高考物理一輪復習 3.3牛頓運動定律的綜合應用課件 滬科版必修1.ppt

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第3講牛頓運動定律的綜合應用 知識點1超重和失重 思維激活1 如圖所示 小球的密度小于杯中水的密度 彈簧兩端分別固定在杯底和小球上 靜止時彈簧伸長 x 若全套裝置自由下落 則在下落過程中彈簧的伸長量將 A 仍為 xB 大于 xC 小于 x 大于零D 等于零 解析 選D 當全套裝置自由下落時 系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài) 彈簧與連接物之間無相互作用力 即彈簧恢復到原長 故選項D正確 知識梳理 1 視重 1 當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時 彈簧測力計或臺秤的 稱為視重 2 視重大小等于彈簧測力計所受物體的 或臺秤所受物體的 示數(shù) 拉力 壓力 2 超重 失重和完全失重的比較 大于 小于 等于 豎直向上 豎直向下 豎直向下 a g m g a m g a 加速 減速 加速 減速 加速 減速 知識點2牛頓定律的應用 思維激活2 多選 如圖甲所示 兩物體A B疊放在光滑水平面上 對物體A施加一水平力F F t關系圖像如圖乙所示 兩物體在力F作用下由靜止開始運動 且始終相對靜止 則 A 兩物體做勻變速直線運動B 2 3s時間內(nèi)兩物體間的摩擦力逐漸增大C A對B的摩擦力方向始終與力F的方向相同D 兩物體沿直線做往復運動 解析 選B C 由F mA mB a fB mBa可知 fB與F的方向始終相同 選項C正確 2 3s內(nèi) F增大 a增大 因此 兩物體間的摩擦力逐漸增大 選項B正確 因F隨時間變化 故a也是變化的 選項A錯誤 由運動的對稱性可知 兩物體一直向前運動 不做往復運動 選項D錯誤 知識梳理 1 整體法 當連接體內(nèi) 即系統(tǒng)內(nèi) 各物體的 相同時 可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個 分析其受力和運動情況 運用牛頓第二定律對 列方程求解的方法 2 隔離法 當求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的 時 常把某個物體從系統(tǒng)中 出來 分析其受力和運動情況 再用牛頓第二定律對 出來的物體列方程求解的方法 加速度 整體 整體 內(nèi)力 隔離 隔離 3 外力和內(nèi)力 1 如果以物體系統(tǒng)為研究對象 受到系統(tǒng)之外的物體的作用力 這些力是該系統(tǒng)受到的 而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為 2 應用牛頓第二定律列方程時不考慮 如果把某物體隔離出來作為研究對象 則內(nèi)力將轉換為隔離體的 外力 內(nèi)力 內(nèi)力 外力 微點撥 1 超重和失重的三個易混點 1 超重是物體有向上的加速度 而不一定是速度向上 2 失重是物體有向下的加速度 而不一定是速度向下 3 連接體中只有一部分物體超重或失重時 其他部分沒有加速度 則整體必然超重或失重 2 牛頓定律應用的三點提醒 1 要明確研究對象是單一物體 還是幾個物體組成的系統(tǒng) 對于系統(tǒng)要注意 加速度相同 可采用整體法 加速度不同 應采用隔離法 2 要明確物體的運動過程是單一過程 還是多過程 注意分析每一運動過程的受力情況和運動情況 3 對于多過程問題 要注意分析聯(lián)系前 后兩個過程的關鍵物理量是速度 前一過程的末速度是后一過程的初速度 考點1對超重和失重的理解1 判斷方法 1 不管物體的加速度是不是豎直方向 只要其加速度在豎直方向上有分量 物體就會處于超重或失重狀態(tài) 2 盡管不是整體有豎直方向的加速度 但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度 整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài) 深化理解 2 易錯易混點撥 1 超重并不是重力增加了 失重并不是重力減小了 完全失重也不是重力完全消失了 在發(fā)生這些現(xiàn)象時 物體的重力依然存在 且不發(fā)生變化 只是物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化 2 在完全失重的狀態(tài)下 平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失 如天平失效 浸在水中的物體不再受浮力 液體柱不再產(chǎn)生壓強等 題組通關方案 典題1 2014 莆田模擬 關于超重和失重現(xiàn)象 下列描述中正確的是 A 電梯正在減速上升 在電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B 磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時 列車上的乘客處于超重狀態(tài)C 蕩秋千時秋千擺到最低位置時 人處于失重狀態(tài)D 神舟九號 飛船在繞地球做圓軌道運行時 飛船內(nèi)的宇航員處于完全失重狀態(tài) 解題探究 1 超重和失重現(xiàn)象分析的依據(jù)是什么 提示 依據(jù)加速度的方向進行判斷 物體加速度方向向上處于超重狀態(tài) 加速度方向向下處于失重狀態(tài) 2 什么情況下物體處于完全失重狀態(tài) 提示 物體加速度等于重力加速度 方向豎直向下處于完全失重狀態(tài) 典題解析 選D 物體是否超重或失重取決于加速度方向 當加速度向上時物體處于超重狀態(tài) 當加速度向下時物體處于失重狀態(tài) 當加速度向下且大小等于重力加速度時物體處于完全失重狀態(tài) 電梯正在減速上升 加速度向下 乘客失重 選項A錯誤 列車加速時加速度水平向前 乘客既不超重也不失重 選項B錯誤 蕩秋千到最低位置時加速度向上 人處于超重狀態(tài) 選項C錯誤 飛船繞地球做勻速圓周運動時 其加速度等于飛船所在位置的重力加速度 宇航員處于完全失重狀態(tài) 選項D正確 通關1 1 1 拓展延伸 結合 典題1 回答下列問題 1 若電梯中的乘客處于超重狀態(tài) 則電梯可能怎樣運動 提示 當物體的加速度向上時 物體處于超重狀態(tài) 故電梯可能加速上升 也可能減速下降 2 蕩秋千時秋千擺到最高點位置時 人處于超重狀態(tài) 還是失重狀態(tài) 提示 秋千擺到最高點位置時 人具有斜向下方的加速度 人處于失重狀態(tài) 2 多選 2014 濰坊模擬 在下列運動過程中 處于失重狀態(tài)的是 A 小朋友沿滑梯加速滑下B 乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi)C 豎直上拋的小球D 運動員何沖離開跳板后向上運動 解析 選A C D 物體處于失重狀態(tài)指的是在物體具有向下的加速度情況下 物體對支撐面的壓力或者對繩子的拉力小于物體的重力的現(xiàn)象 當小朋友沿滑梯加速下滑時 具有向下的加速度 小朋友處于失重狀態(tài) 乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi) 加速度在水平方向 對乘客受力分析可得在豎直方向汽車對乘客的作用力平衡了人的重力 人不處于失重狀態(tài) 豎直上拋的小球和運動員離開跳板后僅受重力作用 處于完全失重狀態(tài) 故選項A C D正確 加固訓練 1 如圖所示 某同學找了一個用過的 易拉罐 在底部打了一個洞 用手指按住洞 向罐中裝滿水 然后將易拉罐豎直向上拋出 空氣阻力不計 則下列說法正確的是 A 易拉罐上升的過程中 洞中射出的水的速度越來越快B 易拉罐下降的過程中 洞中射出的水的速度越來越快C 易拉罐上升 下降的過程中 洞中射出的水的速度都不變D 易拉罐上升 下降的過程中 水不會從洞中射出 解析 選D 易拉罐被拋出后 不論上升還是下降 易拉罐均處于完全失重狀態(tài) 水都不會從洞中射出 故選項A B C錯誤 D正確 2 多選 某人乘電梯從24樓到1樓的v t圖像如圖 下列說法正確的是 A 0 4s內(nèi)物體做勻加速直線運動 加速度為1m s2B 4 16s內(nèi)物體做勻速直線運動 速度保持4m s不變 處于完全失重狀態(tài)C 16 24s內(nèi) 物體做勻減速直線運動 速度由4m s減至0 處于失重狀態(tài)D 0 24s內(nèi) 此人經(jīng)過的位移為72m 解析 選A D 0 4s內(nèi)物體的速度均勻增加 物體做勻加速直線運動 其加速度a m s2 1m s2 選項A正確 4 16s內(nèi)物體速度保持4m s不變 做勻速直線運動 處于平衡狀態(tài) 選項B錯誤 16 24s內(nèi) 物體速度由4m s均勻減至0 做勻減速直線運動 加速度豎直向上 處于超重狀態(tài) 選項C錯誤 v t圖像與時間軸圍成的面積表示位移 故0 24s內(nèi) 此人經(jīng)過的位移x m 72m 選項D正確 學科素養(yǎng)升華 判斷超重和失重現(xiàn)象的三個技巧 1 從受力的角度判斷 當物體受向上的拉力 或支持力 大于重力時 物體處于超重狀態(tài) 小于重力時處于失重狀態(tài) 等于零時處于完全失重狀態(tài) 2 從加速度的角度判斷 當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài) 具有向下的加速度時處于失重狀態(tài) 向下的加速度恰好等于重力加速度時處于完全失重狀態(tài) 3 從速度變化角度判斷 物體向上加速或向下減速時 超重 物體向下加速或向上減速時 失重 考點2動力學圖像問題1 圖像的類型 1 已知物體在一過程中所受的某個力隨時間變化的圖線 要求分析物體的運動情況 2 已知物體在一運動過程中速度 加速度隨時間變化的圖線 要求分析物體的受力情況 2 問題的實質(zhì) 是力與運動的關系問題 求解這類問題的關鍵是理解圖像的物理意義 理解圖像的軸 點 線 截 斜 面六大功能 拓展延伸 題組通關方案 典題2 多選 2014 銀川模擬 如圖所示 一質(zhì)量為m的滑塊 以初速度v0從傾角為 的斜面底端滑上斜面 當其速度減為零后又沿斜面返回底端 已知滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 若滑塊所受的摩擦力為f 所受的合外力為F合 加速度為a 速度為v 規(guī)定沿斜面向上為正方向 在滑塊沿斜面運動的整個過程中 這些物理量隨時間變化的圖像大致正確的是 解題探究 1 請畫出滑塊向上和向下運動的受力分析圖 提示 2 請結合受力分析圖判斷各物理量的變化情況 不變 由負向變?yōu)檎?變小 不變 變小 不變 先變小后變大 由正向變?yōu)樨撓?典題解析 選A D 對滑塊沿斜面向上和向下過程進行受力分析 可知滑塊所受的滑動摩擦力大小不變 均為f mgcos 方向由負向變?yōu)檎?選項A正確 沿斜面向上運動時 F合 mgsin mgcos 沿斜面向下運動時 滑塊所受的合外力的大小F合 mgsin mgcos 顯然合力變小 方向始終沿負向 選項B錯誤 加速度的變化情況與合外力的方向相同 選項C錯誤 向上過程中滑塊做勻減速運動 向下過程中 滑塊做勻加速運動 向上運動的加速度大于向下運動的加速度 選項D正確 通關1 1 1 2013 重慶高考 如圖甲為伽利略研究自由落體運動實驗的示意圖 讓小球由傾角為 的光滑斜面滑下 然后在不同的 角條件下進行多次實驗 最后推理出自由落體運動是一種勻加速直線運動 分析該實驗可知 小球?qū)π泵娴膲毫?小球運動的加速度和重力加速度與各自最大值的比值y隨 變化的圖像分別對應圖乙中的 A 和 B 和 C 和 D 和 解析 選B 小球受重力mg 支持力FN 由牛頓第二定律得mgsin ma a gsin 而am g 故 sin 由牛頓第三定律得F N FN F Nm FNm 而FN mgcos FNm mg 即 cos 則 cos 重力加速度的最大值gm g 即 1 故正確選項應為B 2 2014 朝陽區(qū)模擬 如圖甲所示 一個靜止在光滑水平面上的物塊 在t 0時給它施加一個水平向右的作用力F F隨時間t變化的關系如圖乙所示 則物塊速度v隨時間t變化的圖像是 解析 選C 由圖乙知F的方向不發(fā)生變化 物塊的初速度為零 在力F的作用下開始運動 在力F減小到零的過程中 根據(jù)物塊受力知合力減小 加速度減小 但速度方向與加速度方向相同 物塊做加速度減小的加速運動 在力F由零增大的過程中 加速度增大 速度方向與加速度方向仍然相同 物塊做加速度增大的加速運動 在v t圖像中斜率表示加速度 所以C正確 A B D錯誤 加固訓練 1 2014 長沙模擬 如圖所示 以速度v逆時針勻速轉動的足夠長的傳送帶與水平面的夾角為 現(xiàn)將一個質(zhì)量為m的小木塊輕輕地放在傳送帶的上端 小木塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 tan 則能夠正確地描述小木塊的速度隨時間變化關系的圖線是 解析 選D 小木塊剛放到傳送帶上時將會與傳送帶發(fā)生相對滑動 加速度a1 gsin gcos 當小木塊與傳送帶達到共同速度v后 由于 a2 選項D正確 2 質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運動 一段時間后撤去F 其運動的v t圖像如圖所示 g取10m s2 求 1 物體與水平面間的動摩擦因數(shù) 2 水平推力F的大小 3 0 10s內(nèi)物體運動位移的大小 解析 1 設物體做勻減速直線運動的時間為 t2 初速度為v20 末速度為v2t 加速度為a2 則a2 2m s2 設物體所受的摩擦力為Ff 由牛頓第二定律得 Ff ma2 Ff mg 聯(lián)立 式 代入數(shù)據(jù)得 0 2 2 設物體做勻加速直線運動的時間為 t1 初速度為v10 末速度為v1t 加速度為a1 則a1 1m s2 根據(jù)牛頓第二定律 有F Ff ma1 聯(lián)立各式 代入數(shù)據(jù)得F 6N 3 v t圖像與時間軸圍成的面積等于位移的大小 則 x 2 8 6m 8 4m 46m答案 1 0 2 2 6N 3 46m 學科素養(yǎng)升華 處理動力學圖像問題的一般思路 1 依據(jù)題意 合理選取研究對象 2 對物體先受力分析 再分析其運動過程 3 將物體的運動過程與圖像對應起來 4 對于相對復雜的圖像 可通過列解析式的方法進行判斷 考點3多過程問題1 多過程問題 很多動力學問題中涉及物體兩個或多個連續(xù)的運動過程 在物體不同的運動階段 物體的運動情況和受力情況都發(fā)生了變化 這類問題稱為牛頓定律中的多過程問題 解題技巧 2 解題策略 有些題目中這些過程是彼此獨立的 也有的題目中相鄰的過程之間也可能存在一些聯(lián)系 這類問題的分析思路如下 1 分析題目涉及的物理過程可以分為幾個階段 明確各階段的運動情況和受力情況 2 根據(jù)不同階段對應的物理規(guī)律列出方程 3 將不同階段的方程通過相關條件聯(lián)立進行解答 3 類型 多過程問題可根據(jù)涉及物體的多少分為單體多過程問題和多體多過程問題 題組通關方案 典題3 16分 2013 江蘇高考 如圖所示 將小砝碼置于桌面上的薄紙板上 用水平向右的拉力將紙板迅速抽出 砝碼的移動很小 幾乎觀察不到 這就是大家熟悉的慣性演示實驗 若砝碼和紙板的質(zhì)量分別為m1和m2 各接觸面間的動摩擦因數(shù)均為 重力加速度為g 1 當紙板相對砝碼運動時 求紙板所受摩擦力的大小 2 要使紙板相對砝碼運動 求所需拉力的大小 3 本實驗中 m1 0 5kg m2 0 1kg 0 2 砝碼與紙板左端的距離d 0 1m 取g 10m s2 若砝碼移動的距離超過l 0 002m 人眼就能感知 為確保實驗成功 紙板所需的拉力至少多大 解題探究 1 請畫出紙板相對砝碼運動時 紙板的受力分析圖 提示 2 紙板相對砝碼運動時 兩者加速度存在什么關系 提示 紙板相對砝碼運動時 紙板的加速度大于砝碼的加速度 3 若要人眼剛好能夠感知 請判斷砝碼的運動規(guī)律 提示 砝碼先在紙板上做勻加速直線運動 再在桌面上做勻減速直線運動 砝碼運動的總距離為l 典題解析 1 砝碼對紙板的摩擦力Ff1 m1g 1分 桌面對紙板的摩擦力Ff2 m1 m2 g 1分 Ff Ff1 Ff2解得Ff 2m1 m2 g 1分 2 設砝碼的加速度為a1 紙板的加速度為a2 則Ff1 m1a1 1分 F Ff1 Ff2 m2a2 2分 若發(fā)生相對運動 則a2 a1解得F 2 m1 m2 g 2分 3 紙板抽出前 砝碼運動的距離x1 1分 紙板運動的距離d x1 2分 紙板抽出后 砝碼在桌面上運動的距離x2 2分 l x1 x2 1分 由題意知a1 a3 a1t1 a3t2 1分 代入數(shù)據(jù)解得F 22 4N 1分 答案 1 2m1 m2 g 2 F 2 m1 m2 g 3 22 4N 通關1 1 1 多選 2012 天津高考 如圖甲所示 靜止在水平地面的物塊A 受到水平向右的拉力F作用 F與時間t的關系如圖乙所示 設物塊與地面的靜摩擦力最大值fm與滑動摩擦力大小相等 則 A 0 t1時間內(nèi)F的功率逐漸增大B t2時刻物塊A的加速度最大C t2時刻后物塊A做反向運動D t3時刻物塊A的動能最大 解析 選B D 由F t圖像可知 在0 t1時間內(nèi) Ffm 故物塊仍沿同一方向做加速運動 至t3時刻速度最大 動能最大 選項C錯 D對 2 如圖所示 一小物塊以水平向左的初速度v0通過平直路面AB沖上坡道BC 已知水平路面AB長s1 1m 坡道BC與水平面間的夾角為 37 初速度v0 3m s 小物塊與路面間的動摩擦因數(shù)均為 0 25 不計小物塊經(jīng)過B處時機械能損失 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 小物塊第一次到達B處的速度大小 2 小物塊在BC段向上運動時的加速度大小 3 若小物塊剛好能滑到C處 求BC長度s2 解析 1 小物塊從A運動到B 加速度a1 gvB2 v02 2a1s1代入數(shù)據(jù)解得vB 2m s 2 小物塊從B到C過程中 由牛頓第二定律得 mgcos mgsin ma2代入數(shù)據(jù)解得a2 8m s2 3 小物塊以初速度vB沿斜面向上運動至速度為零的過程中 根據(jù)運動學公式vB2 2a2s2代入數(shù)據(jù)解得s2 0 25m答案 1 2m s 2 8m s2 3 0 25m 加固訓練 1 2014 武漢模擬 在上海世博會上 拉脫維亞館的風洞飛行表演令參觀者大開眼界 若風洞內(nèi)總的向上的風速風量保持不變 讓質(zhì)量為m的表演者通過調(diào)整身姿 可改變所受的向上的風力大小 以獲得不同的運動效果 假設人體受風力大小與正對面積成正比 已知水平橫躺時受風力面積最大 且人體站立時受風力面積為水平橫躺時受風力面積的 風洞內(nèi)人體可上下移動的空間總高度為H 開始時 若人體與豎直方向成一定角度傾斜時 受 風力有效面積是最大值的一半 恰好可以靜止或勻速漂移 后來 人從最高點A由靜止開始 先以向下的最大加速度勻加速下落 經(jīng)過某處B后 再以向上的最大加速度勻減速下落 剛好能在最低點C處減速為零 則下列說法錯誤的是 A 表演者向上的最大加速度是gB 表演者向下的最大加速度是C B C間的高度是HD 由A至C全過程表演者克服風力做的功為mgH 解析 選B 由題意可知 水平橫躺時受到的風力是勻速下落時的2倍 即此時風力為2mg 開始下落時受到的阻力為f1 2mg mg 開始下落時 加速度向下 大小為a1 則有mg f1 ma1 解得向下的加速度最大值為a1 g 當人水平橫躺時 加速度向上 大小為g 因此選項A正確 B錯誤 畫出由A到C的速度 時間圖像如圖所示 由圖像的物理意義可知 C正確 由A到C由動能定理可知 Wf mgH D正確 2 一卡車拖掛一相同質(zhì)量的車廂 在水平直道上以v0 12m s的速度勻速行駛 其所受阻力可視為與車重成正比 與速度無關 某時刻 車廂脫落 并以大小為a 2m s2的加速度減速滑行 在車廂脫落t 3s后 司機才發(fā)覺并緊急剎車 剎車時阻力為正常行駛時的3倍 假設剎車前牽引力不變 求卡車和車廂都停下后兩者之間的距離 解析 設剎車前卡車的牽引力大小為F 卡車的質(zhì)量為m 則車廂沒脫落前 F 2mg 設車廂脫落后 卡車加速度大小為a1 剎車后 卡車加速度大小為a2 由牛頓第二定律得 F mg ma1 mg ma 3 mg ma2 設車廂脫落后 t 3s內(nèi)卡車行駛的路程為x1 末速度為v1 則 x1 v0t a1t2 v1 v0 a1t v12 2a2x2 式中x2是卡車在剎車后減速行駛的路程 設車廂脫落后滑行的路程為x 有v02 2ax 卡車和車廂都停止時相距 x 則 x x1 x2 x 式聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得 x 36m 答案 36m 學科素養(yǎng)升華 處理多過程問題時應注意的三個問題 1 任何多過程的復雜物理問題都是由很多簡單的小過程構成 有些是承上啟下 上一過程的結果是下一過程的已知 這種情況 一步一步完成即可 2 有些是樹枝型 告訴的只是旁支 要求的是主干 或另一旁支 這就要求仔細審題 找出各過程的關聯(lián) 按順序逐個分析 對于每一個研究過程 要明確選擇什么規(guī)律 應用哪一個運動學公式 3 注意兩個過程的連接處 加速度可能突變 但速度不會突變 前一階段的末速度就是后一階段的初速度 速度是聯(lián)系前后兩個階段的橋梁 資源平臺 板塊模型 2011 山東高考 如圖所示 在高出水平地面h 1 8m的光滑平臺上放置一質(zhì)量M 2kg 由兩種不同材料連接成一體的薄板A 其右段長度l1 0 2m且表面光滑 左段表面粗糙 在A最右端放有可視為質(zhì)點的物塊B 其質(zhì)量m 1kg B與A左段間動摩擦因數(shù) 0 4 開始時二者均靜止 先對A施加F 20N水平向右的恒力 待B脫離A A尚未露出平臺 后 將A取走 B離開平臺后的落地點與平臺右邊緣的水平距離x 1 2m g取10m s2 求 1 B離開平臺時的速度vB 2 B從開始運動到剛脫離A時 B運動的時間tB和位移xB 3 A左段的長度l2 解析 1 物塊B離開平臺后做平拋運動 x vBt h gt2 解之可得vB 2m s 2 物塊B與A右端接觸時處于靜止狀態(tài) 當B與A左端接觸時做勻加速直線運動 設加速度為aB 則 mg maB vB aBtB 又xB 解之可得tB 0 5s xB 0 5m 3 A剛開始運動時 A做勻加速直線運動 設加速度為a1 B剛開始運動時 A的速度為v1 加速度為a2 則有F Ma1 v12 2a1l1 F mg Ma2 l2 v1tB 解之可得l2 1 5m 答案 1 2m s 2 0 5s0 5m 3 1 5m 思想方法之4動力學中的整體法和隔離法1 方法概述 整體法就是指對物理問題的整個系統(tǒng)或過程進行研究的方法 隔離法就是從整個系統(tǒng)中將某一部分物體隔離出來 然后單獨分析被隔離部分的受力情況和運動情況 從而把復雜的問題轉化為簡單的一個個小問題求解的方法 2 常見類型 1 研究對象的整體與隔離 如連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度 求解整體受到的外力 采用整體法 連接體內(nèi)各物體的加速度不相同 或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時 采用隔離法 2 運動過程的整體與隔離 如利用能量觀點解決問題 常抓住整個過程的初 末狀態(tài)整體分析 若求解多過程中的某一物理量 應對各個物理過程隔離進行受力分析及運動狀態(tài)分析 3 解題思路 1 分析所研究的問題適合應用整體法還是隔離法 2 對整體或隔離體進行受力分析 應用牛頓第二定律確定整體或隔離體的加速度 3 結合運動學方程解答所求解的未知物理量 案例剖析 典題例證深度剖析 2013 福建高考 質(zhì)量為M 長為L的桿水平放置 桿兩端A B系著長為3L的不可伸長且光滑的柔軟輕繩 繩上套著一質(zhì)量為m的小鐵環(huán) 已知重力加速度為g 不計空氣影響 1 現(xiàn)讓 桿和環(huán)均靜止懸掛在空中 如圖甲 求繩中拉力的大小 2 若桿與環(huán)保持相對靜止 在空中沿AB方向水平向右做勻加速直線運動 此時環(huán)恰好懸于A端的正下方 如圖乙所示 求此狀態(tài)下桿的加速度大小a 為保持這種狀態(tài)需在桿上施加一個多大的外力 方向如何 精講精析 1 由題中信息 可知應將環(huán)隔離分析受力情況 由信息 可知應對環(huán)應用平衡條件列方程求解繩中拉力 環(huán)受力如圖甲所示 由平衡條件得 2Tcos mg 0 由圖中幾何關系可知 cos 聯(lián)立 式解得 T mg 2 由信息 可知桿和環(huán)組成的系統(tǒng)運動狀態(tài)相同 應隔離環(huán)受力分析 由牛頓第二定律求解此時桿的加速度 再采用整體法受力分析 由牛頓第二定律求解此時桿所受的外力 小鐵環(huán)受力如圖乙所示 由牛頓第二定律得 T sin ma T T cos mg 0 由圖中幾何關系可知 60 代入 式解得 a g 桿和環(huán)整體受力如圖丙所示 由牛頓第二定律得 Fcos M m a Fsin M m g 0 聯(lián)立 式解得 F M m g 60 答案 1 mg 2 g 外力大小為 M m g方向與水平方向成60 角斜向右上 自我小測 小試身手固本強基1 2014 武漢模擬 質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B相互接觸放在水平面上 如圖所示 若對A施加水平推力F 則兩物塊沿水平方向做加速運動 關于A對B的作用力 下列說法正確的是 A 若水平面光滑 物塊A對B的作用力大小為FB 若水平面光滑 物塊A對B的作用力大小為FC 若物塊A與地面無摩擦 B與地面的動摩擦因數(shù)為 則物塊A對B的作用力大小為 mgD 若物塊A與地面無摩擦 B與地面的動摩擦因數(shù)為 則物塊A對B的作用力大小為 解析 選D 若水平面光滑 由牛頓運動定律得A B整體的加速度為a1 物塊A對B的作用力大小為F1 ma1 選項A B錯誤 若物塊A與地面無摩擦 B與地面的動摩擦因數(shù)為 由牛頓第二定律得A B整體的加速度為a2 又由F2 mg ma2 物塊A對B的作用力大小為F2 故選項C錯誤 D正確 2 多選 如圖所示 質(zhì)量分別為mA mB的A B兩物塊用輕線連接放在傾角為 的光滑斜面上 用始終平行于斜面向上的恒力F拉A 使它們沿斜面勻加速上升 為了增加輕線上的張力 可行的辦法是 A 增大A物塊的質(zhì)量B 增大B物塊的質(zhì)量C 增大傾角 D 增大拉力F 解析 選B D 對于A B整體由牛頓第二定律得F mA mB gsin mA mB a 對于B由牛頓第二定律得T mBgsin mBa 解以上兩式得T F 選項B D正確 加固訓練 2012 江蘇高考 如圖所示 一夾子夾住木塊 在力F作用下向上提升 夾子和木塊的質(zhì)量分別為m M 夾子與木塊兩側間的最大靜摩擦力均為f 若木塊不滑動 力F的最大值是 解析 選A 對整體受力分析有F M m g M m a 對木塊受力分析有2f Mg Ma 聯(lián)立以上各式可得F 答案選A