2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運動定律第三節(jié)牛頓運動定律的應(yīng)用學(xué)案新人教版

1、第三節(jié)牛頓運動定律的應(yīng)用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)(2)視重彈簧測力計(或臺秤)的示數(shù)當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力(或?qū)ε_秤的壓力)將不再等于物體的重力2超重、失重和完全失重的比較項目超重失重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豎直向上物體的加速度豎直向下物體的加速度方向豎直向下，大小等于重力加速度運動狀態(tài)加速上升或減速下降加速下降或減速上升以ag加速下降或減速上升原

2、理方程fmgma，fm(ga)mgfma，fm(ga)mgfmg，f01如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景，宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是()a火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)b火箭加速上升時的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力c飛船加速下落時，宇航員處于超重狀態(tài)d飛船落地前減速下落時，宇航員對座椅的壓力大于其重力答案：d1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

3、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，則內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力2如圖所示，木塊a、b靜止疊放在光滑水平面上，a的質(zhì)量為m，b的質(zhì)量為2m.現(xiàn)施水平力f拉b(如圖甲)，a、b剛好不發(fā)生相對滑動，一起沿水平面運動若改用水平力f拉a(如圖乙)，使a、b也保持相對靜止，一起沿水平面運動，則 f不得超過()a2fb.c3fd.答案：b超重和失重現(xiàn)象在現(xiàn)實生活

4、中很普遍當(dāng)物體做變速運動且在豎直方向上有向上的加速度時，物體對其支持物的壓力(或懸掛物的拉力)大于重力，屬于超重現(xiàn)象；反之，若在豎直方向有向下的加速度則屬于失重現(xiàn)象若運動物體不只一個，往往要靈活運用整體法和隔離法考點一 超重和失重1.對超重、失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變(2)物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運動還是向下運動，而在于物體的加速度方向，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)(3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，重力只有使物體產(chǎn)生ag的加速度效果，不再有其他效果2判斷超重、失重現(xiàn)象的方法從受力的角度判斷當(dāng)受向上的

5、拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)受向上的拉力(或支持力)小于重力時，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)拉力(或支持力)等于零時，物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)加速度(或分加速度)向上時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)加速度(或分加速度)向下時，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)豎直向下的加速度為重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài)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(2019·河南周口中英文學(xué)校月考)某同學(xué)站在體重計上觀察超重與失重現(xiàn)象由穩(wěn)定的站姿變化到穩(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”過程他穩(wěn)定站立時，體重計的示數(shù)為a

6、0，關(guān)于實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是()a“下蹲”過程，體重計的示數(shù)一直小于a0b“起立”過程，體重計的示數(shù)一直大于a0c“起立”的過程，先出現(xiàn)失重現(xiàn)象后出現(xiàn)超重現(xiàn)象d“起立”“下蹲”過程，都能出現(xiàn)體重計的示數(shù)大于a0的現(xiàn)象思維點撥下蹲過程中，人先向下做加速運動，后向下做減速運動；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，最后處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)加速度方向，來判斷人處于超重還是失重狀態(tài)解析：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

7、失重狀態(tài)，所以“起立”“下蹲”過程，都能出現(xiàn)體重計的示數(shù)大于a0的現(xiàn)象，故d正確，a、b、c錯誤答案：d超重和失重現(xiàn)象判斷的三個角度1從受力的角度判斷：當(dāng)物體所受向上的拉力(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(dāng)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)，向下的加速度為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，失重考點二 連接體問題的處理方法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(jìn)行研究的方法；隔離法就是從整個系統(tǒng)中將某

8、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(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的一個個小問題求解的方法2連接體的運動特點(1)輕繩輕繩在伸直狀態(tài)下，兩端的連接體沿繩方向的速度總是相等(2)輕桿輕桿平動時，連接體具有相同的平動速度；輕桿轉(zhuǎn)動時，連接體具有相同的角速度，而線速度與轉(zhuǎn)動半徑成正比(3)輕彈簧在彈簧發(fā)生形變的過程中，兩端連接體的速度不一定相等；在彈簧形變最大時，兩端連接體的速率相等3處理連接體問題的方法整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體，分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度或其他未知量隔離法的選取原

9、則若連接體內(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，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解整體法、隔離法的交替運用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”(多選)(2019·四川成都聯(lián)考)如圖所示，圖甲為光滑水平面上質(zhì)量為m的物體，用細(xì)線通過光滑定滑輪與質(zhì)量為m的物體相連，由靜止釋放m.圖乙為同一物體m在光滑水平面上用細(xì)線通過光滑定滑輪受到豎直向下拉力f的作用，拉力f的大小與m的重力相等，由靜止釋放m，開始時m

10、距桌邊的距離相等，重力加速度大小為g，則()甲乙a甲、乙兩圖中m的加速度相等，均為b甲、乙兩圖中細(xì)線受到的拉力相等c圖甲中m到達(dá)桌邊用的時間較長，速度較小d圖甲中m的加速度為am，圖乙中m的加速度為am思維點撥(1)圖甲中有幾個物體具有加速度？系統(tǒng)的合力是多大？(2)圖乙中系統(tǒng)的合力是多大？解析：題目中的圖甲，以兩個物體組成的整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得am；圖乙am，故a錯誤，d正確；圖乙中細(xì)線拉力大小為fmg，而圖甲中，對m有tmamf，則圖乙中細(xì)線受到的拉力較大，故b錯誤；由公式xat2和v22ax得知，圖甲中加速度較小，圖甲中m到達(dá)桌邊用的時間較長，速度較小，故c正確答案：cd整

11、體法、隔離法的使用技巧1不能把整體法和隔離法對立起來，而應(yīng)該將兩者結(jié)合起來解題時，從具體問題的實際情況出發(fā)，靈活選取研究對象，恰當(dāng)?shù)剡x擇使用整體法和隔離法2當(dāng)系統(tǒng)有相同的加速度時，可依據(jù)所求力的情況確定選用整體法還是隔離法若所求的力為外力則用整體法，若所求的力為內(nèi)力則用隔離法但在具體應(yīng)用時，絕大多數(shù)情況是將兩種方法相結(jié)合應(yīng)用：求外力時，一般先隔離后整體；求內(nèi)力時，一般先整體后隔離先隔離或先整體的目的都是求解共同的加速度考點三 動力學(xué)中的臨界值與極值問題1.臨界值或極值條件的標(biāo)志(1)有些題目中有“剛好”“恰好”“正好”等字眼，明顯表明題述的過程存在著臨界點；(2)若題目中有“取值范圍”“多長時

12、間”“多大距離”等詞語，表明題述的過程存在著“起止點”，而這些起止點往往就對應(yīng)臨界狀態(tài)；(3)若題目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明題述的過程存在著極值，這個極值點往往是臨界點；(4)若題目要求“最終加速度”“穩(wěn)定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度2處理臨界問題的三種方法極限法把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達(dá)到解決問題的目的假設(shè)法臨界問題存在多種可能，特別是有非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件、也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設(shè)法解決問題數(shù)學(xué)法將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式，解出臨界條件3.動力學(xué)中極值問題的臨界條件和處理方法(

13、1)“四種”典型臨界條件接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是彈力fn0.相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則發(fā)生相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限度的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是ft0.加速度變化時，速度達(dá)到最值的臨界條件：加速度變?yōu)?時(2)“四種”典型數(shù)學(xué)方法三角函數(shù)法；根據(jù)臨界條件列不等式法；利用二次函數(shù)的判別式法；極限法(多選)(2019·日照一模)一輕彈簧的一端固定在傾角為的固定光滑斜面的底部，另一端和質(zhì)量為2m的小物塊

14、a相連，質(zhì)量為m的小物塊b緊靠a靜止在斜面上，如圖所示，此時彈簧的壓縮量為x0.從t0時開始，對b施加沿斜面向上的外力，使b始終做加速度為a的勻加速直線運動經(jīng)過一段時間后，物塊a、b分離彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g.若、m、x0、a均已知，則下列說法正確的是()a根據(jù)已知條件，可求出從開始到物塊a、b分離所用的時間b根據(jù)已知條件，可求出物塊a、b分離時的速度大小c物塊a、b分離時，彈簧的彈力恰好為零d物塊a、b分離后，物塊a開始減速思維點撥a、b分離的瞬間a、b有共同的加速度和速度，且此時a、b之間的相互作用力為零把握分力時的特點，結(jié)合勻加速直線運動的位移特點和初始狀態(tài)的受力

15、特點即可求解本題解析：分離的瞬間a、b有共同的加速度和速度，且此時a、b之間的相互作用力為零設(shè)分離時的加速度為a，彈簧的壓縮量為x，對b有：fmgsin ma，對a有kx2mgsin 2ma，a、b分離前一起做勻加速直線運動，則x0xat2，在初始狀態(tài)時對整體受力分析有kx03mgsin ，聯(lián)立以上方程，可求得從開始到物塊a、b分離所用的時間，a正確，c錯誤；物塊a、b分離時的速度vat，b正確；物塊a、b分離后，物塊a先做加速度減小的加速運動，d錯誤答案：ab1.(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力()at2 s

16、時最大bt2 s時最小ct8.5 s時最大 dt8.5 s時最小解析：人乘電梯向上運動，規(guī)定向上為正方向，人受到重力和支持力兩個力的作用，則有fmgma，即fmgma，根據(jù)牛頓第三定律知，人對地板的壓力大小等于支持力的大小，將對應(yīng)時刻的加速度(包含正負(fù)號)代入上式，可得選項a、d正確，b、c錯誤答案：ad2廣州塔，昵稱“小蠻腰”，總高度達(dá)600米，游客乘坐觀光電梯大約1分鐘就可以到達(dá)觀光平臺若將電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t0時由靜止開始上升，a-t圖象如圖所示則下列相關(guān)說法正確的是()at4.5 s時，電梯處于失重狀態(tài)b555 s時間內(nèi)，繩索拉力最小ct59.5 s時，電梯處于超

17、重狀態(tài)dt60 s時，電梯速度恰好為零解析：利用a-t圖象可判斷：t4.5 s時，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則a錯誤；05 s時間內(nèi)，電梯處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，555 s時間內(nèi)，電梯處于勻速上升過程，拉力等于重力，5560 s時間內(nèi)，電梯處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，綜上所述，b、c錯誤；因a-t圖線與t軸所圍的“面積”代表速度改變量，而圖中橫軸上方的“面積”與橫軸下方的“面積”相等，則電梯的速度在t60 s時為零，d正確答案：d3(2019·吉林模擬)水平足夠長且運動的皮帶，取向右為速度的正方向?qū)⒁晃飰Kp輕輕放在皮帶上，之后p最初一段時間的速度時間圖象如圖乙，關(guān)于皮

18、帶的運動情況描述正確的是()圖甲圖乙a可能是向右的勻加速b可能是向右的勻速c一定是向左的勻加速 d可能是向左的勻速解析：物塊輕輕放在皮帶上，初速度為零，由圖乙知物塊向左做勻加速運動，對物塊受力分析知受到皮帶對它向左的滑動摩擦力，則皮帶相對物塊向左運動，所以皮帶一定向左運動，可能加速、勻速或減速，d正確答案：d4(多選)(2019·惠州模擬)物體b放在物體a上，c放在水平地面上，a、c之間接觸面光滑(如圖)，當(dāng)a、b以相同的初速度沿斜面c向上做勻減速運動時，c保持靜止，則()aa受到b的摩擦力沿斜面方向向上ba受到b的摩擦力沿斜面方向向下ca、b之間的摩擦力為零d水平地面對c的摩擦力水

19、平向左答案：cd5(多選)(2019·沈陽一模)如圖所示，放在水平面上的物體a和b，質(zhì)量分別為m和m，而且mm，物體a與水平面之間的動摩擦因數(shù)為，物體b與水平面之間光滑無摩擦當(dāng)水平外力大小為f，作用在物體a上時，物體a、b間作用力大小為f1；當(dāng)方向相反的另外一水平外力作用在物體b上時，物體a、b間的作用力大小為f2.已知兩種情況下兩物體都做加速度大小相同的勻加速直線運動則()a第二次水平外力大小也為fbf1f2fcf1f2df1f2答案：abc6(多選)(2019·商洛質(zhì)檢)如圖所示，在粗糙的水平面上，質(zhì)量分別為m和m的物塊a、b用輕彈簧相連，兩物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)均為，當(dāng)用水平力f作用于b上且兩物塊共同向右以加速度a1勻加速運動時，彈簧的伸長量為x1；當(dāng)用同樣大小的恒力f沿著傾角為的光滑斜面方向作用于b上且兩物塊共同以加速度a2勻加速沿斜面向上運動時，彈簧的伸長量為x2，則下列說法中正確的是()a若mm，有x1x2 b若mm，有x1x2c若sin ，有x1x2 d若sin ，有x1x2解析：在水平面上滑動時，對整體，根據(jù)牛頓第二定律，有f(mm)g(mm)a1，隔離物塊a，根據(jù)牛頓第二定律，有ftm