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1、牛顿运动定律的综合应用知识点知识点1 1 超重和失重超重和失重【思思维激活激活1 1】如如图所示所示, ,小球的密度小于杯中水小球的密度小于杯中水的密度的密度, ,弹簧两端分簧两端分别固定在杯底和小球上。静固定在杯底和小球上。静止止时弹簧伸簧伸长xx。若全套装置自由下落。若全套装置自由下落, ,则在下在下落落过程中程中弹簧的伸簧的伸长量将量将( () )A.A.仍仍为xx B.B.大于大于xxC.C.小于小于xx, ,大于零大于零 D.D.等于零等于零【解析解析】选选D D。当全套装置自由下落时。当全套装置自由下落时, ,系统处于完全失重状态系统处于完全失重状态, ,弹簧与连接物之间无相互作用
2、力弹簧与连接物之间无相互作用力, ,即弹簧恢复到原长即弹簧恢复到原长, ,故选项故选项D D正确。正确。【知知识梳理梳理】1.1.视重：重：(1)(1)当物体挂在当物体挂在弹簧簧测力力计下或放在水平台秤上下或放在水平台秤上时, ,弹簧簧测力力计或台秤的或台秤的_称称为视重。重。(2)(2)视重大小等于重大小等于弹簧簧测力力计所受物体的所受物体的_或台秤所受物或台秤所受物体的体的_。示数示数拉力拉力压力力2.2.超重、失重和完全失重的比较：超重、失重和完全失重的比较：超重超重现象象失重失重现象象完全失重完全失重现象象概念概念物体物体对支持物的支持物的压力力( (或或对悬挂物的挂物的拉力拉力)_)
3、_物体所物体所受重力的受重力的现象象物体物体对支持物的支持物的压力力( (或或对悬挂物挂物的拉力的拉力)_)_物体物体所受重力的所受重力的现象象物体物体对支持物支持物的的压力力( (或或对悬挂物的拉力挂物的拉力) )_零的零的现象象产生生条件条件物体的加速度方向物体的加速度方向_物体的加速度方向物体的加速度方向_物体的加速度物体的加速度方向方向_,_,大小大小_原理原理方程方程F-mg=maF-mg=maF=_F=_mg-F=mamg-F=maF=_F=_mg-F=mamg-F=maF=0F=0运运动状状态_上升或上升或_下降下降_下降或下降或_上升上升以以a=g_a=g_下降下降或或_上升上
4、升大于大于小于小于等于等于竖直向上直向上竖直向下直向下竖直向下直向下a=ga=gm(g+am(g+a) )m(gm(g-a)-a)加速加速减速减速加速加速减速减速加速加速减速减速知识点知识点2 2 牛牛顿定律的定律的应用用【思思维激活激活2 2】( (多多选) )如如图甲所示甲所示, ,两物体两物体A A、B B叠放在光滑水平叠放在光滑水平面上面上, ,对物体物体A A施加一水平力施加一水平力F,F-tF,F-t关系关系图像如像如图乙所示。两物体乙所示。两物体在力在力F F作用下由静止开始运作用下由静止开始运动, ,且始且始终相相对静止静止, ,则( () )A.A.两物体做匀变速直线运动两物
5、体做匀变速直线运动B.2B.23s3s时间内两物体间的摩擦力逐渐增大时间内两物体间的摩擦力逐渐增大C.AC.A对对B B的摩擦力方向始终与力的摩擦力方向始终与力F F的方向相同的方向相同D.D.两物体沿直线做往复运动两物体沿直线做往复运动【解析解析】选选B B、C C。由。由F=(F=(m mA A+m+mB B)a,F)a,FfBfB= =m mB Ba a可知可知, ,F FfBfB与与F F的方向始终的方向始终相同相同, ,选项选项C C正确正确;2;23s3s内内,F,F增大增大,a,a增大增大, ,因此因此, ,两物体间的摩擦两物体间的摩擦力逐渐增大力逐渐增大, ,选项选项B B正确
6、正确; ;因因F F随时间变化随时间变化, ,故故a a也是变化的也是变化的, ,选项选项A A错误错误; ;由运动的对称性可知由运动的对称性可知, ,两物体一直向前运动两物体一直向前运动, ,不做往复运不做往复运动动, ,选项选项D D错误。错误。【知知识梳理梳理】1.1.整体法：当整体法：当连接体内接体内( (即系即系统内内) )各物体的各物体的_相同相同时, ,可可以把系以把系统内的所有物体看成一个内的所有物体看成一个_,_,分析其受力和运分析其受力和运动情况情况, ,运用牛运用牛顿第二定律第二定律对_列方程求解的方法。列方程求解的方法。2.2.隔离法：当求系隔离法：当求系统内物体内物体
7、间相互作用的相互作用的_时, ,常把某个物常把某个物体从系体从系统中中_出来出来, ,分析其受力和运分析其受力和运动情况情况, ,再用牛再用牛顿第二第二定律定律对_出来的物体列方程求解的方法。出来的物体列方程求解的方法。加速度加速度整体整体整体整体内力内力隔离隔离隔离隔离3.3.外力和内力：外力和内力：(1)(1)如果以物体系如果以物体系统为研究研究对象象, ,受到系受到系统之外的物体的作用力之外的物体的作用力, ,这些力是些力是该系系统受到的受到的_,_,而系而系统内各物体内各物体间的相互作用力的相互作用力为_。(2)(2)应用牛用牛顿第二定律列方程第二定律列方程时不考不考虑_。如果把某物体
8、隔。如果把某物体隔离出来作离出来作为研究研究对象象, ,则内力将内力将转换为隔离体的隔离体的_。外力外力内力内力内力内力外力外力【微点拨微点拨】 1.1.超重和失重的三个易混点：超重和失重的三个易混点：(1)(1)超重是物体有向上的加速度超重是物体有向上的加速度, ,而不一定是速度向上而不一定是速度向上; ;(2)(2)失重是物体有向下的加速度失重是物体有向下的加速度, ,而不一定是速度向下而不一定是速度向下; ;(3)(3)连接体中只有一部分物体超重或失重时连接体中只有一部分物体超重或失重时, ,其他部分没有加速其他部分没有加速度度, ,则整体必然超重或失重。则整体必然超重或失重。2.2.牛
9、顿定律应用的三点提醒：牛顿定律应用的三点提醒：(1)(1)要明确研究对象是单一物体要明确研究对象是单一物体, ,还是几个物体组成的系统。对还是几个物体组成的系统。对于系统要注意：加速度相同于系统要注意：加速度相同, ,可采用整体法可采用整体法; ;加速度不同加速度不同, ,应采应采用隔离法。用隔离法。(2)(2)要明确物体的运动过程是单一过程要明确物体的运动过程是单一过程, ,还是多过程还是多过程, ,注意分析注意分析每一运动过程的受力情况和运动情况。每一运动过程的受力情况和运动情况。(3)(3)对于多过程问题对于多过程问题, ,要注意分析联系前、后两个过程的关键物要注意分析联系前、后两个过程
10、的关键物理量是速度理量是速度, ,前一过程的末速度是后一过程的初速度。前一过程的末速度是后一过程的初速度。考点考点1 1 对超重和失重的理解超重和失重的理解1.1.判断方法：判断方法：(1)(1)不管物体的加速度是不是不管物体的加速度是不是竖直方向直方向, ,只要其加速度在只要其加速度在竖直方直方向上有分量向上有分量, ,物体就会物体就会处于超重或失重状于超重或失重状态。(2)(2)尽管不是整体有尽管不是整体有竖直方向的加速度直方向的加速度, ,但只要物体的一部分具但只要物体的一部分具有有竖直方向的分加速度直方向的分加速度, ,整体也会出整体也会出现超重或失重状超重或失重状态。深化深化理解理解
11、 2.2.易易错易混点易混点拨：(1)(1)超重并不是重力增加了超重并不是重力增加了, ,失重并不是重力减小了失重并不是重力减小了, ,完全失重也完全失重也不是重力完全消失了。在不是重力完全消失了。在发生生这些些现象象时, ,物体的重力依然存在物体的重力依然存在, ,且不且不发生生变化化, ,只是物体只是物体对支持物的支持物的压力力( (或或对悬挂物的拉力挂物的拉力) )发生生变化。化。(2)(2)在完全失重的状在完全失重的状态下下, ,平常一切由重力平常一切由重力产生的物理生的物理现象都会象都会完全消失完全消失, ,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不如天平失效、浸在水中的物体不再
12、受浮力、液体柱不再再产生生压强强等。等。【题组通关方案通关方案】【典典题1 1】(2014(2014莆田模莆田模拟) )关于超重和失重关于超重和失重现象象, ,下列描述中正下列描述中正确的是确的是( () )A.A.电梯正在减速上升梯正在减速上升, ,在在电梯中的乘客梯中的乘客处于超重状于超重状态B.B.磁磁悬浮列浮列车在水平在水平轨道上加速行道上加速行驶时, ,列列车上的乘客上的乘客处于超重于超重状状态C.C.荡秋千秋千时秋千秋千摆到最低位置到最低位置时, ,人人处于失重状于失重状态D.D.“神舟九号神舟九号”飞船在船在绕地球做地球做圆轨道运行道运行时, ,飞船内的宇航船内的宇航员处于完全失
13、重状于完全失重状态【解解题探究探究】(1)(1)超重和失重超重和失重现象分析的依据是什么象分析的依据是什么? ?提示：提示：依据加速度的方向进行判断。物体加速度方向向上处于依据加速度的方向进行判断。物体加速度方向向上处于超重状态超重状态, ,加速度方向向下处于失重状态。加速度方向向下处于失重状态。(2)(2)什么情况下物体什么情况下物体处于完全失重状于完全失重状态? ?提示：提示：物体加速度等于重力加速度物体加速度等于重力加速度, ,方向竖直向下处于完全失方向竖直向下处于完全失重状态。重状态。【典题解析典题解析】选选D D。物体是否超重或失重取决于加速度方向。物体是否超重或失重取决于加速度方向
14、, ,当当加速度向上时物体处于超重状态加速度向上时物体处于超重状态, ,当加速度向下时物体处于失当加速度向下时物体处于失重状态重状态, ,当加速度向下且大小等于重力加速度时物体处于完全当加速度向下且大小等于重力加速度时物体处于完全失重状态。电梯正在减速上升失重状态。电梯正在减速上升, ,加速度向下加速度向下, ,乘客失重乘客失重, ,选项选项A A错错误误; ;列车加速时加速度水平向前列车加速时加速度水平向前, ,乘客既不超重也不失重乘客既不超重也不失重, ,选项选项B B错误错误; ;荡秋千到最低位置时加速度向上荡秋千到最低位置时加速度向上, ,人处于超重状态人处于超重状态, ,选项选项C
15、C错误错误; ;飞船绕地球做匀速圆周运动时飞船绕地球做匀速圆周运动时, ,其加速度等于飞船所在位其加速度等于飞船所在位置的重力加速度置的重力加速度, ,宇航员处于完全失重状态宇航员处于完全失重状态, ,选项选项D D正确。正确。【通关通关1+11+1】1.(1.(拓展延伸拓展延伸) )结合合【典典题1 1】回答下列回答下列问题：(1)(1)若若电梯中的乘客梯中的乘客处于超重状于超重状态, ,则电梯可能怎梯可能怎样运运动? ?提示：提示：当物体的加速度向上时当物体的加速度向上时, ,物体处于超重状态物体处于超重状态, ,故电梯可能故电梯可能加速上升加速上升, ,也可能减速下降。也可能减速下降。(
16、2)(2)荡秋千秋千时秋千秋千摆到最高点位置到最高点位置时, ,人人处于超重状于超重状态, ,还是失重是失重状状态? ?提示：提示：秋千摆到最高点位置时秋千摆到最高点位置时, ,人具有斜向下方的加速度人具有斜向下方的加速度, ,人处人处于失重状态。于失重状态。2.(2.(多多选)(2014)(2014潍坊模坊模拟) )在下列运在下列运动过程中程中, ,处于失重状于失重状态的是的是( () )A.A.小朋友沿滑梯加速滑下小朋友沿滑梯加速滑下B.B.乘客坐在沿平直路面减速行乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽的汽车内内C.C.竖直上抛的小球直上抛的小球D.D.运运动员何冲离开跳板后向上运何冲离开跳板后向
17、上运动【解析解析】选选A A、C C、D D。物体处于失重状态指的是在物体具有向。物体处于失重状态指的是在物体具有向下的加速度情况下下的加速度情况下, ,物体对支撑面的压力或者对绳子的拉力小物体对支撑面的压力或者对绳子的拉力小于物体的重力的现象于物体的重力的现象, ,当小朋友沿滑梯加速下滑时当小朋友沿滑梯加速下滑时, ,具有向下的具有向下的加速度加速度, ,小朋友处于失重状态小朋友处于失重状态; ;乘客坐在沿平直路面减速行驶的乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内汽车内, ,加速度在水平方向加速度在水平方向, ,对乘客受力分析可得在竖直方向汽对乘客受力分析可得在竖直方向汽车对乘客的作用力平衡了人的
18、重力车对乘客的作用力平衡了人的重力, ,人不处于失重状态人不处于失重状态; ;竖直上竖直上抛的小球和运动员离开跳板后仅受重力作用抛的小球和运动员离开跳板后仅受重力作用, ,处于完全失重状处于完全失重状态态, ,故选项故选项A A、C C、D D正确。正确。【加固加固训练】1.1.如如图所示所示, ,某同学找了一个用某同学找了一个用过的的“易拉罐易拉罐”在底部打了一个洞在底部打了一个洞, ,用手指按住洞用手指按住洞, ,向罐中装向罐中装满水水, ,然后将易拉罐然后将易拉罐竖直向上抛出直向上抛出, ,空气阻力不空气阻力不计, ,则下列下列说法正确的是法正确的是( () )A.A.易拉罐上升的易拉罐
19、上升的过程中程中, ,洞中射出的水的速度越来越快洞中射出的水的速度越来越快B.B.易拉罐下降的易拉罐下降的过程中程中, ,洞中射出的水的速度越来越快洞中射出的水的速度越来越快C.C.易拉罐上升、下降的易拉罐上升、下降的过程中程中, ,洞中射出的水的速度都不洞中射出的水的速度都不变D.D.易拉罐上升、下降的易拉罐上升、下降的过程中程中, ,水不会从洞中射出水不会从洞中射出【解析解析】选选D D。易拉罐被抛出后。易拉罐被抛出后, ,不论上升还是下降不论上升还是下降, ,易拉罐均易拉罐均处于完全失重状态处于完全失重状态, ,水都不会从洞中射出水都不会从洞中射出, ,故选项故选项A A、B B、C C
20、错误错误,D,D正确。正确。2.(2.(多多选) )某人乘某人乘电梯从梯从2424楼到楼到1 1楼的楼的v-tv-t图像如像如图, ,下列下列说法正确的是法正确的是( () )A.0A.04s4s内物体做匀加速直内物体做匀加速直线运运动, ,加速度加速度为1m/s1m/s2 2B.4B.416s16s内物体做匀速直内物体做匀速直线运运动, ,速度保持速度保持4m/s4m/s不不变, ,处于完全于完全失重状失重状态C.16C.1624s24s内内, ,物体做匀减速直物体做匀减速直线运运动, ,速度由速度由4m/s4m/s减至减至0,0,处于失于失重状重状态D.0D.024s24s内内, ,此人此
21、人经过的位移的位移为72m72m【解析解析】选选A A、D D。0 04s4s内物体的速度均匀增加内物体的速度均匀增加, ,物体做匀加速物体做匀加速直线运动直线运动, ,其加速度其加速度a= m/sa= m/s2 2=1m/s=1m/s2 2, ,选项选项A A正确正确;4;416s16s内物体速度保持内物体速度保持4m/s4m/s不变不变, ,做匀速直线运动做匀速直线运动, ,处于平衡状态处于平衡状态, ,选选项项B B错误错误;16;1624s24s内内, ,物体速度由物体速度由4m/s4m/s均匀减至均匀减至0,0,做匀减速直线做匀减速直线运动运动, ,加速度竖直向上加速度竖直向上, ,
22、处于超重状态处于超重状态, ,选项选项C C错误错误; ;v-tv-t图像与时图像与时间轴围成的面积表示位移间轴围成的面积表示位移, ,故故0 024s24s内内, ,此人经过的位移此人经过的位移x=x= m=72m, m=72m,选项选项D D正确。正确。【学科素养升华学科素养升华】判断超重和失重现象的三个技巧判断超重和失重现象的三个技巧(1)(1)从从受力受力的角度判断：当物体受向上的拉力的角度判断：当物体受向上的拉力( (或支持力或支持力) )大于大于重力时重力时, ,物体处于超重状态物体处于超重状态; ;小于重力时处于失重状态小于重力时处于失重状态; ;等于零等于零时处于完全失重状态。
23、时处于完全失重状态。(2)(2)从从加速度加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态重状态; ;具有向下的加速度时处于失重状态具有向下的加速度时处于失重状态; ;向下的加速度恰好向下的加速度恰好等于重力加速度时处于完全失重状态。等于重力加速度时处于完全失重状态。(3)(3)从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时, ,超重超重; ;物体向下加速或向上减速时物体向下加速或向上减速时, ,失重。失重。考点考点2 2动力学力学图像像问题1.1.图像的像的类型：型：(1)(1)已知物体在一已知物体在一
24、过程中所受的某个力随程中所受的某个力随时间变化的化的图线, ,要求要求分析物体的运分析物体的运动情况。情况。(2)(2)已知物体在一运已知物体在一运动过程中速度、加速度随程中速度、加速度随时间变化的化的图线, ,要求分析物体的受力情况。要求分析物体的受力情况。2.2.问题的的实质：是力与运：是力与运动的关系的关系问题, ,求解求解这类问题的关的关键是是理解理解图像的物理意像的物理意义, ,理解理解图像的像的轴、点、点、线、截、斜、面、截、斜、面六大六大功能。功能。拓展拓展延伸延伸【题组通关方案通关方案】【典典题2 2】( (多多选)(2014)(2014银川模川模拟) )如如图所示所示, ,一
25、一质量量为m m的滑的滑块, ,以初速以初速度度v v0 0从从倾角角为的斜面底端滑上斜面的斜面底端滑上斜面, ,当其速度减当其速度减为零后又沿斜面返回零后又沿斜面返回底端底端, ,已知滑已知滑块与斜面与斜面间的的动摩擦因数摩擦因数为,若滑若滑块所受的摩擦力所受的摩擦力为F Ff f、所受的合外力所受的合外力为F F合合、加速度、加速度为a a、速度、速度为v,v,规定沿斜面向上定沿斜面向上为正方向正方向, ,在滑在滑块沿斜面运沿斜面运动的整个的整个过程中程中, ,这些物理量随些物理量随时间变化的化的图像大致像大致正确的是正确的是( () )【解解题探究探究】(1)(1)请画出滑画出滑块向上和
26、向下运向上和向下运动的受力分析的受力分析图。提示：提示：(2)(2)请结合受力分析合受力分析图判断各物理量的判断各物理量的变化情况：化情况：物理量物理量变化情况化情况大小大小方向方向F Ff f_F F合合_a a_v v_不不变由由负向向变为正向正向变小小不不变变小小不不变先先变小后小后变大大由正向由正向变为负向向【典题解析典题解析】选选A A、D D。对滑块沿斜面向上和向下过程进行受力。对滑块沿斜面向上和向下过程进行受力分析分析, ,可知滑块所受的滑动摩擦力大小不变可知滑块所受的滑动摩擦力大小不变, ,均为均为F Ff f= =mgcosmgcos, ,方向由负向变为正向方向由负向变为正向
27、, ,选项选项A A正确正确; ;沿斜面向上运动时沿斜面向上运动时,F,F合合= = mgsin+mgcosmgsin+mgcos, ,沿斜面向下运动时沿斜面向下运动时, ,滑块所受的合外力的滑块所受的合外力的大小大小F F合合= =mgsin-mgcosmgsin-mgcos, ,显然合力变小显然合力变小, ,方向始终沿负向方向始终沿负向, ,选项选项B B错误错误; ;加速度的变化情况与合外力的方向相同加速度的变化情况与合外力的方向相同, ,选项选项C C错误错误; ;向上过程中滑块做匀减速运动向上过程中滑块做匀减速运动, ,向下过程中向下过程中, ,滑块做匀加速运滑块做匀加速运动动, ,
28、向上运动的加速度大于向下运动的加速度向上运动的加速度大于向下运动的加速度, ,选项选项D D正确。正确。【通关通关1+11+1】1.(20131.(2013重重庆高考高考) )如如图甲甲为伽利略研究自由落体运伽利略研究自由落体运动实验的示意的示意图, ,让小球由小球由倾角角为的光滑斜面滑下的光滑斜面滑下, ,然后在不同的然后在不同的角条件下角条件下进行多次行多次实验, ,最后推理出自由落体运最后推理出自由落体运动是一种匀加速直是一种匀加速直线运运动。分析。分析该实验可可知知, ,小球小球对斜面的斜面的压力、小球运力、小球运动的加速度和重力加速度与的加速度和重力加速度与各自最大各自最大值的比的比
29、值y y随随变化的化的图像分像分别对应图乙中的乙中的( () )A.A.、和和B.B.、和和C.C.、和和 D.D.、和和【解析解析】选选B B。小球受重力。小球受重力mgmg、支持力、支持力F FN N, ,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得mgsinmgsin= =ma,ama,a= =gsingsin, ,而而a am m=g,=g,故故 = =sinsin; ;由牛顿第三定律由牛顿第三定律得得FFN N= =F FN N,F,FNmNm= =F FNmNm, ,而而F FN N= =mgcos,Fmgcos,FNmNm=mg,=mg,即即 = =coscos, ,则则 = =coscos
30、; ;重力加速度的最大值重力加速度的最大值g gm m=g,=g,即即 =1,=1,故正确故正确选项应为选项应为B B。2.(20142.(2014朝阳区模朝阳区模拟) )如如图甲所示甲所示, ,一个静止在光滑水平面上一个静止在光滑水平面上的物的物块, ,在在t=0t=0时给它施加一个水平向右的作用力它施加一个水平向右的作用力F,FF,F随随时间t t变化的关系如化的关系如图乙所示乙所示, ,则物物块速度速度v v随随时间t t变化的化的图像是像是( () )【解析解析】选选C C。由图乙知。由图乙知F F的方向不发生变化的方向不发生变化, ,物块的初速度为物块的初速度为零零, ,在力在力F
31、F的作用下开始运动的作用下开始运动, ,在力在力F F减小到零的过程中减小到零的过程中, ,根据物根据物块受力知合力减小块受力知合力减小, ,加速度减小加速度减小, ,但速度方向与加速度方向相同但速度方向与加速度方向相同, ,物块做加速度减小的加速运动物块做加速度减小的加速运动; ;在力在力F F由零增大的过程中由零增大的过程中, ,加速加速度增大度增大, ,速度方向与加速度方向仍然相同速度方向与加速度方向仍然相同, ,物块做加速度增大的物块做加速度增大的加速运动加速运动, ,在在v-tv-t图像中斜率表示加速度图像中斜率表示加速度, ,所以所以C C正确正确,A,A、B B、D D错错误。误
32、。【加固加固训练】1.(20141.(2014长沙模沙模拟) )如如图所示所示, ,以速度以速度v v逆逆时针匀速匀速转动的足的足够长的的传送送带与水平面的与水平面的夹角角为,现将一个将一个质量量为m m的小木的小木块轻轻地放在地放在传送送带的上端的上端, ,小木小木块与与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数为( aa1 1解得解得F2(mF2(m1 1+m+m2 2)g)g (2(2分分) )(3)(3)纸板抽出前纸板抽出前, ,砝码运动的距离砝码运动的距离x x1 1= = (1(1分分) )纸板运动的距离纸板运动的距离d+xd+x1 1= = (2(2分分) )纸板抽出后纸板抽出后, ,砝码
33、在桌面上运动的距离砝码在桌面上运动的距离x x2 2= = (2(2分分) )l=x=x1 1+x+x2 2 (1(1分分) )由题意知由题意知a a1 1=a=a3 3,a,a1 1t t1 1=a=a3 3t t2 2 (1(1分分) )代入数据解得代入数据解得F=22.4N (1F=22.4N (1分分) )答案：答案：(1)(2m(1)(2m1 1+m+m2 2)g)g(2)F2(m(2)F2(m1 1+m+m2 2)g)g(3)22.4N(3)22.4N【通关通关1+11+1】1.(1.(多多选)(2012)(2012天津高考天津高考) )如如图甲所示甲所示, ,静止在水平地面的物静
34、止在水平地面的物块A,A,受到水平受到水平向右的拉力向右的拉力F F作用作用,F,F与与时间t t的关系如的关系如图乙所示乙所示, ,设物物块与地面的静摩擦力与地面的静摩擦力最大最大值f fm m与滑与滑动摩擦力大小相等摩擦力大小相等, ,则( () )A.0A.0t t1 1时间内内F F的功率逐的功率逐渐增大增大B.tB.t2 2时刻物刻物块A A的加速度最大的加速度最大C.tC.t2 2时刻后物刻后物块A A做反向运做反向运动D.tD.t3 3时刻物刻物块A A的的动能最大能最大【解析解析】选选B B、D D。由。由F-tF-t图像可知图像可知, ,在在0 0t t1 1时间内时间内,F
35、f,FfFfm m, ,故物块仍沿同一方向做故物块仍沿同一方向做加速运动加速运动, ,至至t t3 3时刻速度最大时刻速度最大, ,动能最大动能最大, ,选项选项C C错、错、D D对。对。2.2.如如图所示所示, ,一小物一小物块以水平向左的初速以水平向左的初速度度v v0 0通通过平直路面平直路面ABAB冲上坡道冲上坡道BCBC。已知。已知水平路面水平路面ABAB长s s1 1=1m,=1m,坡道坡道BCBC与水平面与水平面间的的夹角角为=37=37, ,初速初速度度v v0 0=3m/s,=3m/s,小物小物块与路面与路面间的的动摩擦因数均摩擦因数均为=0.25,=0.25,不不计小小物
36、物块经过B B处时机械能机械能损失失(sin37(sin37=0.6,cos37=0.6,cos37=0.8,g=0.8,g取取10m/s10m/s2 2) )。求：求：(1)(1)小物小物块第一次到达第一次到达B B处的速度大小的速度大小; ;(2)(2)小物小物块在在BCBC段向上运段向上运动时的加速度大小的加速度大小; ;(3)(3)若小物若小物块刚好能滑到好能滑到C C处, ,求求BCBC长度度s s2 2。【解析解析】(1)(1)小物块从小物块从A A运动到运动到B,B,加速度加速度a a1 1= = =ggv vB B2 2-v-v0 02 2=-2a=-2a1 1s s1 1代入
37、数据解得代入数据解得v vB B=2m/s=2m/s(2)(2)小物块从小物块从B B到到C C过程中过程中, ,由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：mgcos+mgsinmgcos+mgsin=ma=ma2 2代入数据解得代入数据解得a a2 2=8m/s=8m/s2 2(3)(3)小物块以初速度小物块以初速度v vB B沿斜面向上运动至速度为零的过程中沿斜面向上运动至速度为零的过程中, ,根据运动学公式根据运动学公式 v vB B2 2=2a=2a2 2s s2 2代入数据解得代入数据解得s s2 2=0.25m=0.25m答案：答案：(1)2m/s(1)2m/s(2)8m/s(2)8m/
38、s2 2(3)0.25m(3)0.25m【加固加固训练】1.(20141.(2014武武汉模模拟) )在上海世博会上在上海世博会上, ,拉脱拉脱维亚馆的的风洞洞飞行表演令参行表演令参观者大开眼界。若者大开眼界。若风洞内洞内总的向上的的向上的风速速风量保持不量保持不变, ,让质量量为m m的表演的表演者通者通过调整身姿整身姿, ,可改可改变所受的向上的所受的向上的风力大小力大小, ,以以获得不同的运得不同的运动效果。效果。假假设人体受人体受风力大小与正力大小与正对面面积成正比成正比, ,已知水平横躺已知水平横躺时受受风力面力面积最大最大, ,且人体站立且人体站立时受受风力面力面积为水平横躺水平横
39、躺时受受风力面力面积的的 , ,风洞内人体可上洞内人体可上下移下移动的空的空间总高度高度为H H。开始。开始时, ,若人体与若人体与竖直方向成一定角度直方向成一定角度倾斜斜时, ,受受风力有效面积是最大值的一半风力有效面积是最大值的一半, ,恰好可以静止或匀速漂移恰好可以静止或匀速漂移; ;后来后来, ,人从最高点人从最高点A A由静止开由静止开始始, ,先以向下的最大加速度匀加速下落先以向下的最大加速度匀加速下落, ,经过某处经过某处B B后后, ,再以向上的最大加速度匀减速下落再以向上的最大加速度匀减速下落, ,刚好能在最低点刚好能在最低点C C处减速为零处减速为零, ,则下列说法错误的是
40、则下列说法错误的是( () )A.A.表演者向上的最大加速度是表演者向上的最大加速度是g gB.B.表演者向下的最大加速度是表演者向下的最大加速度是 C.BC.B、C C间的高度是的高度是 H HD.D.由由A A至至C C全全过程表演者克服程表演者克服风力做的功力做的功为mgHmgH【解析解析】选选B B。由题意可知。由题意可知, ,水平横躺时受到的风力是匀速下落水平横躺时受到的风力是匀速下落时的时的2 2倍倍, ,即此时风力为即此时风力为2mg,2mg,开始下落时受到的阻力为开始下落时受到的阻力为f f1 1= = 2mg= mg,2mg= mg,开始下落时开始下落时, ,加速度向下加速度
41、向下, ,大小为大小为a a1 1, ,则有则有mg-fmg-f1 1=ma=ma1 1, ,解得向下的加速度最大值为解得向下的加速度最大值为a a1 1= g,= g,当人水平横躺时当人水平横躺时, ,加速度向加速度向上上, ,大小为大小为g,g,因此选项因此选项A A正确、正确、B B错误错误; ;画出由画出由A A到到C C的速度的速度时间时间图像如图所示图像如图所示, ,由图像的物理意义可知由图像的物理意义可知,C,C正确正确; ;由由A A到到C C由动能定理可知由动能定理可知, ,W Wf f= =mgH,DmgH,D正确。正确。2.2.一卡一卡车拖挂一相同拖挂一相同质量的量的车厢
42、, ,在水平直道上以在水平直道上以v v0 0=12m/s=12m/s的速的速度匀速行度匀速行驶, ,其所受阻力可其所受阻力可视为与与车重成正比重成正比, ,与速度无关。某与速度无关。某时刻刻, ,车厢脱落脱落, ,并以大小并以大小为a=2m/sa=2m/s2 2的加速度减速滑行的加速度减速滑行, ,在在车厢脱脱落落t=3st=3s后后, ,司机才司机才发觉并并紧急刹急刹车, ,刹刹车时阻力阻力为正常行正常行驶时的的3 3倍倍, ,假假设刹刹车前前牵引力不引力不变, ,求卡求卡车和和车厢都停下后两者之都停下后两者之间的的距离。距离。【解析解析】设刹车前卡车的牵引力大小为设刹车前卡车的牵引力大小
43、为F,F,卡车的质量为卡车的质量为m,m,则车则车厢没脱落前厢没脱落前,F=,F=2mg2mg 设车厢脱落后设车厢脱落后, ,卡车加速度大小为卡车加速度大小为a a1 1, ,刹车后刹车后, ,卡车加速度大小卡车加速度大小为为a a2 2, ,由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F-F-mgmg=ma=ma1 1 mgmg=ma=ma 3mg=ma3mg=ma2 2 设车厢脱落后设车厢脱落后,t=3s,t=3s内卡车行驶的路程为内卡车行驶的路程为x x1 1, ,末速度为末速度为v v1 1, ,则：则：x x1 1=v=v0 0t+t+ a a1 1t t2 2 v v1 1=v=v0 0+
44、a+a1 1t t v v1 12 2=2a=2a2 2x x2 2 ( (式中式中x x2 2是卡车在刹车后减速行驶的路程是卡车在刹车后减速行驶的路程) )设车厢脱落后滑行的路程为设车厢脱落后滑行的路程为x,x,有有v v0 02 2=2ax=2ax 卡车和车厢都停止时相距卡车和车厢都停止时相距xx, ,则：则：xx=x=x1 1+x+x2 2-x-x 式联立代入数据解得：式联立代入数据解得：xx=36m=36m。答案：答案：36m36m【学科素养升华学科素养升华】处理多过程问题时应注意的三个问题处理多过程问题时应注意的三个问题(1)(1)任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成任
45、何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成, ,有些是有些是承上启下承上启下, ,上一过程的结果是下一过程的已知上一过程的结果是下一过程的已知, ,这种情况这种情况, ,一步一步完成一步一步完成即可。即可。(2)(2)有些是树枝型有些是树枝型, ,告诉的只是旁支告诉的只是旁支, ,要求的是主干要求的是主干( (或另一旁支或另一旁支),),这就这就要求仔细审题要求仔细审题, ,找出各过程找出各过程的关联的关联, ,按顺序逐个分析按顺序逐个分析; ;对于每一个研究过对于每一个研究过程程, ,要明确选择什么规律要明确选择什么规律, ,应用哪一个运动学公式。应用哪一个运动学公式。(3)(3)注意
46、两个过程的连接处注意两个过程的连接处, ,加速度可能突变加速度可能突变, ,但速度不会突变但速度不会突变, ,前一阶段前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度的末速度就是后一阶段的初速度, ,速度是联系前后两个阶段的桥梁。速度是联系前后两个阶段的桥梁。【资源平台源平台】 板板块模型模型(2011(2011山山东高考高考) )如如图所示所示, ,在高出水平地面在高出水平地面h=1.8mh=1.8m的光滑平台上放置一的光滑平台上放置一质量量M=2kgM=2kg、由两种不同材料、由两种不同材料连接成一体的薄板接成一体的薄板A,A,其右段其右段长度度l l1 1=0.2m=0.2m且表且表面光滑面光滑,
47、,左段表面粗糙。在左段表面粗糙。在A A最右端放有可最右端放有可视为质点的物点的物块B,B,其其质量量m=1kgm=1kg。B B与与A A左段左段间动摩擦因数摩擦因数=0.4=0.4。开始。开始时二者均静止二者均静止, ,先先对A A施加施加F=20NF=20N水平水平向右的恒力向右的恒力, ,待待B B脱离脱离A(AA(A尚未露出平台尚未露出平台) )后后, ,将将A A取走。取走。B B离开平台后的落地离开平台后的落地点与平台右点与平台右边缘的水平距离的水平距离x=1.2mx=1.2m。(g(g取取10m/s10m/s2 2) )求：求：(1)B(1)B离开平台离开平台时的速度的速度v
48、vB B。(2)B(2)B从开始运从开始运动到到刚脱离脱离A A时, , B B运运动的的时间t tB B和位移和位移x xB B。(3)A(3)A左段的左段的长度度l2 2。【解析解析】(1)(1)物块物块B B离开平台后做平抛运动：离开平台后做平抛运动：x=vx=vB Bt,h= gtt,h= gt2 2, ,解之可得解之可得v vB B=2m/s=2m/s(2)(2)物块物块B B与与A A右端接触时处于静止状态右端接触时处于静止状态, ,当当B B与与A A左端接触时做左端接触时做匀加速直线运动匀加速直线运动, ,设加速度为设加速度为a aB B, ,则则mgmg= =mamaB B,
49、v,vB B= =a aB Bt tB B, ,又又x xB B= = , ,解之可得解之可得t tB B=0.5s,x=0.5s,xB B=0.5m=0.5m(3)A(3)A刚开始运动时刚开始运动时,A,A做匀加速直线运动做匀加速直线运动, ,设加速度为设加速度为a a1 1,B,B刚开刚开始运动时始运动时,A,A的速度为的速度为v v1 1, ,加速度为加速度为a a2 2, ,则有则有F=MaF=Ma1 1, , v v1 12 2=2a=2a1 1l1 1,F-,F-mgmg=Ma=Ma2 2, ,l2 2=v=v1 1t tB B+ + , ,解之可得解之可得l2 2=1.5m=1.
50、5m。答案：答案：(1)2m/s(1)2m/s(2)0.5s(2)0.5s0.5m0.5m(3)1.5m(3)1.5m思想方法之思想方法之4 4动力学中的整体法和隔离法力学中的整体法和隔离法1.1.方法概述：整体法就是指方法概述：整体法就是指对物理物理问题的整个系的整个系统或或过程程进行行研究的方法研究的方法; ;隔离法就是从整个系隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来中将某一部分物体隔离出来, ,然后然后单独分析被隔离部分的受力情况和运独分析被隔离部分的受力情况和运动情况情况, ,从而把复从而把复杂的的问题转化化为简单的一个个小的一个个小问题求解的方法。求解的方法。2.2.常见类型：常
51、见类型：(1)(1)研究对象的整体与隔离研究对象的整体与隔离, ,如连接体内各物体具有相同的加速如连接体内各物体具有相同的加速度度, ,求解整体受到的外力求解整体受到的外力, ,采用整体法采用整体法; ;连接体内各物体的加速连接体内各物体的加速度不相同度不相同, ,或者要求出系统内两物体之间的作用力时或者要求出系统内两物体之间的作用力时, ,采用隔离采用隔离法。法。(2)(2)运动过程的整体与隔离运动过程的整体与隔离, ,如利用能量观点解决问题如利用能量观点解决问题, ,常抓住常抓住整个过程的初、末状态整体分析整个过程的初、末状态整体分析; ;若求解多过程中的某一物理若求解多过程中的某一物理量
52、量, ,应对各个物理过程隔离进行受力分析及运动状态分析。应对各个物理过程隔离进行受力分析及运动状态分析。3.3.解题思路：解题思路：(1)(1)分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法。分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法。(2)(2)对整体或隔离体进行受力分析对整体或隔离体进行受力分析, ,应用牛顿第二定律确定整体应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度。或隔离体的加速度。(3)(3)结合运动学方程解答所求解的未知物理量。结合运动学方程解答所求解的未知物理量。【案例剖析案例剖析】典典题例例证深度剖析深度剖析(2013(2013福建高考福建高考) )质量量为M M、长为 L L的杆水平放置
53、的杆水平放置, ,杆两端杆两端A A、B B系着系着长为3L3L的不的不可伸可伸长且光滑的柔且光滑的柔软轻绳, ,绳上套着一上套着一质量量为m m的小的小铁环。已知重力加速度。已知重力加速度为g,g,不不计空气影响。空气影响。(1)(1)现让杆和杆和环均静止均静止悬挂在空中挂在空中, ,如如图甲甲, ,求求绳中拉力的大小中拉力的大小; ;(2)(2)若杆与若杆与环保持相保持相对静止静止, ,在空中沿在空中沿ABAB方向水平向右做匀加速直方向水平向右做匀加速直线运运动, ,此此时环恰好恰好悬于于A A端的正下方端的正下方, ,如如图乙所示。乙所示。求此状求此状态下杆的加速度大小下杆的加速度大小a
54、;a;为保持保持这种状种状态需在杆上施加一个多大的外力需在杆上施加一个多大的外力, ,方向如何方向如何? ?【精讲精析精讲精析】(1)(1)由题中信息由题中信息可知应将环隔离分析受力情况可知应将环隔离分析受力情况, ,由信息由信息可知应对环应用平衡条件列方程求解绳中拉力。可知应对环应用平衡条件列方程求解绳中拉力。环受力如图甲所示环受力如图甲所示, ,由平衡条件得：由平衡条件得：2F2FT Tcos-mg=0cos-mg=0 由图中几何关系可知：由图中几何关系可知：coscos= = 联立联立式解得：式解得：F FT T= mg= mg(2)(2)由信息由信息可知杆和环组成的系统运动状态相同可知
55、杆和环组成的系统运动状态相同, ,应隔离环受应隔离环受力分析力分析, ,由牛顿第二定律求解此时杆的加速度由牛顿第二定律求解此时杆的加速度, ,再采用整体法受再采用整体法受力分析力分析, ,由牛顿第二定律求解此时杆所受的外力。由牛顿第二定律求解此时杆所受的外力。小铁环受力如图乙所示小铁环受力如图乙所示, ,由牛顿第二定律得：由牛顿第二定律得：F FT Tsinsin=ma=ma F FT T+F+FT Tcoscos-mg=0-mg=0 由图中几何关系可知由图中几何关系可知=60=60, ,代入代入式解得：式解得：a= ga= g 杆和环整体受力如图丙所示杆和环整体受力如图丙所示, ,由牛顿第二
56、定律得：由牛顿第二定律得：FcosFcos=(=(M+m)aM+m)a Fsin-(M+m)gFsin-(M+m)g=0=0 联立联立式解得：式解得：F= (F= (M+m)g,M+m)g,=60=60答案：答案：(1) mg (2) g (1) mg (2) g 外力大小为外力大小为 ( (M+m)gM+m)g方向与水平方向成方向与水平方向成6060角斜向右上角斜向右上【自我小自我小测】小小试身手固本身手固本强强基基1.(20141.(2014武武汉模模拟) )质量量为2m2m的物的物块A A和和质量量为m m的物的物块B B相互接触放在水平面上相互接触放在水平面上, ,如如图所示所示, ,
57、若若对A A施加水平推力施加水平推力F,F,则两物两物块沿水平方向做加速运沿水平方向做加速运动, ,关于关于A A对B B的作用力的作用力, ,下列下列说法正确的是法正确的是( () )A.A.若水平面光滑若水平面光滑, ,物物块A A对B B的作用力大小的作用力大小为F FB.B.若水平面光滑若水平面光滑, ,物物块A A对B B的作用力大小的作用力大小为 F FC.C.若物若物块A A与地面无摩擦与地面无摩擦,B,B与地面的与地面的动摩擦因数摩擦因数为,则物物块A A对B B的作用力大小的作用力大小为mgmgD.D.若物若物块A A与地面无摩擦与地面无摩擦,B,B与地面的与地面的动摩擦因数
58、摩擦因数为,则物物块A A对B B的作用力大小的作用力大小为 【解析解析】选选D D。若水平面光滑。若水平面光滑, ,由牛顿运动定律得由牛顿运动定律得A A、B B整体的加整体的加速度为速度为a a1 1= ,= ,物块物块A A对对B B的作用力大小为的作用力大小为F F1 1=ma=ma1 1= ,= ,选项选项A A、B B错错误误; ;若物块若物块A A与地面无摩擦与地面无摩擦,B,B与地面的动摩擦因数为与地面的动摩擦因数为,由牛顿由牛顿第二定律得第二定律得A A、B B整体的加速度为整体的加速度为a a2 2= ,= ,又由又由F F2 2-mg=ma-mg=ma2 2, ,物块物块
59、A A对对B B的作用力大小为的作用力大小为F F2 2= ,= ,故选项故选项C C错误错误,D,D正确。正确。2.(2.(多多选) )如如图所示所示, ,质量分量分别为m mA A、m mB B的的A A、B B两物两物块用用轻线连接接放在放在倾角角为的光滑斜面上的光滑斜面上, ,用始用始终平行于斜面向上的恒力平行于斜面向上的恒力F F拉拉A,A,使它使它们沿斜面匀加速上升沿斜面匀加速上升, ,为了增加了增加轻线上的上的张力力, ,可行的可行的办法是法是( () )A.A.增大增大A A物物块的的质量量B.B.增大增大B B物物块的的质量量C.C.增大增大倾角角 D.D.增大拉力增大拉力F
60、 F【解析解析】选选B B、D D。对于。对于A A、B B整体由牛顿第二定律得整体由牛顿第二定律得F-F-( (m mA A+m+mB B)gsin)gsin=(=(m mA A+m+mB B)a)a, ,对于对于B B由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F FT T- -m mB Bgsingsin= =m mB Ba a, ,解以上两式得解以上两式得F FT T= F,= F,选项选项B B、D D正确。正确。【加固加固训练】(2012(2012江江苏高考高考) )如如图所示所示, ,一一夹子子夹住木住木块, ,在力在力F F作用下向上提升。作用下向上提升。夹子和木子和木块的的质量分量分别为m m、M,M,夹子与木子与木块两两侧间的最大静摩擦的最大静摩擦力均力均为f f。若木。若木块不滑不滑动, ,力力F F的最大的最大值是是( () )【解析解析】选选A A。对整体受力分析有。对整体受力分析有F-(F-(M+m)gM+m)g=(=(M+m)aM+m)a，对木块，对木块受力分析有受力分析有2f-Mg=Ma2f-Mg=Ma，联立以上各式可得，联立以上各式可得F= F= ，答案选答案选A A。
