2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 第3節(jié) 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用學(xué)案(新人教版)

1、第三節(jié)牛頓運動定律的綜合應(yīng)用(對應(yīng)學(xué)生用書第47頁)教材知識速填知識點1超重和失重1實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，在地球上的同一位置是不變的(2)視重當(dāng)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示數(shù)稱為視重視重大小等于彈簧測力計所受物體的拉力或臺秤所受物體的壓力2超重、失重和完全失重的比較超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重概念物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象產(chǎn)生條件物體的加速度方向向上物體的加速度方向向下物體的加速度方

2、向向下，大小ag原理方程FmgmaFm(ga)mgFmaFm(ga)mgFmgF0運動狀態(tài)加速上升或減速下降加速下降或減速上升無阻力的拋體運動；繞地球勻速圓周運動易錯判斷(1)失重說明物體的重力減小了()(2)物體超重時，加速度向上，速度也一定向上()(3)物體失重時，也可能向上運動()知識點2整體法與隔離法1整體法當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同時，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個整體，分析其受力和運動情況，運用牛頓第二定律對整體列方程求解的方法2隔離法當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時，常把某個物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析其受力和運動情況，再用牛頓第二定律對隔離出來的物體列方程求解的方法

3、3外力和內(nèi)力如果以物體系統(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)受到的外力，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力應(yīng)用牛頓第二定律列方程時不考慮內(nèi)力如果把某物體隔離出來作為研究對象，則原來的內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力教材習(xí)題回訪考查點：超重、失重現(xiàn)象1(魯科必修1P120T6)用一根細(xì)繩將一重物吊在電梯內(nèi)的天花板上，在下列四種情況中，繩的拉力最大的是( ) A電梯勻速上升 B電梯勻速下降C電梯加速上升 D電梯加速下降答案C考查點：整體法、隔離法的應(yīng)用2魯科必修1P121T4)1966年曾在地球的上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測定質(zhì)量的實驗實驗時，用質(zhì)量為m1的“雙子星”號宇宙飛船A

4、接觸正在軌道上運行的質(zhì)量為m2的火箭組B，開動A尾部的推進(jìn)器使A和B共同加速如圖331所示，推進(jìn)器的平均推力F897 N，從開始到t70 s時間內(nèi)，測出A和B的速度改變量是091 m/s已知宇宙飛船A的質(zhì)量為34103 kg，則火箭組B的質(zhì)量是多少？圖331解析由題意知A、B的加速度a 而am/s2解得m1m26 900 kg因m13 400 kg，則m23 500 kg答案3 500 kg考查點：超重、失重的計算3(粵教必修1P98T3)一個彈簧測力計最多能掛54 kg重的物體，在實際以1 m/s2加速下降的電梯里，它最多能掛上多重的物體？如果在電梯內(nèi)彈簧測力計最多能掛上40 kg的物體，此

5、刻電梯在做什么運動？加速度的大小為多少？ (取g10 m/s2)解析由題意知，彈簧測力計最大拉力FTmg540 N設(shè)以a1 m/s2加速下降時，所掛重物為m則mgFTma解得：m60 kg若最多掛m40 kg，則電梯以加速度a加速上升或減速下降則：FTmgma解得：a35 m/s2答案60 kg加速上升或減速下降35 m/s2考查點：牛頓運動定律綜合應(yīng)用4(人教必修1P91T4改編)一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重一個可乘十多個人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下落到一定位置時，制動系統(tǒng)啟動，到地面時剛好停下已知座艙開始下落時的高度為76 m，當(dāng)落到

6、離地面28 m的位置時開始制動，座艙均勻減速(1)若座艙中某人用手托著重50 N的鉛球，當(dāng)座艙落到離地面50 m的位置時，鉛球?qū)κ值膲毫κ嵌啻螅?2)當(dāng)座艙落到離地面15 m的位置時，鉛球?qū)κ值膲毫κ嵌啻螅?【導(dǎo)學(xué)號：】解析(1)離地50 m時，座艙自由下落，處于完全失重狀態(tài)，鉛球?qū)κ值膲毫榱?2)設(shè)開始制動時速度為v，制動加速度為a，由運動學(xué)方程，可得v22gh1v22ah2其中h148 m，h228 m代入得：am/s2又因FNGma所以FNGa50 N857 N1357 N答案(1)0(2)1357 N(對應(yīng)學(xué)生用書第48頁)對超重和失重的理解及應(yīng)用1對超重、失重的理解超重并不是重力增

7、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)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)2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)超重或失重現(xiàn)象3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(qiáng)等題組通關(guān)1如圖332所示，在教室里某同學(xué)站在體重計上研究超重與失重她由穩(wěn)定的站姿變化

8、到穩(wěn)定的蹲姿稱為“下蹲”過程；由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定的站姿稱為“起立”過程關(guān)于她的實驗現(xiàn)象，下列說法中正確的是( ) 圖332A只有“起立”過程，才能出現(xiàn)失重現(xiàn)象B只有“下蹲”過程，才能出現(xiàn)超重現(xiàn)象C“下蹲”的過程，先出現(xiàn)超重現(xiàn)象后出現(xiàn)失重現(xiàn)象D“起立”“下蹲”的過程，都能出現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象D下蹲過程中，人先向下做加速運動，后向下做減速運動，所以先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)；人從下蹲狀態(tài)站起來的過程中，先向上做加速運動，后向上做減速運動，最后回到靜止?fàn)顟B(tài)，人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)，故A、B、C錯誤，D正確2為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變

9、化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖333所示，當(dāng)此車減速上坡時，則乘客(僅考慮乘客與水平面之間的作用)( ) 圖333A處于超重狀態(tài)B不受摩擦力的作用C受到向后(水平向左)的摩擦力作用D所受合力豎直向上C當(dāng)車減速上坡時，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度與車的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下，合力的大小不變?nèi)耸苤亓?、支持力和水平向左的靜摩擦力，如圖將加速度沿豎直方向和水平方向分解，有豎直向下的加速度，則：mgFNmayFNmg，乘客處于失重狀態(tài)，故A、B、D錯誤，C正確動力學(xué)中整體法與隔離法的應(yīng)用1方法內(nèi)涵對系統(tǒng)內(nèi)的物體逐個隔離進(jìn)行分析的方法稱為隔離法；把整個系統(tǒng)作為一個

10、研究對象進(jìn)行分析的方法稱為整體法(1)整體法：其優(yōu)點是只需分析整個系統(tǒng)與外界的關(guān)系，避開了系統(tǒng)內(nèi)部繁雜的相互作用，更簡潔、更本質(zhì)地展現(xiàn)出物理量之間的關(guān)系；缺點是無法討論系統(tǒng)內(nèi)部的情況(2)隔離法：其優(yōu)點在于能把系統(tǒng)內(nèi)各個物體所處的狀態(tài)、物體狀態(tài)變化的原因以及物體間的相互作用關(guān)系分析清楚，能把物體在系統(tǒng)內(nèi)與其他物體相互作用的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為物體所受的外力，以便應(yīng)用牛頓第二定律進(jìn)行求解；缺點是涉及的因素多且較繁雜2選取原則(1)整體法的選取原則當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)某些物體的受力和運動情況時，一般采用整體法(2)隔離法的選取原則當(dāng)涉及系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個物體的受力和運動情況時，一般采用隔離法多維

11、探究考向1涉及滑輪的連接體問題1(多選)質(zhì)量分別為M和m的物塊形狀大小均相同，將它們通過輕繩和光滑定滑輪連接，如圖334甲所示，沿斜面方向的繩子在各處均平行于傾角為的斜面，M恰好能靜止在斜面上，不考慮M、m與斜面之間的摩擦若互換兩物塊位置，按圖乙放置，然后釋放M，斜面仍保持靜止則下列說法正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號：】甲 乙圖334A輕繩的拉力等于MgB輕繩的拉力等于mgCM運動的加速度大小為(1sin )gDM運動的加速度大小為gBC按題圖甲放置時，M靜止，則Mgsin mg，按題圖乙放置時，由牛頓第二定律得Mgmgsin (Mm)a，聯(lián)立解得a(1sin )g對m由牛頓第二定律得Tmgsin

12、ma，解得Tmg，故A、D錯誤，B、C正確考向2豎直方向上的連接體問題2如圖335所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，運動距離h時，B與A分離下列說法正確的是( ) 圖335AB和A剛分離時，彈簧長度等于原長BB和A剛分離時，它們的加速度為gC彈簧的勁度系數(shù)等于D在B與A分離之前，它們做勻加速直線運動CA、B分離前，A、B共同做加速運動，由于F是恒力，而彈力是變力，故A、B做變加速直線運動，當(dāng)兩物體要分離時，F(xiàn)AB0，對B：Fmgma，對A：kxmgma即Fkx時，A、B分離，此時彈簧處于壓縮狀態(tài)，由Fmg，設(shè)用恒力F拉B前彈簧壓縮量為x0

13、，又2mgkx0，hx0x，解以上各式得k，綜上所述，只有C項正確考向3水平方向上運動的連接體問題3(多選)(2015全國卷)在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤連接好的車廂當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂以大小為a的加速度向東行駛時，連接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著車廂以大小為a的加速度向西行駛時，P和Q間的拉力大小仍為F不計車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為( ) A8 B10C15 D18 BC設(shè)該列車廂與P相連的部分為P部分，與Q相連的部分為Q部分設(shè)該列車廂有n節(jié)，Q部分為n1節(jié)，每節(jié)車廂質(zhì)量為m，當(dāng)加速度為a時，對Q有Fn1ma

14、；當(dāng)加速度為a時，對P有F(nn1)ma，聯(lián)立得2n5n1當(dāng)n12，n14，n16時，n5，n10，n15，由題中選項得該列車廂節(jié)數(shù)可能為10或15，選項B、C正確4(2018四川廣元一診)(多選)如圖336甲、乙所示，兩個完全相同的小車質(zhì)量為M，放在光滑的水平面上，小車橫梁上用細(xì)線各懸掛一質(zhì)量為m(mM)的小球，若分別施加水平恒力F1、F2，整個裝置分別以加速度a1、a2做勻加速運動，且兩條細(xì)線與豎直方向夾角均為，則下列判斷正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號：】圖336A兩細(xì)線的拉力大小相同B地面對兩個小車的支持力相同C兩個小車的加速度a1一初速度為v0的小物塊沿斜面ab向上運動，經(jīng)時間t0后到達(dá)頂點

15、b時，速度剛好為零；然后讓小物塊立即從靜止開始沿斜面bc下滑在小物塊從a運動到c的過程中，可能正確描述其速度大小v與時間t的關(guān)系的圖象是( ) 【導(dǎo)學(xué)號：】圖338題眼點撥同樣粗糙剛好為零C設(shè)物塊上滑與下滑的加速度大小分別為a1和a2根據(jù)牛頓第二定律得：mgsin mgcos ma1，mgsin mgcos ma2，得a1gsin gcos ，a2gsin gcos ，則知a1a2而vt圖象的斜率等于加速度，所以上滑段圖線的斜率大于下滑段圖線的斜率上滑過程的位移大小較小，而上滑的加速度較大，由xat2知，上滑過程時間較短因上滑過程中，物塊做勻減速運動，下滑過程做勻加速直線運動，兩段圖象都是直線

16、由于物體克服摩擦力做功，機(jī)械能不斷減小，所以物體到達(dá)C點的速度小于v0故C正確，A、B、D錯誤遷移2圖象的轉(zhuǎn)換問題2(多選)某人在地面上用彈簧測力計稱得其體重為490 N他將彈簧測力計移至電梯內(nèi)稱其體重，t0到t3時間段內(nèi)，彈簧測力計的示數(shù)如圖339所示，電梯運行的vt圖象可能是(取電梯向上運動的方向為正)( ) 圖339AD由Gt圖象可知：t0t1時間內(nèi)，人的視重小于其重力，說明電梯具有向下的加速度；t1t2時間內(nèi)，人的視重等于其重力，電梯勻速或靜止；t2t3時間內(nèi)，人的視重大于其重力，具有向上的加速度若電梯向上運動，則在這三段時間內(nèi)的運動情況分別為勻減速運動、勻速運動或靜止、勻加速運動，D

17、正確若電梯向下運動，則在這三段時間內(nèi)的運動情況分別為勻加速運動、勻速運動、勻減速運動，故A正確選A、D遷移3圖象信息應(yīng)用問題3(2018湖北部分重點中學(xué)高三起點考試)(多選)質(zhì)量為m2 kg的物塊靜止放置在粗糙水平地面O處，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)05，在水平拉力F作用下物塊由靜止開始沿水平地面向右運動，經(jīng)過一段時間后，物塊回到出發(fā)點O處，取水平向右為速度的正方向，如圖3310甲所示，物塊運動過程中其速度v隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2，則( ) 【導(dǎo)學(xué)號：】圖3310A物塊經(jīng)過4 s回到出發(fā)點B物塊運動到第3 s時改變水平拉力的方向C35 s時刻水平力F的大小為4

18、 ND45 s時刻水平力F的大小為16 NCD物塊經(jīng)過4 s，速度減小到零，離出發(fā)點最遠(yuǎn)，選項A錯誤在03 s時間內(nèi)，物塊加速度a11m/s2由牛頓運動定律，F(xiàn)1mgma1，解得：F112 N在34 s時間內(nèi)，物塊加速度a23 m/s2，由牛頓運動定律，F(xiàn)2mgma2，解得：F24 N物塊運動到第3 s時水平拉力由12 N改變?yōu)? N，但是方向沒有改變，選項B錯誤，C正確在45 s時間內(nèi)，速度為負(fù)值，摩擦力方向改變，物塊加速度a33m/s2由牛頓運動定律，F(xiàn)3mgma3，解得F316 N，選項D正確質(zhì)量為2 kg的雪橇在傾角37的斜坡上向下滑動，所受的空氣阻力與速度成正比，比例系數(shù)未知今測得雪橇運動的vt圖象如圖所示，且AB是曲線最左端那一點的切線，B點的坐標(biāo)為(4,9)，CD線是曲線的漸近線(sin 3706，cos 3708)試問：(1)雪橇開始時做什么運動？最后做什么運動？(2)當(dāng)v03 m/s和v16 m/s時，雪橇的加速度大小各是多少？(3)空氣阻力系數(shù)k及雪橇與斜坡間的動摩擦因數(shù)各是多少？解析(1)vt圖象的斜率表示加速度的大小，由圖可知，雪橇開始時做加速度減小的加速直線運動，最后做勻速直線運動(2)當(dāng)v03 m/s時，雪橇的加速度是a0 m/s215 m/s2，當(dāng)v16 m/s時，雪橇的加速度是a10(3)開始加速時：mgsin kv0mgc