高考物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案專題6牛頓第二定律的應(yīng)用兩類基本問題與超重失重

專題6牛頓第二定律的應(yīng)用（1）兩類基本問題與超重失重考點(diǎn)精要1．會(huì)用牛頓定律解決兩類問題．2．知道超重和失重現(xiàn)象，能用超重和失重的觀點(diǎn)分析問題．熱點(diǎn)分析牛頓定律的應(yīng)用是力學(xué)部分的重點(diǎn)，也是高考的熱點(diǎn)，這是由于它在經(jīng)典力學(xué)中的地位、以及考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力的目的所決定的．今后高考，對(duì)本考點(diǎn)的單獨(dú)考查和隱性綜合考查并舉，題型仍會(huì)豐富．知識(shí)梳理一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的兩類基本問題1．已知力求運(yùn)動(dòng)：知道物體受到的全部作用力，應(yīng)用牛頓第二定律求加速度，如果再知道物體的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的運(yùn)動(dòng)情況——任意時(shí)刻的位置和速度，以及運(yùn)動(dòng)軌跡．2．已知運(yùn)動(dòng)求力：知道物體的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律，推斷或者求出物體的受力情況．注意：物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、軌跡的形狀是由物體所受的合外力及初速度共同決定：如v0=0，F(xiàn)合＝0，則靜止；v0≠0，F(xiàn)合＝0，則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若v0=0，F(xiàn)合≠0或v0≠0，F(xiàn)合≠0并與v0共線，則做變速直線運(yùn)動(dòng)，若F合又是恒力，則做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．二、超重失重（完全失重）1．含義：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γㄒ步幸曋兀┐笥谖矬w的重力，叫超重；物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力，叫失重；物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔谖矬w的重力，叫完全失重．2．產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度—超重，物體具有豎直向下的加速度—失重．物體的加速度為g—完全失重．3．理解：①物體處于超重或失重狀態(tài)，物體的重力始終存在，大小也沒有變化．②發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無(wú)關(guān)，只決定于加速度的方向．③在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由于重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)．三、動(dòng)力學(xué)問題的一般解題步驟1．選取研究對(duì)象所選的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)．同一題目，根據(jù)需要也可以先后選取不同的研究對(duì)象．2．分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況3．根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程由于所用的公式均為矢量，所以在列方程過程中，要特別注意各量的方向．一般情況下均以加速度的方向?yàn)檎较颍謩e用正負(fù)號(hào)表示式中各量的方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算．4．代入已知量求解高考真題再現(xiàn)FNmgfa1．（09·安徽·17）為了節(jié)省能量，某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯．無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)．一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這FNmgfaA．顧客始終受到三個(gè)力的作用B．顧客始終處于超重狀態(tài)C．顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D．顧客對(duì)扶梯作用的方向先指向右下方，再豎直向下2.（2010海南卷）如右圖，木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物塊：木箱靜止時(shí)彈自由落體處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時(shí)間內(nèi)，物塊對(duì)箱頂剛好無(wú)壓力，則在此段時(shí)間內(nèi)，木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為A．加速下降B．加速上升C．減速上升D．減速下降3.（2010海南卷）在水平的足夠長(zhǎng)的固定木板上，一小物塊以某一初速度開始滑動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間t后停止．現(xiàn)將該木板改置成傾角為45°的斜面，讓小物塊以相同的初速度沿木板上滑．若小物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為．則小物塊上滑到最高位置所需時(shí)間與t之比為A． B． C． D．4.（09年江蘇卷）航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m=2㎏，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28N。試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2。（1）第一次試飛，飛行器飛行t1=8s時(shí)到達(dá)高度H=64m。求飛行器所阻力f的大??；（2）第二次試飛，飛行器飛行t2=6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到的最大高度h；（3）為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間t3。5．（09·海南物理·15）一卡車拖掛一相同質(zhì)量的車廂，在水平直道上以的速度勻速行駛，其所受阻力可視為與車重成正比，與速度無(wú)關(guān)．某時(shí)刻，車廂脫落，并以大小為的加速度減速滑行．在車廂脫落后，司機(jī)才發(fā)覺并緊急剎車，剎車時(shí)阻力為正常行駛時(shí)的3倍．假設(shè)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．6．（09·上海物理·22）如圖左邊，質(zhì)量m＝1kg的物體沿傾角＝37的固定粗糙斜面由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，風(fēng)對(duì)物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖右邊．所示．求：（1）物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）比例系數(shù)k．（sin370=0.6，cos370=0.8，g=10m/s2）7.（2010上海物理）傾角，質(zhì)量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m=2kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開始勻加速下滑，經(jīng)t=2s到達(dá)底端，運(yùn)動(dòng)路程L=4m,在此過程中斜面保持靜止（），求：（1）地面對(duì)斜面的摩擦力大小與方向；（2）地面對(duì)斜面的支持力大?。?）通過計(jì)算證明木塊在此過程中滿足動(dòng)能定理。8.（2011四川）．如圖是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡(jiǎn)化為：打開降落傘一段時(shí)間后，整個(gè)裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運(yùn)動(dòng)，則()A.火箭開始噴氣瞬間傘繩對(duì)返回艙的拉力變小B.返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力C返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功D.返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài)9.（2011北京）.“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長(zhǎng)彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運(yùn)動(dòng)。某人做蹦極運(yùn)動(dòng)，所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。將蹦極過程近似為在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為()A．GB．2gC．3gD．4g基礎(chǔ)訓(xùn)練11．把木箱放在電梯地板上，則地板所受壓力比木箱重力大的是（） A．電梯以的加速度勻加速上升 B．電梯以的加速度勻減速上升 C．電梯以的加速度勻減速下降 D．電梯以的速度勻速上升2．小孩站在秋千板上做蕩秋千的游戲，當(dāng)秋千擺到最低點(diǎn)時(shí)，秋千板對(duì)小孩的支持力為F，小孩受到的重力為G。則下列判斷中正確的是（）A．F與G的合力方向豎直向下，小孩處于超重狀態(tài)B．F與G的合力方向豎直向下，小孩處于失重狀態(tài)C．F與G的合力方向豎直向上，小孩處于超重狀態(tài)D．F與G的合力方向豎直向上，小孩處于失重狀態(tài)3．下列關(guān)于超重、失重現(xiàn)象的描述中，正確的是（）列車在水平軌道上加速行駛，車上的人處于超重狀態(tài)當(dāng)秋千擺到最低位置時(shí)，蕩秋千的人處于超重狀態(tài)C．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升時(shí)處于失重狀態(tài)，下落時(shí)處于超重狀態(tài)D．神州五號(hào)飛船進(jìn)入軌道做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，宇航員楊利偉處于失重狀態(tài)4．下列哪個(gè)說法是正確的（） A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài) B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài) C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài) D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)5．如圖所示，一個(gè)盛水的容器底部有一個(gè)小孔．靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過程中始終保持平動(dòng)，且忽略空氣阻力，則（） A．容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水 B．將容器豎直向上拋出后，容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔向下漏水，容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔不向下漏水 C．將容器水平拋出后，容器在運(yùn)動(dòng)中小孔向下漏水 D．將容器斜向上拋出后，容器在運(yùn)動(dòng)中小孔不向下漏水6．某人在地面上最多能舉起60kg的重物，當(dāng)此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降機(jī)中，最多能舉起多少千克的重物?（g取10m/s2）7．靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2kg，在水平恒力F推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，4s末它的速度達(dá)到4m/s，此時(shí)將F撤去，又經(jīng)6s物體停下來(lái)，如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，求F的大?。?．一種能獲得強(qiáng)烈失重、超重感覺的巨型娛樂設(shè)施中，用電梯把乘有10多人的座艙送到大約二十幾層樓高的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下．已知座艙開始下落時(shí)的高度為76m，當(dāng)落到離地面28m時(shí)開始制動(dòng)．若某人手托著質(zhì)量為5kg的鉛球進(jìn)行這個(gè)游戲，問：（1）當(dāng)座艙落到離地高度40m左右的位置時(shí)，托著鉛球的手感覺如何？（2）當(dāng)座艙落到離地高度15m左右的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛球？（g取10m/s2）基礎(chǔ)訓(xùn)練21．質(zhì)量為m的小物塊放在傾角為α的斜面上處于靜止，如圖所 示。若整個(gè)裝置可以沿水平方向或豎直方向平行移動(dòng)，且小 物塊與斜面體總保持相對(duì)靜止。下列的哪種運(yùn)動(dòng)方式可以使物 塊對(duì)斜面的壓力和摩擦力都一定減少（） A．沿豎直方向向上加速運(yùn)動(dòng) B．沿豎直方向向上減速運(yùn)動(dòng) C．沿水平方向向右加速運(yùn)動(dòng) D．沿水平方向向右減速運(yùn)動(dòng)2．機(jī)車牽引力一定，在平直軌道上以a1=1m/s2的加速度行駛，因若干節(jié)車廂脫鉤，加速度變?yōu)閍2=2m/s2，設(shè)所受阻力為車重的倍，則脫落車廂的質(zhì)量與原機(jī)車總質(zhì)量之比等于_______．3．如甲圖所示，一根輕彈簧豎直直立在水平地面上，下端固定，在彈簧的正上方有一物塊，物塊從彈簧的自由長(zhǎng)度時(shí)的上端O處無(wú)初速釋放，將彈簧壓縮x0時(shí)，物塊的速度變?yōu)榱?，在如乙圖所示的圖象中，能正確反映物塊加速度a的大小隨下降的位x變化的圖象是B4．汽車在平直公路上從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．當(dāng)汽車的速度達(dá)到v1時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車維持滑行一段時(shí)間后停止，其運(yùn)動(dòng)的速度圖線如圖所示．若汽車加速行駛時(shí)牽引力為F1，汽車整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程所受阻力恒為F2（大小不變），則F1∶F2為（）A．4∶1 B．3∶1 C．1∶1 D．1∶4mα5、如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在傾角為α的光滑斜面上，隨斜面體一起沿水平方向運(yùn)動(dòng)，要使物體相對(duì)于斜面保持靜止，斜面體的運(yùn)動(dòng)情況以及物體對(duì)斜面壓力FmαA、斜面體以某一加速度向右加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)小于mgB、斜面體以某一加速度向右加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)不小于mgC、斜面體以某一加速度向左加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)大于mgD、斜面體以某一加速度向左加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)不大于mgabFABAB6.如圖a所示，水平面上質(zhì)量相等的兩木塊A、B用一輕彈簧相連接，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)用一豎直向上的力F拉動(dòng)木塊A，使木塊A向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖b所示。研究從力F剛作用在木塊A的瞬間到木塊B剛離開地面的瞬間這個(gè)過程，并且選定這個(gè)過程中木塊A的起始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，則下列圖象中可以表示力FabFABABxxF0Fx0Fx0Fx0ABCD能力提升1．如圖所示，一個(gè)人用與水平方向成=300角的斜向下的推力F推一個(gè)質(zhì)量為20kg的箱子勻速前進(jìn)，如圖左邊所示，箱子與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為＝．求：（1）推力F的大??；（2）若該人不改變力F的大小，只把力的方向變?yōu)榕c水平方向成300角斜向上去拉這個(gè)靜止的箱子，如圖右邊所示，拉力作用2.0s后撤去，箱子最多還能運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)距離？(g取10m/s2）．2．風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力．現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖所示．（1）當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受風(fēng)力為小球所受重力的倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)．（2）保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離所需時(shí)間為多少?（，）3.如圖，AB是高h(yuǎn)1=0.6m、傾角θ=37°的斜面，放置在水平桌面上，斜面下端是與桌面相切的一小段圓弧，且緊靠桌子邊緣。桌面距地面的高度h2=1.8m。一個(gè)質(zhì)量mA由靜止開始沿軌道下滑，運(yùn)動(dòng)到斜面底端B時(shí)沿水平方向離開斜面，落到水平地面上的C點(diǎn)?；瑝K與CAh1h2Bθ斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)CAh1h2Bθsin37°=0.6，cos37°=0.8。求：小滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大??；小滑塊落地點(diǎn)C距桌面的水平距離；小滑塊落地時(shí)的速度大小。4.一小滑塊靜止在傾角為37°的固定斜面的底端，當(dāng)滑塊受到外力沖擊后，瞬間獲得一個(gè)沿斜面向上的速度v0=。已知斜面足夠長(zhǎng)，滑塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，sin37°，cos37°=0.8，取g=10m/s2。求：（1）滑塊沿斜面上滑過程的加速度大小。（2）滑塊沿斜面上滑的最大距離。（3）滑塊返回斜面底端時(shí)速度的大小。5．如圖所示，傳輸帶與水平面間的傾角為θ=37°，皮帶以10m/s的速率運(yùn)行，在傳輸帶上端A處無(wú)初速地放上質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5．若傳輸帶A到B的長(zhǎng)度為16m，則物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為多少？6．水平傳送