《（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 3.3 牛顿运动定律的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 3.3 牛顿运动定律的综合应用（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 牛顿运动定律的综合应用,【知识导图】,大于,竖直向上,小于,竖直向下,等于0,竖直向下,a=g,系统外的物体,系统内物体,【微点拨】 超重、失重的三点注意: (1)不管物体的加速度是否沿竖直方向,只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。,(2)发生超重、失重现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化。 (3)超重、失重现象中,牛顿第二定律仍然适用。,【慧眼纠错】 (1)失重时,物体的重力小于mg。 纠错:_。 (2)物体超重时,一定向上运动。 纠错:_ _。,失重时,物体的重力不变,等于mg,物体超重时,可能是向上
2、加速运动,也可能是向,下减速运动,(3)应用牛顿第二定律进行整体分析时,需要分析内力。 纠错:_。 (4)重力属于内力。 纠错:_ _。,应用整体法时不分析内力,重力可能属于内力,例如,研究地球和物体组成的,系统时;也可能属于外力,例如,单独研究物体时,(5)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。 纠错:_ _。,加速度大小等于g且方向竖直向下的物体处于完,全失重状态,考点1 超重现象和失重现象的分析 【典题探究】 【典例1】(2018泰安模拟)下列哪个说法是正确的 ( ) A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态,B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重
3、运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态,【解题探究】 (1)超重时,物体的加速度和受力有何特点? 提示:超重时,物体具有向上的加速度,受到的拉力或支持力大于自身重力。,(2)失重时,物体的加速度和受力有何特点? 提示:失重时,物体具有向下的加速度,受到的拉力或支持力小于自身重力。,【解析】选B。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于静止状态,蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度向下,都处于失重状态,选项A错误,B正确;举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于静止状态,游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于静止状态,选项C、D错误。,【通
4、关秘籍】 判断超重和失重现象的三个角度: (1)从受力的角度判断:当物体受到的向上的拉力(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;等于零时处于完全失重状态。,(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;向下的加速度恰好等于重力加速度时处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断: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。,【考点冲关】 1.(2018威海模拟)如图所示是某同学站在力传感器上,做下蹲起立的动作时记录的力随时间变化的图线,纵坐标为力(单位为N),横坐标为时间(单位为s)。由图可知,该同
5、学的体重约为650 N,除此以外,还可以得到的信息有 ( ),A.该同学做了两次下蹲起立的动作 B.该同学做了一次下蹲起立的动作, 且下蹲后约2 s起立 C.下蹲过程中人处于失重状态 D.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态,【解析】选B。在34 s下蹲过程中,先向下加速再向 下减速,故人先处于失重状态后处于超重状态;在6 7 s起立过程中,先向上加速再向上减速,故人先处于 超重状态后处于失重状态,选项A、C、D错误,B正确。,2.(2018哈尔滨模拟)2017年1月15日,“贺新春、拜大年”贺兰山滑雪公开赛在贺兰山国家森林公园滑雪场盛大开幕。比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、
6、着陆坡、减速区等组成。若将运动员视为质点,且忽略空气阻力,下列说法正确的是 ( ) 导学号04450063,A.运动员在助滑区加速下滑时处 于超重状态 B.运动员在弧形过渡区运动过程 中处于失重状态 C.运动员在跳离弧形过渡区至着陆之前的过程中处于 完全失重状态 D.运动员在减速区减速过程中处于失重状态,【解析】选C。运动员在加速下滑时加速度沿竖直方向的分加速度方向向下,处于失重状态,A项错;由圆周运动知识可知,运动员在弧形过渡区加速度方向指向圆心,具有竖直向上的分加速度,运动员处于超重状态,B项错;运动员跳离弧形过渡区到着陆前,只受重力作用,处于完全失重状态,C项正确;运动员在减速区具有竖直
7、向上的分加速度,处于超重状态,D项错误。,【加固训练】 (多选)某人乘电梯从24楼到1楼的v-t图象如图所示,下列说法正确的是 ( ),A.04 s内人做匀加速直线运动,加速度为1 m/s2 B.416 s内人做匀速直线运动,速度保持4 m/s不变,处于完全失重状态 C.1624 s内,人做匀减速直线运动,速度由4 m/s减至0,处于失重状态 D.024 s内,此人经过的位移为72 m,【解析】选A、D。04 s内,v-t图线是一条倾斜直线, 且a= =1 m/s2,A对;416 s内,a=0,不是完全失重状 态,B错;1624 s内,电梯减速下降,a向上,处于超重状 态,C错;024 s内,
8、位移大小等于图线与横轴围成的面 积数值,故x= (24+12)4 m=72 m,D对。,考点2 整体法和隔离法解决连接体问题 【典题探究】 【典例2】(2018新乡模拟)如图所示,粗糙水平面上 放置B、C两物体,A叠放在C上,A、B、C的质量分别为 m、2m和3m,物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同,其间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT。现用水平拉力F拉物体B,使三个物体以同一加速度向右运动,则 ( ) 导学号04450064,A.此过程中物体C受五个力作用 B.当F逐渐增大到FT时,轻绳刚好被拉断 C.当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳刚好被拉断 D.若水平面光滑,则绳刚断
9、时,A、C间的摩擦力为,【题眼直击】 (1)粗糙水平面上放置B、C两物体_ _。 (2)轻绳能承受的最大拉力为FT_。 (3)使三个物体以同一加速度向右运动_ _。,B、C两物体可能,会受到摩擦力作用,超过FT轻绳被拉断,三者的合力,方向向右,【解析】选C。对A,A受重力、支持力和向右的静摩擦 力作用,可以知道C受重力、A对C的压力、地面的支持 力、绳子的拉力、A对C的摩擦力以及地面的摩擦力六 个力作用,故A错误。对整体分析,整体的加速度a= 隔离对AC分析,根据牛顿第二定律,得,FT-4mg=4ma,计算得出FT= F,当F=1.5FT时, 轻绳刚好被拉断,故B错误,C正确。水平面光滑,绳刚
10、 断时,对AC分析,加速度a= ,隔离对A分析,A的摩擦 力Ff=ma= ,故D错误。,【通关秘籍】 1.整体法的选取原则及步骤: (1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。,(2)运用整体法解题的基本步骤。,2.隔离法的选取原则及步骤: (1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。 (2)运用隔离法解题的基本步骤。 明确研究对象或过程、状态。,将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。 画出某状态下的受力图或运动过程示意图。 选用适当的物理规律列方程求解。,【考点冲关】 1.(2018长沙模拟
11、)如图是汽车运送 圆柱形工件的示意图,图中P、Q、N是 固定在车体上的压力传感器,假设圆柱形工件表面光滑, 汽车静止不动时Q传感器示数为零,P、N传感器示数不 为零。当汽车向左匀加速启动过程中,P传感器示数为,零时,Q、N传感器示数不为零。已知sin 15 =0.26,cos 15=0.97,tan 15=0.27,g取 10 m/s2,则汽车向左匀加速启动的加速度可能 为 ( ) A.3 m/s2 B.2.7 m/s2 C.1.5 m/s2 D.1 m/s2,【解析】选A。当汽车向左匀加速启动过 程中,P传感器示数为零而Q、N传感器示数 不为零,受力分析如图: 竖直方向:FQ+mg=FN c
12、os 15; 水平方向:F合=FN sin 15=ma 联立解得:a= tan 15= 0.27+2.7 2.7 m/s2,故A选项正确。,2.如图所示,在粗糙的水平面上,质量 分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连,且mM=13,两 物块与水平面间的动摩擦因数相同。若用水平力F向右 拉B且两物块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x1; 若用大小相同的水平力向左拉A且两物块共同向左加速 运动时,弹簧的伸长量为x2,则x1x2等于多大?,【解析】由于mM=13,即M=3m 用水平力F向右拉B时, 对整体,根据牛顿第二定律,有: F-(m+M)g=(m+M)a 隔离物体A,根据牛顿第二定律,有: k
13、x1-mg=ma 联立解得:kx1=,当用大小相同的水平力向左拉A且两物块共同向左加速 运动时, 对整体,根据牛顿第二定律,有: F-(m+M)g=(m+M)a 隔离物体B,根据牛顿第二定律,有:kx2-Mg=Ma,联立解得:kx2= F 故: 答案:13,【加固训练】 (多选)如图所示,在粗糙的水平面上,质量分别为m和M 的物块A、B用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦 因数均为,当用水平力F作用于B上且两物块共同向右 以加速度a1匀加速运动时,弹簧的伸长量为x1;当用同 样大小的恒力F沿着倾角为的光滑斜面方向作用于B,上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时,弹簧的伸长量为x2,
14、则下列说法中正确的是 ( ),A.若mM,有x1=x2 B.若msin ,有a1=a2 D.若sin ,有a1=a2,【解析】选A、B。在水平面上滑动时,对整体,根据牛 顿第二定律,有: F-(m+M)g=(m+M)a1 隔离物体A,根据牛顿第二定律,有: FT-mg=ma1 联立解得:FT= ,在斜面上滑动时,对整体,根据牛顿第二定律,有: F-(m+M)gsin =(m+M)a2 隔离物体A,根据牛顿第二定律,有: FT-mgsin=ma2 联立解得:FT= 由可得:a1=,a2= -gsin,若sin,则a1a2 比较可知,弹簧的弹力相等,与动摩擦因数和斜面的坡度无关,故A、B正确,C、D错误。,考点3 动力学中的临界和极值问题 【典题探究】 【典例3】(2018锦州模拟)如图所示,静止在光滑水 平面上的斜面体,质量为M,倾角为,其斜面上有一静 止的滑块,质量为m,两者之间的动摩擦因数为,滑块,受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现给斜面体施加水平向右的力使斜面体加速运动,求: 导学号04450065,(1)若要使滑块与斜面体一起加速运动,图中水平向右的力F的最大值。 (2)若要使滑块做自由落体运动,图中水平向右的力F的最小值。,【题眼直击】 (1)滑块恰好与斜面体一起加速运动时_ _。 (2)滑块恰好做自由落体运动时_ _。,斜面体对滑,
