2021版高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律第3节牛顿运动定律的综合应用学案.docx

1、第3节牛顿运动定律的综合应用考点一失重、超重1实重和视重：(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态_无关_(2)视重：当物体在_竖直方向_上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的_重力_此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重2超重、失重和完全失重的比较：现象实质超重物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力_大于_物体重力的现象系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量失重物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力_小于_物体重力的现象系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量完全失重物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力_为零_的现象系统具有竖直向下的

2、加速度a，且ag【理解巩固1】下列关于超重和失重的说法正确的是()A物体处于超重状态时，其重力增大了B物体处于失重状态时，其重力减小了C物体处于完全失重时，其重力为零D不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是不变的解析 不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的D正确答案 D对应学生用书p例1(多选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空中P点由静止开始下落，如图所示，a点是弹性绳的原长位置，c点是人所能到达的最低位置，b点是人静止悬挂时的平衡位置，则在人从P点下落到c点的过程中()A在Pa段，人做自由落体运动，处于完全失重状态B在ab段，绳的拉力小于人的重力

3、，人处于失重状态C在bc段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D在c点，人的速度为零，加速度也为零解析 从P点下落到c点的过程中，在Pa段做自由落体运动，加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，选项A正确；在ab段人做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向竖直向下，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态，选项B正确；在bc段，绳的拉力大于人的重力，人做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向竖直向上，人处于超重状态，选项C错误；在c点，人的速度为零，加速度不为零，方向向上，选项D错误答案 AB,1.对超、失重现象的理解(1)发生超重或失重现象时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力(或对悬

4、挂物的拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)(2)只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关(3)即使物体的加速度不沿竖直方向，但只要在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态(4)物体超重或失重多少由物体的质量和竖直加速度共同决定，其大小等于ma.(5)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液体柱不再产生压强等),2.判断超重和失重现象的三个角度和技巧(1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于0时处于完全失

5、重状态(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态(3)从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重)例2为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示当此车减速上坡时(仅考虑乘客与水平面之间的作用)，则乘客()A受到向后(水平向左)的摩擦力作用B处于超重状态C不受摩擦力的作用D所受合力竖直向上审题指导 只要加速度有竖直方向上的分量，物体就处于超重或失重状态，与物体速度的方向无关解析 当

6、减速上坡时，乘客加速度沿斜面向下，乘客有水平向左的分加速度，而静摩擦力必沿水平方向，所以受到向后(水平向左)的摩擦力作用，故A正确，C错误；当减速上坡时，整体的加速度沿斜面向下，乘客具有向下的分加速度，所以根据牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，故B错误；由于乘客加速度沿斜面向下，根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下，故D错误答案 A考点二连接体问题对应学生用书p1连接体两个或两个以上_存在相互作用_或_有一定关联_的物体系统称为连接体，常见的有：两个或两个以上的物体通过细绳、轻杆连接或叠放在一起2解连接体问题的基本方法整体法：把两个或两个以上相互连接的物体看成一个整体，此时不必考虑物体之间

7、的作用力隔离法：当求物体之间的作用力时，就需要将各个物体隔离出来单独分析解决实际问题时，将隔离法和整体法交叉使用，有分有合，灵活处理3在中学阶段，只要掌握简单的连接体问题【理解巩固2】如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球置于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k的轻质弹簧的两端现在质量为2m的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则此时弹簧的伸长量为()A. B. C. D.解析 根据牛顿第二定律，对整体有F5ma，对质量为3m的小球：F弹3ma，联立解得，弹簧的弹力大小为F弹F.根据胡克定律可得kxF，则此时弹簧的伸长量为：x，故B正确答案 B对应学生用书p

8、例3(多选)如图所示，A为放在水平光滑桌面上的长方形物块，在它上面放有物块B和C，A、B、C的质量分别为m、5m、m.B、C与A之间的动摩擦因数皆为0.1.K为轻滑轮，绕过轻滑轮连接B和C的轻细绳都处于水平方向现用水平方向的恒定外力F拉滑轮，若测得A的加速度大小为2 m/s2，重力加速度取g10 m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法中正确的是()A物块B、C的加速度大小也等于2 m/s2B物块B的加速度为2 m/s2，C的加速度为10 m/s2C外力的大小F2mgD物块B、C给长方形物块A的摩擦力的合力为0.2mg解析 加速度大小为2 m/s2，则A受到的合力为Fma2m，B对A的

9、最大静摩擦力为FB5mg0.5mg，C对A的最大静摩擦力为FCmg0.1mg.若B和C都相对于A静止，则B和C的加速度一样，由于B和C所受细线的拉力一样，则必有B所受摩擦力小于C所受摩擦力，则会导致A所受摩擦力小于2m，故B和C不可能全都相对A静止若C相对A静止，B相对A滑动，则A所受摩擦力大于0.5mg，故应是B相对A静止，因此C对A的作用力为0.1mg，而B对A的作用力也为0.1mg.AB间保持静止，故aB2 m/s2，B受绳的拉力为T5maB0.1mg1.1mg，则C受绳的拉力也为1.1mg，所以aCg10 m/s2，故A不符合题意，B符合题意；外力大小为F1.1mg1.1mg2.2mg

10、，故C项不符合题意；物块BC给长方形物块A的摩擦力的合力为F合ma0.2mg，故D项符合题意答案 BD,(1)解答连结体问题时，决不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，恰当选择使用隔离法和整体法(2)在使用隔离法解题时，所选取的隔离对象可以是连接体中的某一个物体，也可以是连接体中的某部分物体(包含两个或两个以上的单个物体)，而这“某一部分”的选取，也应根据问题的实际情况，灵活处理(3)选用整体法或隔离法可依据所求的力来决定，若求外力则应用整体法；若所求力为内力则用隔离法但在具体应用时，绝大多数的题目要求两种方法结合应用，且应用顺序

11、也较为固定，即求外力时，先隔离后整体；求内力时，先整体后隔离先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度)例4(多选)在斜面上，两物块A、B用细线连接，当用力F沿斜面向上拉物体A时，两物块以大小为a的加速度向上运动，细线中的张力为FT，两物块与斜面间的动摩擦因数相等，则当用大小为2F的拉力沿斜面向上拉物块A时()A两物块向上运动的加速度大小为2aB两物块向上运动的加速度大小大于2aC两物块间细线中的张力为2FTD两物块间细线中的张力与A、B的质量无关解析 设斜面倾角为，A、B两物块的质量分别为M和m，物块与斜面间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律得两物块的加速度大小为ag(sin cos )，当拉

12、力为2F时，加速度大小ag(sin cos )，则aaa，即a2a，故A错误，B正确；两物块间细线中的张力FTmamgsin mgcos ，与斜面倾角和动摩擦因数无关，且当拉力为2F时，细线中的张力为2FT，但张力与两物块的质量有关，故C正确，D错误答案 BC,两个一起运动的物体系统，当他们加速度相同时，不论物体是在平面、斜面还是竖直方向，也不论接触面光滑或粗糙，物体系统中的动力的作用效果都能按质量分配例如：力是作用于m1上，则m1和m2的相互作用力为F12F.若物体的连接物为细线、轻弹簧、轻杆结论不变多个物体一起运动且加速度相同时此结论也成立)考点三动力学的图象问题对应学生用书p1常见的动力

13、学图象vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等2解题策略(1)分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点(2)注意图线中的特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等(3)明确从图象中获得的信息：把图象与具体的题意、情景结合起来，应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断【理解巩固3】(多选)如图甲所示，质量为m的小球(可视为质点)放在光滑水平面上，在竖直线MN的左侧受到水平恒力F1作用，在MN的右侧除受F1外还受到与F1在同一

14、直线上的水平恒力F2作用，现小球从A点由静止开始运动，小球运动的vt图象如图乙所示，下列说法中正确的是()A小球在MN右侧运动的时间为t2t1BF2的大小为mC小球在MN右侧运动的加速度大小为D小球在0t4时间内运动的最大位移为v1t2解析 小球在MN右侧运动的时间为t3t1，故A错误；小球在MN的右侧的加速度大小a，在MN的左侧，由牛顿第二定律可知F1ma.在MN的右方，由牛顿第二定律可知F2F1ma，F2maF1，故B、C正确；t2时刻后小球反向运动，所以小球在0t4时间内运动的最大位移是，故D错误答案 BC对应学生用书p例5(多选)如图甲所示，在光滑的水平面上有质量为M且足够长的长木板，

15、长木板上面叠放一个质量为m的小物块现对长木板施加水平向右的拉力F3t(N)时，两个物体运动的at图象如图乙所示，若取重力加速度g10 m/s2，则下列说法中正确的是()A图线A是小物块运动的at图象B小物块与长木板间的动摩擦因数为0.3C长木板的质量M2 kgD小物块的质量m1 kg审题指导 根据乙图分析在3 s以后m与M的运动情况确定A和B分别是哪个物体的运动图象；根据牛顿第二定律求解动摩擦因数；当t3 s时，以M为研究对象，根据牛顿第二定律推导at的关系，根据斜率求解M，再以整体为研究对象求解m.解析 根据乙图可知，在3 s以后，m与M开始发生相对运动，m的加速度不变，其大小为3 m/s2

16、，所以图线B是小物块运动的at图象，故A错误；设小物块与长木板间的动摩擦因数为，根据牛顿第二定律可得：amg3 m/s2，所以0.3，故B正确；当t3 s时，以M为研究对象，根据牛顿第二定律可得：FmgMa，即3tmgMa，解得：at 由函数斜率可得，解得M2 kg；在3 s以内，以整体为研究对象，可得F(Mm)a，代入数据3(Mm)1，所以m1 kg，C、D正确答案 BCD例6(多选)如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A，小滑块A受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出小滑块A的加速度a，得到如图乙所示的Fa图象取g10 m/s2.则()A小滑块A的质量为4

17、 kgB木板B的质量为5 kgC当F40 N时，木板B的加速度为3 m/s2D小滑块A与木板B间的最大静摩擦力为12 N审题指导 对于图象问题，我们学会“五看”，即：看坐标、看斜率、看面积、看交点、看截距；了解图象的物理意义是正确解题的前提解析 由图知F20 N时，A、B间发生相对滑动，对A，由牛顿第二定律得：FmAgmAa，可得：FmAgmAa.由图得图象的斜率：k kg4 kg，所以得：mA4 kg，可得：mB6 kg，故A正确，B错误；图象的纵截距为：mAg12 N，小滑块A与木板B间的最大静摩擦力为：fmAg12 N，当F40 N时，木板B的加速度为：aB m/s22 m/s2，故C错

18、误，故D正确答案 AD考点四动力学中的临界、极值问题对应学生用书p1动力学中的临界、极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，当题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，往往会有临界值出现2产生临界问题的条件接触与脱离的临界条件两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力FN0相对滑动的临界条件两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值绳子断裂与松弛的临界条件绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是FT0加速度最大与速度最大的临界条件当物

19、体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值【理解巩固4】(多选)如图所示，质量均为M的物块A、B叠放在光滑水平桌面上，质量为m的物块C用跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与B连接，且轻绳与桌面平行，A、B之间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是()A物块A运动的最大加速度为gB要使物块A、B发生相对滑动，应满足关系mC若物块A、B未发生相对滑动，物块A受到的摩擦力为D轻绳对定滑轮的作用力

20、为mg解析 A受到的最大合外力为Mg，则A的最大加速度：ag，故A正确；当A的加速度恰好为g时，A、B发生相对滑动，以A、B、C系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg(MMm)g，解得：m，要使物块A、B之间发生相对滑动，物块C的质量至少为，故B错误；若物块A、B未发生相对滑动，A、B、C三者加速度的大小相等，由牛顿第二定律得：mg(2Mm)a，对A：fMa，解得：f，故C正确；C要向下做加速运动，C处于失重状态，绳子的拉力：Tmg，轻绳对定滑轮的作用力：NTmg，故D错误答案 AC对应学生用书p例7如图所示直角形木板上用轻绳连接着一个质量为m2 kg的物块，细绳与竖直方向夹角为53，木板和物

21、块间的动摩擦因数为0.5.开始时木板和物块都静止，绳的拉力恰好为零当木板匀加速向右运动时，下列说法正确的是(取g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6)()A若木板的加速度为4 m/s2，则物块所受摩擦力为8 NB若木板的加速度为6 m/s2，则物块所受摩擦力为10 NC若木板的加速度为6 m/s2，则物块所受绳的拉力为4 ND若木板的加速度为20 m/s2，则物块所受绳的拉力为20 N解析 物块所受摩擦力达到最大后绳上才会有张力，当摩擦力达到最大时有mgma1，解得a15 m/s2，当加速度很大时物体会离开木板，临界状态时木板给物块的支持力为0，此时mgtan 53ma2，解

22、得a2 m/s2.木板的加速度为a4 m/s2时，aa1，物块所受摩擦力为fma8 N，故选项A正确；木板的加速度为a6 m/s2时，则有a1aa2，Tsin 53FNma，Tcos 53FNmg，解得T4 N，fFN8.8 N，故选项B错误、C正确；木板的加速度为a20 m/s2时，此时物块已离开水平板面，T20 N，故选项D错误答案 AC,三种常用的分析方法极限法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的假设法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学法将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件)