加加赛赛，最最终终吴吴莎莎在在李李彩彩霞霞挑挑战战4 4米米3535失失败败后后，成成功功在在这这个个高高度度蹭蹭竿竿胜胜出出，绝绝
15、杀杀对对手手夺夺得得冠冠军军，如如图图为为夺夺冠冠后后欣欣喜喜若若狂狂的的吴吴莎莎若若不不计计空空气气阻阻力力，则则吴莎在吴莎在这这次撑竿跳高中次撑竿跳高中()A A起跳起跳时时竿竿对对她的她的弹弹力大于她的重力力大于她的重力B B起跳起跳时时竿竿对对她的她的弹弹力小于她的重力力小于她的重力C C起跳以后的下落起跳以后的下落过过程中她程中她处处于超重状于超重状态态D D起跳以后的下落起跳以后的下落过过程中她程中她处处于失重状于失重状态态第17页，共38页，编辑于2022年，星期一 答案答案 ADAD 解解析析 吴吴莎莎在在起起跳跳时时，她她在在弹弹力力的的作作用用下下向向上上加加速速，故故此此
16、时时竿竿对对她她的的弹弹力力大大于于她她的的重重力力，A A正正确确起起跳跳以以后后的的下下落落过过程程中中，她她只只受受重重力力作作用用而而下下落落，所所以以处处于于失失重重状状态态，D D正确正确.第18页，共38页，编辑于2022年，星期一命命题题规规律律利利用用整整体体法法和和隔隔离离法法分分析析求求解解多多物物体体间间的的相互作用力，或能根据受力情况求其运动情况相互作用力，或能根据受力情况求其运动情况第19页，共38页，编辑于2022年，星期一 考考例例2 2 如如图图所所示示，一一辆辆汽汽车车A A拉拉着着装装有有集集装装箱箱的的拖拖车车B B，以以速速度度v v1 130m/s3
17、0m/s进进入入向向下下倾倾斜斜的的直直车车道道车车道道每每100m100m下下降降2m.2m.为为了了使使汽汽车车速速度度在在x x200m200m的的距距离离内内减减到到v v2 210m/s10m/s，驾驾驶驶员员必必须须刹刹车车假假定定刹刹车车时时地地面面的的摩摩擦擦阻阻力力是是恒恒力力，且且该该力力的的70%70%作作用用于于拖拖车车B,B,30%30%作作用用于于汽汽车车A A，已已知知A A的的质质量量m m1 12000kg2000kg，B B的的质质量量m m2 26000kg.6000kg.求求汽汽车车与与拖拖车车的的连连接接处处沿沿运运动动方方向向的的相相互互作作用用力力
18、大大小小(取取重重力力加加速度速度g g10m/s10m/s2 2)第20页，共38页，编辑于2022年，星期一第21页，共38页，编辑于2022年，星期一 答案答案 880N880N 总总结结评评述述 此此题题除除用用到到整整体体法法和和隔隔离离法法外外，还还涉涉及及到到力力的的正正交交分分解解法法，列列方方程程时时，还还要要注注意意正正方方向向的的选选取取，选选v v方向或方向或a a方向均可方向均可第22页，共38页，编辑于2022年，星期一如如图图所所示示，在在光光滑滑的的桌桌面面上上叠叠放放着着一一质质量量为为m mA A2.0kg2.0kg的的薄薄木木板板A A和和质质量量为为m
19、mB B3kg3kg的的金金属属块块B B.A A的的长长度度L L2.0m.2.0m.B B上上有有轻轻线线绕绕过过定定滑滑轮轮与与质质量量为为m mC C1.0kg1.0kg的的物物块块C C相相连连B B与与A A之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数 0.100.10，最最大大静静摩摩擦擦力力可可视视为为等等于于滑滑动动摩摩擦擦力力忽忽略略细细线线质质量量及及细细线线与与滑滑轮轮间间的的摩摩擦擦起起始始时时令令各各物物体体都都处处于于静静止止状状态态，绳绳被被拉拉直直，B B位位于于A A的的左左端端(如如图图)，然然后后放放手手，求求经经过过多多长长时时间间B B从从A A的的右右端端脱脱
20、离离(设设A A的右端距滑的右端距滑轮轮足足够远够远)()(取取g g10m/s10m/s2 2)第23页，共38页，编辑于2022年，星期一 答案答案 4.0s4.0s第24页，共38页，编辑于2022年，星期一命命题题规规律律能能准准确确分分析析临临界界状状态态及及条条件件，能能利利用用数数学学方方法法求求极极值值问问题题，考考查查利利用用数数学学方方法法解解决决物物理理问问题题的的能能力力第25页，共38页，编辑于2022年，星期一 考考例例3 3 如如图图，物物体体A A的的质质量量m m1kg1kg，静静止止在在光光滑滑水水平平面面上上的的平平板板车车B B的的质质量量为为MM0.5
21、kg0.5kg，平平板板车车长长为为L L1m.1m.某某时时刻刻A A以以v v0 04m/s4m/s向向右右的的初初速速度度滑滑上上平平板板车车B B的的上上表表面面，在在A A滑滑上上平平板板车车B B的的同同时时，给给平平板板车车B B施施加加一一个个水水平平向向右右的的拉拉力力忽忽略略物物体体A A的的大大小小，已已知知A A与与平平板板车车B B之之间间的的动动摩擦因数摩擦因数 0.20.2，取重力加速度，取重力加速度g g10m/s10m/s2 2.试试求：求：第26页，共38页，编辑于2022年，星期一(1)(1)若若F F5N5N，物物体体A A在在平平板板车车上上运运动动时
22、时相相对对平平板板车车向向前滑行的最大距离；前滑行的最大距离；(2)(2)如如果果要要使使A A不不至至于于从从平平板板车车B B上上滑滑落落，拉拉力力F F大大小小应应满满足的条件足的条件 解解析析(1)(1)物物体体A A滑滑上上平平板板车车B B以以后后，物物体体做做匀匀减减速速运运动动，平平板板车车做做匀匀加加速速运运动动，两两者者速速度度相相同同时时，物物体体A A在在平板车上相对平板车向前滑行的距离最大平板车上相对平板车向前滑行的距离最大由牛顿第二定律，对物体由牛顿第二定律，对物体A A有：有：mgmgmamaA A得得a aA Agg2m/s2m/s2 2.对平板车对平板车B B
23、有：有：第27页，共38页，编辑于2022年，星期一F FmgmgMaMaB B，得得a aB B14m/s14m/s2 2，第28页，共38页，编辑于2022年，星期一第29页，共38页，编辑于2022年，星期一若若F F 1N1N，则则A A滑滑到到B B的的右右端端时时，速速度度仍仍大大于于B B的的速速度度，于是将从小车于是将从小车B B的右端滑落的右端滑落当当F F较较大大时时，在在A A到到达达B B的的右右端端之之前前，就就与与B B具具有有相相同同的的速速度度，之之后后，A A必必须须相相对对B B静静止止，才才不不会会从从B B的的左左端端滑滑落落即有即有F F(MMm m)
24、a am m，mgmgMaMam m，解之得解之得F F3N.3N.若若F F大于大于3N3N，A A就会从小车就会从小车B B的左端滑下的左端滑下综上，力综上，力F F应满足的条件是应满足的条件是1N1N F F 3N.3N.第30页，共38页，编辑于2022年，星期一 答案答案(1)0.5m(1)0.5m(2)1N(2)1NF F3N3N 总结评述总结评述 临临界界问题问题的解法一般有三种方法：的解法一般有三种方法：(1)(1)极极限限法法：在在题题目目中中如如出出现现“最最大大”“”“最最小小”“”“刚刚好好”等等词词语语时时，一一般般隐隐含含着着临临界界问问题题，处处理理这这类类问问题
25、题时时，应应把把物物理理问问题题(或或过过程程)推推向向极极端端，从从而而使使临临界界现现象象(或或状状态态)暴暴露露出出来，达到尽快求解的目的来，达到尽快求解的目的(2)(2)假假设设法法：有有些些物物理理过过程程中中没没有有明明显显出出现现临临界界问问题题的的线线索索，但但在在变变化化过过程程中中可可能能出出现现临临界界问问题题，也也可可能能不不出出现现临临界界问题问题，解答，解答这类题这类题，一般用假，一般用假设设法法(3)(3)数数学学方方法法：将将物物理理过过程程转转化化为为数数学学公公式式，根根据据数数学学表达式求解得出表达式求解得出临临界条件界条件第31页，共38页，编辑于202
26、2年，星期一(2010(2010金金丽丽衢衢十十二二校校联联考考)一一根根质质量量分分布布均均匀匀的的米米尺尺(长长度度为为1m)1m)，质质量量为为0.2kg0.2kg，放放在在水水平平桌桌面面上上，它它与与桌桌面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为 0.16.0.16.有有1/41/4长长度度露露在在桌桌外外，现现有有一一水水平平拉拉力力F F0.4N0.4N沿沿着着米米尺尺方方向向作作用用于于米米尺尺上上，作作用用多多长长时时间间，恰好使米尺不从桌恰好使米尺不从桌边边落下落下(g g取取10m/s10m/s2 2)答案答案 1s1s 解解析析 取取米米尺尺为为研研究究对对象象，从从开开始始
27、运运动动到到停停止止运运动动，先先做做匀匀加加速速直直线线运运动动，再再做做匀匀减减速速直直线线运运动动，由由于于米米尺尺恰恰好不从桌边落下，则前进的总位移为好不从桌边落下，则前进的总位移为0.25m0.25m第32页，共38页，编辑于2022年，星期一第33页，共38页，编辑于2022年，星期一命命题题规规律律传传送送带带问问题题是是动动力力学学中中常常见见题题目目，难难度度较较大大，主主要要考考查查受受力力分分析析、运运动动状状态态的的判判断断，过过程程多多，运运动动情况复杂，有效考查分析能力、数学运用能力等情况复杂，有效考查分析能力、数学运用能力等第34页，共38页，编辑于2022年，星
28、期一 考考例例4 4 传传送送带带与与水水平平面面夹夹角角为为3737，皮皮带带以以12m/s12m/s的的速速率率运运动动，皮皮带带轮轮沿沿顺顺时时针针方方向向转转动动，如如图图所所示示今今在在传传送送带带上上端端A A处处无无初初速速度度地地放放上上一一个个质质量量为为m m的的小小物物块块，它它与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.750.75，若若传传送送带带A A到到B B的的长长度度为为24m24m，g g取取10m/s10m/s2 2，则则小物小物块块从从A A运运动动到到B B的的时间为时间为多少？多少？第35页，共38页，编辑于2022年，星期一 解解析析 小小
29、物物块块无无初初速速度度放放到到传传送送带带上上时时，所所受受摩摩擦擦力力为为滑滑动动摩摩擦擦力力，方方向向沿沿斜斜面面向向下下，对对小小物物块块用用牛牛顿顿第第二二定律得定律得mgmgs sin in mgmgcocos s mama解得解得a a12m/s12m/s2 2设小物块加速到设小物块加速到12m/s12m/s运动的距离为运动的距离为s s1 1，所用时间为，所用时间为t t1 1由由v v2 20 02 2asas1 1，得，得s s1 16m6m由由v va at t1 1得得t t1 11s1s当当小小物物块块的的速速度度加加速速到到12m/s12m/s时时，因因mgmgs
30、sin in mgmgcocos s，小小物物块块受受到到的的摩摩擦擦力力由由原原来来的的滑滑动动摩摩擦擦力力突突变变为为静静摩摩擦擦力力，而而且且此此时时刚刚好好为为最最大大静静摩摩擦擦力力，小小物物块块此此后后随随皮皮带带一一起做匀速运动起做匀速运动设设ABAB间的距离为间的距离为L L，则，则L Ls s1 1v vt t2 2，解得，解得t t2 21.5s1.5s从从A A到到B B的时间的时间t tt t1 1t t2 2解得解得t t2.5s2.5s第36页，共38页，编辑于2022年，星期一 答案答案 2.5s2.5s 总总结结评评述述 要要求求小小物物块块从从A A运运动动到
31、到B B的的时时间间，就就要要弄弄清清楚楚小小物物块块在在各各个个阶阶段段做做何何运运动动，要要弄弄清清小小物物块块在在某某一一阶阶段段做做的的运运动动情情况况，需需分分析析该该阶阶段段的的初初速速度度及及受受力力情情况况据据题题意意可可知知，小小物物块块无无初初速速度度放放到到传传送送带带上上时时，所所受受摩摩擦擦力力为为滑滑动动摩摩擦擦力力，方方向向沿沿斜斜面面向向下下，小小物物块块做做加加速速运运动动；当当它它和和传传送送带带速速度度相相等等时时，摩摩擦擦力力发发生生突突变变，变变为为静静摩摩擦擦力力，做做匀匀速速运运动动弄弄清清了了小小物物块块的的运运动动情情况况，求求时时间间就就迎迎刃而解了刃而解了第37页，共38页，编辑于2022年，星期一 请同学们认真完成课后强化作业第38页，共38页，编辑于2022年，星期一