全国通用版2019版高考物理大一轮复习第三章牛顿运动定律第9讲牛顿运动定律的综合应用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 9 讲 牛顿运动定律的综合应用 考纲要求 考情分析 命题趋势 1.对超重、失重的理解 2动力学图象问题 3动力学中的连接体问题 2015 全国卷 ， 20 2015 全国卷 ， 25 2015 全国卷 ， 25 本专题能力要求很高，受力与运动过程的分析能力、状态变化和临界条件的推理能力、力与运动的计算能力、运用图象处理物理问题的能力等，都是考查的热点要深刻理解牛顿第二定律的确切含义，会利用牛顿第二定律处理综合问题 1超重和失重 (1)实重与视重 实重：物体实际所受的重力，与物体的 运动状态 _无关 _. 视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计

2、或台秤的 _示数 _称为视重；视重大小等于弹簧测力计所受物体的 _拉力 _或台秤所受物体的 _压力 _. (2)超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重现象 概念 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 _物体所受重力的现象 物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 )_等于 _零的现象 产生条件 物体的加速度方向_竖直向上 _ 物体的加速度方向_竖直向下 _ 物体的加速度方向_竖直向下 _，大小 _a g_ 原理方程 F mg ma F m(g a) mg F ma F m(g a) mg F m

3、a F 0 运动状态 _加速 _上升或 _减速 _下降 _加速 _下降或 _减速 _上升 以 a g_加速 _下降或 _减速 _上升 2.连接体问题 (1)整体法和隔离法 整体法 【 精品教育资源文库 】 当连接体内 (即系统内 )各物体的 _加速度 _相同时，可以把系统内的所有物体看成一个_整体 _，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对 _整体 _列方程求解的方法 隔离法 当求系统内物体间相互作用的 _内力 _时，常把某个物体从系统中 _隔离 _出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对 _隔离 _出来的物体列方程求解的方法 (2)动力学图象 三种图象： v t 图象、 a t 图

4、象、 F t 图象 图象间的联系：加速度是联系 v t 图象与 F t 图象的桥梁 1请判断下列表述是否正确，对不正确的表述，请说明原因 (1)超重就是物体的重力变大的现象 ( ) 解析 不管超重还是失重，物体本身重力并不变 (2)减速上升的升降机内的 物体，物体对地板的压力大于物体的重力 ( ) 解析 减速上升和加速下降，物体加速度的方向均向下，物体对地板的压力小于物体的重力，处于失重状态 (3)加速上升的物体处于超重状态 ( ) (4)加速度大小等于 g 的物体处于完全失重状态 ( ) 解析 加速度竖直向下且等于 g 的物体，处于完全失重状态 (5)处于完全失重状态的物体，重力并没有发生变

5、化 ( ) (6)超重和失重现象与物体运动的速度大小和方向无关 ( ) (7)站在台秤上的人下蹲过程中，台秤的示数保持不变 ( ) 解析 站在台秤上 的人下蹲过程，加速度先向下再向上，人先失重再超重，台秤的示数先减小再增大 2 (多选 )一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力 ( AD ) A t 2 s 时最大 B t 2 s 时最小 C t 8.5 s 时最大 D t 8.5 s 时最小 解析 当电梯有向上的加速度时，人处于超重状态，人对地板的压力大于重力，向上的加速度越大，压力越大，因此 t 2 s 时，压

6、力最大，选项 A 正确；当有向下的加速度时，人处于失重状态，人对地板的压力小于人的重力， 向下的加速度越大，压力越小，因此 t【 精品教育资源文库 】 8.5 s 时压力最小，选项 D 正确 一 对超重和失重的理解 例 1广州塔，昵称小蛮腰，总高度达 600 米，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在 t 0 时由静止开始上升， a t 图象如图所示，则下列相关说法正确的是 ( D ) A t 4.5 s 时，电梯处于失重状态 B 5 55 s 时间内，绳索拉力最小 C t 59.5 s 时，电梯处于超重状态 D t 60 s 时，电梯速度恰好

7、为零 解析 利用 a t 图象可判断 t 4.5 s 时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则选项 A 错误； 0 5 s 时间内，电梯处于超重状态，拉力 重力， 5 55 s 时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力重力， 55 60 s 时间内，电梯处于失重状态，拉力 2.5g，故选项 C 正确由于阻拦索对飞机的作用力 F 阻 不变，阻拦索对飞机做功的功率 P F 阻 v，故 v 减小时，阻拦系统对飞机做功的功率减小，选项 D 错误 三 连接体问题 涉及整体法和隔离法的具体类型 (1)通过滑轮和绳的连接体问题：若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度大小相同但

8、方向不同，故采用隔离法 (2)水平面上 的连接体问题：这类问题一般多是连接体 (系统 )中各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般整体法、隔离法交替应用 (3)斜面体与上面物体组成的系统的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析 例 3(多选 )如图所示，质量为 m2的物体，放在沿平直轨道向左行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑的定滑轮连接质量为 m1的物体当车向左匀加速运动时，与物体 m1相连接的绳与竖直方向成 角， m2与车厢相对静止则 ( BD ) A车厢的加速度为 gsin B绳对物体 m1的拉力 T 为 m1gcos C地板对

9、物体 m2的支持力 FN (m2 m1)g D物体 m2所受底板的摩擦力 Ff m2gtan 解析 以物体 m1为研究对象，分析受力情况如图甲所示，根据牛顿第二定律得 m1gtan m1a，得 a gtan ，则车厢的加速度也为 gtan .绳对物体 m1的拉力 T m1gcos ，故选项 A 错误， B 正确；以物体 m2为研究对象，分析其受力情况如图乙所示，根据牛顿第二定律有 FN m2g T m2g m1gcos ， Ff m2a m2gtan .故选项 C 错误， D 正确 【 精品教育资源文库 】 分析连接体问题的思路 四 传送带模型 传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问

10、题 1水平传送带问题 求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2倾斜传送带问题 求解的关键在于分析清楚物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变 例 4(2018 山东济南重点 中学联考 )如图甲所示，水平传送带沿顺时针方向匀速运转从传送带左端 P 先后由静止轻轻放上三个物体 A、 B、 C，物体 A 经 tA 9.5 s 到达传送带另一端 Q，物体 B 经 tB 10 s 到达传送带另一端 Q，若释放物体时刻作为 t 0 时刻，分别作出三物

11、体的 v t 图象如图乙、丙、丁所示求： (1)传送带的速度大小 v0； (2)PQ 的长度 L； (3)物体 A、 B、 C 与传送带间的动摩擦因数； (4)物体 C 从传送带左端 P 到右端 Q 所用的时间 tC 解析 (1)物体 A 与 B 选做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，说明物体的速度与【 精品教育资源文库 】 传送带 的最终速度相等，所以由图乙、丙可知传送带的速度大小是 4 m/s. (2)v t 图线与 t 轴围成图形的面积表示物体的位移，所以 A 的位移 xA 36 m，传送带的长度 L 与 A 的位移相等，也是 36 m. (3)(4)A 的加速度 aA vAt1 4

12、 m/s2， 由牛顿第二定律得 Amg maA，所以 A aAg 0.4. 同理， B 的加速度 aB vBt2 2 m/s2， B aBg 0.2. 设物体 C 从传送带左端 P 到右端 Q 所用的时间为 tC，则 L 0 vC2 tC， tC 2LvC 24 s， C 的加速度 aC vCtC 18 m/s2， C aCg 0.012 5. 答案 (1)4 m/s (2)36 m (3)0.4 0.2 0.012 5 (4)24 s 滑块在水平传送带上运动常见的三个情景 项目 图示 滑块可能的运动情景 情景 1 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 情景 2 (1)v0v 时，可能一

13、直减速，也可能先减速 再匀速 情景 3 (1)传送带较短时，滑块一直减速达到左端 (2)传送带较长时，滑块还要被传送带传回右端其中 v0v 返回时速度为 v，当 v0tan ，故物体向上匀速运动 LAB x1 vt2， t2 1.5 s. 总时间 t t1 t2 2.5 s. 答案 2.5 s 滑块在倾斜传送带上运动常见的四个情景 项目 图示 滑块可能的运动情景 情景 1 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 情景 2 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后减速 (3)可能先以 a1加速后以 a2加速 情景 3 (1)可能一直加速 (2)可能先加速后匀速 (3)可能一直减速 (4)可能先

14、以 a1加速后以 a2加速 情景 4 (1)可能一直加速 (2)可能一直减速 (3)可能先减速后反向加速 (4)可能一直减速 五 滑块 木板模型 1模型特点：滑块 (视为质点 )置于木板上，滑块和木板均相对地面运动，且滑块和木板在摩擦力的相互作用下发生相对滑动 2位移关系：滑块由木板一端运动到另一端的过程中，滑块和木板同向运动时，位移之差 x x1 x2 L(板长 )；滑块和木板反向运动时，位移之和 x x2 x1 L. 【 精品教育资源文库 】 例 6一长木板在水平地面上运动，在 t 0 时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度 时间图象如图所示已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上，取重力加速度的大小 g 10 m/s2.求： (1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数； (2)从 t 0 时刻到物块与木板