届高三物理一轮教案牛顿运动定律的应用.docx

1、届高三物理一轮教案牛顿运动定律的应用2020届高三物理一轮教案牛顿运动定律的应用教学目标：1把握运用牛顿三定律解决动力学咨询题的差不多方法、步骤2学会用整体法、隔离法进行受力分析，并熟练应用牛顿定律求解3明白得超重、失重的概念，并能解决有关的咨询题4把握应用牛顿运动定律分析咨询题的差不多方法和差不多技能教学重点：牛顿运动定律的综合应用教学难点： 受力分析，牛顿第二定律在实际咨询题中的应用教学方法：讲练结合，运算机辅助教学教学过程：一、牛顿运动定律在动力学咨询题中的应用1运用牛顿运动定律解决的动力学咨询题常常能够分为两种类型两类动力学差不多咨询题：1物体的受力情形，要求物体的运动情形如物体运动的

2、位移、速度及时刻等2物体的运动情形，要求物体的受力情形求力的大小和方向但不管哪种类型，一样总是先依照条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出咨询题的答案两类动力学差不多咨询题的解题思路图解如下：可见，不论求解那一类咨询题，求解加速度是解题的桥梁和纽带，是顺利求解的关键。点评：我们遇到的咨询题中，物体受力情形一样不变，即受恒力作用，物体做匀变速直线运动，故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式，如等.2应用牛顿运动定律解题的一样步骤1认真分析题意，明确条件和所求量，搞清所求咨询题的类型。2选取研究对象.所选取的研究对象能够是一个物体，也能够是几个物体组成的整体.同一题目，依照题意和解题需要也能够先

3、后选取不同的研究对象。3分析研究对象的受力情形和运动情形。4当研究对象所受的外力不在一条直线上时：假如物体只受两个力，能够用平行四边形定那么求其合力；假如物体受力较多，一样把它们正交分解到两个方向上去分不求合力；假如物体做直线运动，一样把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。5依照牛顿第二定律和运动学公式列方程，物体所受外力、加速度、速度等都可依照规定的正方向按正、负值代入公式，按代数和进行运算。6求解方程，检验结果，必要时对结果进行讨论。3应用例析【例1】一斜面AB长为10m，倾角为30，一质量为2kg的小物体大小不计从斜面顶端A点由静止开始下滑，如下图g取10 m/s21假设斜面与物体

4、间的动摩擦因数为0.5，求小物体下滑到斜面底端B点时的速度及所用时刻2假设给小物体一个沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面匀速下滑，那么小物体与斜面间的动摩擦因数是多少? 解析：题中第1咨询是明白物体受力情形求运动情形；第2咨询是明白物体运动情形求受力情形。1以小物块为研究对象进行受力分析，如下图。物块受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f，垂直斜面方向上受力平稳，由平稳条件得：mgcos30-N=0沿斜面方向上，由牛顿第二定律得：mgsin30-f=ma又f=N由以上三式解得a=0.67m/s2小物体下滑到斜面底端B点时的速度：3.65m/s运动时刻：s2小物体沿斜面匀速下滑，受力平稳，加速度a0，有

5、垂直斜面方向：mgcos30-N=0沿斜面方向：mgsin30-f=0又f=N解得：0.58【例2】如下图，一高度为h=0.8m粗糙的水平面在B点处与一倾角为=30光滑的斜面BC连接，一小滑块从水平面上的A点以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右运动。运动到B点时小滑块恰能沿光滑斜面下滑。AB间的距离s=5m，求：1小滑块与水平面间的动摩擦因数；2小滑块从A点运动到地面所需的时刻；解析：1依题意得vB1=0，设小滑块在水平面上运动的加速度大小为a，那么据牛顿第二定律可得f=mg=ma，因此a=g，由运动学公式可得得，t1=3.3s2在斜面上运动的时刻t2=，t=t1+t2=4.1s【例3】

6、静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4m/s，现在将F撤去，又经6 s物体停下来，假如物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小。解析：物体的整个运动过程分为两段，前4 s物体做匀加速运动，后6 s物体做匀减速运动。前4 s内物体的加速度为 设摩擦力为，由牛顿第二定律得 后6 s内物体的加速度为 物体所受的摩擦力大小不变，由牛顿第二定律得 由可求得水平恒力F的大小为点评：解决动力学咨询题时，受力分析是关键，对物体运动情形的分析同样重要，专门是像这类运动过程较复杂的咨询题，更应注意对运动过程的分析。在分析物体的运动过程时，一定弄清整个运动过程中物体

7、的加速度是否相同，假设不同，必须分段处理，加速度改变时的瞬时速度即是前后过程的联系量。分析受力时要注意前后过程中哪些力发生了变化，哪些力没发生变化。四、连接体质点组在应用牛顿第二定律解题时，有时为了方便，能够取一组物体一组质点为研究对象。这一组物体一样具有相同的速度和加速度，但也能够有不同的速度和加速度。以质点组为研究对象的好处是能够不考虑组内各物体间的相互作用，这往往给解题带来专门大方便。使解题过程简单明了。二、整体法与隔离法1整体法：在研究物理咨询题时，把所研究的对象作为一个整体来处理的方法称为整体法。采纳整体法时不仅能够把几个物体作为整体，也能够把几个物理过程作为一个整体，采纳整体法能够

8、幸免对整体内部进行繁锁的分析，常常使咨询题解答更简便、明了。运用整体法解题的差不多步骤：1明确研究的系统或运动的全过程.2画出系统的受力图和运动全过程的示意图.3查找未知量与量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解2隔离法：把所研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法称为隔离法。能够把整个物体隔离成几个部分来处理，也能够把整个过程隔离成几个时期来处理，还能够对同一个物体，同一过程中不同物理量的变化进行分不处理。采纳隔离物体法能排除与研究对象无关的因素，使事物的特点明显地显示出来，从而进行有效的处理。运用隔离法解题的差不多步骤：1明确研究对象或过程、状态，选择隔离对象.选择原那么是

9、：一要包含待求量，二是所选隔离对象和所列方程数尽可能少。2将研究对象从系统中隔离出来；或将研究的某状态、某过程从运动的全过程中隔离出来。3对隔离出的研究对象、过程、状态分析研究，画出某状态下的受力图或某时期的运动过程示意图。4查找未知量与量之间的关系，选择适当的物理规律列方程求解。3整体和局部是相对统一相辅相成的隔离法与整体法，不是相互对立的，一样咨询题的求解中，随着研究对象的转化，往往两种方法交叉运用，相辅相成.因此，两种方法的取舍，并无绝对的界限，必须具体分析，灵活运用.不管哪种方法均以尽可能幸免或减少非待求量即中间未知量的显现，如非待求的力，非待求的中间状态或过程等的显现为原那么4应用例

10、析【例4】如下图，A、B两木块的质量分不为mA、mB，在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动，求A、B间的弹力FN。解析：那个地点有a、FN两个未知数，需要要建立两个方程，要取两次研究对象。比较后可知分不以B、A+B为对象较为简单它们在水平方向上都只受到一个力作用。可得点评：那个结论还能够推广到水平面粗糙时A、B与水平面间相同；也能够推广到沿斜面方向推A、B向上加速的咨询题，有味的是，答案是完全一样的。【例5】如下图，质量为2m的物块A和质量为m的物块B与地面的摩擦均不计.在水平推力F的作用下，A、B做加速运动.A对B的作用力为多大?解析：取A、B整体为研究对象，其水平方向只受一个力F的

11、作用依照牛顿第二定律知：F2mmaaF3m取B为研究对象，其水平方向只受A的作用力F1，依照牛顿第二定律知：F1ma故F1F3点评：对连结体多个相互关联的物体咨询题，通常先取整体为研究对象，然后再依照要求的咨询题取某一个物体为研究对象.【例6】 如图，倾角为的斜面与水平面间、斜面与质量为m的木块间的动摩擦因数均为，木块由静止开始沿斜面加速下滑时斜面始终保持静止。求水平面给斜面的摩擦力大小和方向。解：以斜面和木块整体为研究对象，水平方向仅受静摩擦力作用，而整体中只有木块的加速度有水平方向的重量。能够先求出木块的加速度，再在水平方向对质点组用牛顿第二定律，专门容易得到：假如给出斜面的质量M，此题还

12、能够求出这时水平面对斜面的支持力大小为：FN=Mg+mgcos+sinsin，那个值小于静止时水平面对斜面的支持力。【例7】如下图，mA=1kg，mB=2kg，A、B间静摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。用水平力F拉B，当拉力大小分不是F=10N和F=20N时，A、B的加速度各多大？解析：先确定临界值，即刚好使A、B发生相对滑动的F值。当A、B间的静摩擦力达到5N时，既能够认为它们仍旧保持相对静止，有共同的加速度，又能够认为它们间差不多发生了相对滑动，A在滑动摩擦力作用下加速运动。这时以A为对象得到a =5m/s2；再以A、B系统为对象得到 F =mA+mBa =15N1当F=10N15N时，

13、A、B间一定发生了相对滑动，用质点组牛顿第二定律列方程：，而a A =5m/s2，因此能够得到a B =7.5m/s2【例8】如下图，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止开释后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的，即a=g，那么小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少？ 命题意图：考查对牛顿第二定律的明白得运用能力及灵活选取研究对象的能力.B级要求.错解分析：1部分考生适应于具有相同加速度连接体咨询题演练，关于一动一静连续体咨询题难以对其隔离，列出正确方程.2思维缺乏创新，对整体法列出的方程感到疑咨询.解题方法与技巧：解法一：隔离法木

14、箱与小球没有共同加速度，因此须用隔离法.取小球m为研究对象，受重力mg、摩擦力Ff，如图2-4，据牛顿第二定律得：mg-Ff=ma 取木箱M为研究对象，受重力Mg、地面支持力FN及小球给予的摩擦力Ff如图.据物体平稳条件得：FN -Ff-Mg=0 且Ff=Ff 由式得FN=g由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为FN=FN =g.解法二：整体法关于一动一静连接体，也可选取整体为研究对象，依牛顿第二定律列式：mg+Mg-FN = ma+M0故木箱所受支持力：FN=g，由牛顿第三定律知：木箱对地面压力FN=FN=g.三、临界咨询题在某些物理情境中，物体运动状态变化的过程中，由于条件的变化，会显现

15、两种状态的衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值。这类咨询题称为临界咨询题。在解决临界咨询题时，进行正确的受力分析和运动分析，找出临界状态是解题的关键。【例9】一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在倾角=53的斜面顶端，如图，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳的拉力及斜面对小球的弹力.命题意图：考查对牛顿第二定律的明白得应用能力、分析推理能力及临界条件的挖掘能力。错解分析：对物理过程缺乏清醒认识，无法用极限分析法挖掘题目隐含的临界状态及条件，使咨询题难以切入.解题方法与技巧：当加速度a较小时，

16、小球与斜面体一起运动，现在小球受重力、绳拉力和斜面的支持力作用，绳平行于斜面，当加速度a足够大时，小球将飞离斜面，现在小球受重力和绳的拉力作用，绳与水平方向的夹角未知，题目中要求a=10 m/s2时绳的拉力及斜面的支持力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0.现在，小球所受斜面支持力恰好为零由mgcot=ma0因此a0=gcot=7.5 m/s2因为a=10 m/s2a0因此小球离开斜面N=0，小球受力情形如图，那么Tcos=ma， Tsin=mg因此T=2.83 N，N=0.四、超重、失重和视重1超重现象：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 大于 物体所受重力的情形称为超重现象。产生超重现

17、象的条件是物体具有 向上 的加速度。与物体速度的大小和方向无关。产生超重现象的缘故：当物体具有向上的加速度a向上加速运动或向下减速运动时，支持物对物体的支持力或悬挂物对物体的拉力为F，由牛顿第二定律得Fmgma因此Fmgamg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力F mg.2失重现象：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 小于 物体所受重力的情形称为失重现象。产生失重现象的条件是物体具有 向下 的加速度，与物体速度的大小和方向无关.产生失重现象的缘故：当物体具有向下的加速度a向下加速运动或向上做减速运动时，支持物对物体的支持力或悬挂物对物体的拉力为F。由牛顿第二定律mgFma，因此

18、Fmgamg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力F mg. 完全失重现象：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的状态，叫做完全失重状态.产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象。点评：1在地球表面邻近，不管物体处于什么状态，其本身的重力Gmg始终不变。超重时，物体所受的拉力或支持力与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重力；失重时，物体所受的拉力或支持力与重力的合力方向向下，测力计的示数小于物体的重力.可见，在失重、超重现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数又称视重发生了变化，看起来物体的重量有所增大或减小。2发生超

19、重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上的加速度。物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加速度为重力加速度时，处于完全失重状态.超重、失重与物体的运动方向无关。3应用例析【例10】质量为m的人站在升降机里，假如升降机运动时加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力F=mg+ma，那么可能的情形是A.升降机以加速度a向下加速运动B.升降机以加速度a向上加速运动C.在向上运动中，以加速度a制动D.在向下运动中，以加速度a制动解析：升降机对人的支持力F=mg+ma大于人所受的重力mg，故升降机处于超重状态，具有向上的加速度。而A项中加速度向下，C项

20、中加速度也向下，即处于失重状态。故只有选项B、D正确。【例11】以下四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是A用天平测量物体的质量B用弹簧秤测物体的重力C用温度计测舱内的温度D用水银气压计测舱内气体的压强解析：绕地球飞行的太空试验舱处于完全失重状态，处于其中的物体也处于完全失重状态，物体对水平支持物没有压力，对悬挂物没有拉力。用天平测量物体质量时，利用的是物体和砝码对盘的压力产生的力矩，压力为0时，力矩也为零，因此在太空实验舱内不能完成。同理，水银气压计也不能测出舱内温度。物体处于失重状态时，对悬挂物没有拉力，因此弹簧秤不能测出物体的重力。温度计是利用了热胀冷缩的性质，因此能够测出舱内温度。故只有选项C正确。