(江苏专用版)2020版高考物理大一轮复习 第三章 第3讲 超重和失重 牛顿运动定律的综合应用课件
2020版高考物理总复习课件：第三章3第3节牛顿运动定律的综合应用课件
1．对超重、失重的理解：超重并不是重力增加了，失重并不是 重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现 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(即“视重”发生变化)． 2．判断方法 (1)不管物体的加速度是不是竖直方向，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)尽管不是整体有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具 有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象．
临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可
假设法 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
【题组过关】 1．(多选)(2019·台州调研)如图所示，A、 B 两物块的质量分别为 2m 和 m, 静止 叠放在水平地面上．A、B 间的动摩擦 因数为 μ，B 与地面间的动摩擦因数为12μ.最大静摩擦力等于滑 动摩擦力，重力加速度为 g．现对 A 施加一水平拉力 F，则 ()
A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为g5，方向一定竖直向下 解析：选 D.由题知体重计的示数为 40 kg 时，人对体重计的压 力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有 变化，A 错误；由牛顿第三定律知，B 错误；电梯具有向下的 加速度，但不一定是向下运动，C 错误；由牛顿第二定律 mg －FN＝ma 可知 a＝g5，方向竖直向下，D 正确．
②ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当用力 F′水平向左拉小车时，以球为研究对象，
竖直方向有 F′1cos θ＝mg
2020版高考物理新设计一轮复习江苏专版讲义：第三章 第3节 牛顿运动定律的综合应用 含答案
第3节牛顿运动定律的综合应用_(1)超重就是物体的重力变大的现象。
(×)(2)失重时物体的重力小于mg。
(×)(3)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。
(×)(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力。
(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。
(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。
(√)(7)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。
(×)(8)物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关。
(√)(9)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法。
(√)突破点(一)对超重与失重的理解1．不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。
2．物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。
3．当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生a＝g的加速度效果，不再有其他效果。
此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。
[题点全练]1．(2019·射阳模拟)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。
通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示(忽略一切阻力)，则()A．t1时刻小球速度最大B．t2时刻小球处于失重状态C．t2～t3这段时间内，小球的加速度先增大后减小D．t2～t3这段时间内，小球的速度先增大后减小解析：选D小球先自由下落，t1时刻与弹簧接触后做加速度减小的加速运动；当加速度减为零时，速度达到最大；之后加速度变为向上且不断变大，小球做减速运动，t2时刻减速到0，处于超重状态，故A、B错误。
高考物理一轮总复习 必修部分 第3章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的综合应用课件
2．超重、失重和完全失重的比较
知识点 2 牛顿定律的应用 Ⅱ 整体法和隔离法
(1)整体法 当连接体内(即系统内)各物体的 加速度 相同时，可以把系统内的所有物体看成一个 整体 ，分析 其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对 整体 列方程求解的方法。
(2)隔离法 当求系统内物体间相互作用的 内力 时，常把某个物体从系统中 隔离 出来，分析其受力和运动情 况，再用牛顿第二定律对 隔离 出来的物体列方程求解的方法。
1．[2015·贵州五校联考]如图所示，与轻绳相连的物体 A 和 B 跨过定滑轮，质量 mA<mB，A 由静止释 放，不计绳与滑轮间的摩擦，则在 A 向上运动的过程中，轻绳的拉力( )
总结升华
判断超重和失重现象的三个技巧 (1)从受力的角度判断 当物体受向上的拉力(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，向下的加速度为重力 加速度时处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重。
(1)手托物体向上运动的过程，始终加速吗？ 提示：不是，可以减速。
(2)物体离开手的瞬间，受什么力的作用？ 提示：只受重力作用。
尝试解答 选 D。 手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体 既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项 A 错误；物体从静止到运动，必有 一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项 B 错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体 的加速度等于重力加速度，选项 C 错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化率比物体速 度的变化率大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，故 D 正确。
高考物理一轮复习 第三章 第3单元 牛顿运动定律的综合应用课件
• 2．(多选)如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上 方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶 上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段 时间内，木箱的运动状态可能为( )
• A．加速下降 B．加速上升
• C．减速上升 D．减速下降
┃题组二┃ 整体法与隔离法
• 3．如图所示，竖直放置在水平面上的轻弹簧上放着质 量为2 kg的物体A，处于静止状态．若将一个质量为3 kg的 物体B轻放在A上的一瞬间，则B对A的压力大小为(取g＝10
• 4．尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一 部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状 态．
[试题调研] • [调研1] (多选)如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能
够显示拉力的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下 端挂一质量为m的小球，若升降机在运行过程中突然停止， 并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力 F随时间t变化的图象如图乙所示，g为重力加速度，则( )
• 3．当问题中出现相互作用的多个物体时，可以选择系统为 研究对象，也可以选择其中一个物体为研究对象，从而出现 整体法与隔离法．
突破核心
•细研核心点 练透经典题
考点一 超重与失重
• 1．尽管物体的加速度不是沿竖直方向，但只要其加速 度在竖直方向上有分量即ay≠0，物体就会出现超重或失重状 态．当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖 直向下时，物体处于失重状态．
• 2．隔离法
• 当求系统内物体间________________时，常把某个物 体从系统中________出来，分析其受力和运动情况，再用牛 顿第二定律对________出来的物体列方程求解的方法．
2020版创新设计高考总复习物理江苏专用必修1第三章第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用
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小题速练 1.思考判断
(1)超重说明物体的重力增大了。( ) (2)物体超重时,加速度向上,速度也一定向上。( ) (3)物体失重时,也可能向上运动。( ) (4)物体完全失重时,说明物体的重力为零。( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
@《创新设计》
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图1
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解析 体重计对小李的支持力和小李对体重计的压力是一对作用力与反作用 力，大小相等，方向相反，故选项 A 错误；小李的体重只有 50 kg，体重计的 示数为 55 kg，说明体重计对小李的支持力大于小李的重力，故选项 B 错误； 小李处于超重状态，说明电梯有向上的加速度，运动情况可能为：向上加速或 向下减速；小李受支持力和重力，由牛顿第二定律可知其加速度为 a＝FN－mmg ＝55×10－ 5050×10 m/s2＝1 m/s2，选项 C 正确，D 错误。 答案 C
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判断超重和失重的方法
超重和失重
从受力的角度 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,物
判断
体处于失重状态;等速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于 度判断 失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态
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3.如图2所示为一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的简化运动图象。下列判断正确 的是( )
第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用 高考物理(江苏)一轮复习
第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用一、单项选择题1.如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作,下列F-t图像能反应体重计示数随时间变化的是( )答案 C 对人的运动过程分析可知,人下蹲的过程可以分成两段:人在加速下蹲的过程中,有向下的加速度,处于失重状态,此时人对传感器的压力小于人的重力;在减速下蹲的过程中,加速度方向向上,处于超重状态,此时人对传感器的压力大于人的重力,故C项正确,A、B、D项错误。
2.物体由静止开始做直线运动,则上下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力,a表示物体的加速度,v表示物体的速度,x表示物体的位移)( )答案 B A选项中a与F的图像应一致,所以A项错;C、D选项中速度先增大后减小时,因为速度没改变方向,位移应该继续增大,所以C、D项错误;B选项中前半段加速度为正定值,是匀加速直线运动,后半段是匀减速直线运动,B选项是正确的。
3.(2019运河中学月考)质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上,如图所示,则( )A.小球对圆槽的压力为MFm+MB.小球对圆槽的压力为mFm+MC.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增大D.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小答案 C 由整体法可求得系统的加速度a=FM+m,小球对圆槽的压力FN =m√g2+a2=m√g2+F2(M+m)2,当F增大后,FN增大,只有C项正确。
4.(2018课标Ⅰ,15,6分)如图所示,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。
现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P 离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是( )答案 A 设物块P静止时弹簧的压缩量为L,当物块P位移为x时,弹簧弹力为k(L-x),根据牛顿第二定律有F+k(L-x)-mg=ma,即F=kx+ma+mg-kL,可见,F与x是一次函数关系,A项正确。
(江苏专用版)2020版高考物理大一轮复习 第三章 第3讲 超重和失重 牛顿运动定律的综合应用精练
第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用一、单项选择题1.如下图,小芳在体重计上达成下蹲动作,以下F-t图像能反响体重计示数随时间变化的是( )答案 C 对人的运动过程剖析可知,人下蹲的过程能够分红两段:人在加快下蹲的过程中,有向下的加快度,处于失重状态,此时人对传感器的压力小于人的重力;在减速下蹲的过程中,加快度方向向上,处于超重状态,此时人对传感器的压力大于人的重力,故C项正确,A、B、D项错误。
2.物体由静止开始做直线运动,则上下两图对应关系正确的选项是(图中F表示物体所受的协力,a表示物体的加快度,v表示物体的速度,x表示物体的位移)( )答案 B A选项中a与F的图像应一致,因此A项错;C、D选项中速度先增大后减小时,因为速度没改变方向,位移应当连续增大,因此C、D项错误;B选项中前半段加快度为正定值,是匀加快直线运动,后半段是匀减速直线运动,B选项是正确的。
3.(2019运河中学月考)质量为M的圆滑圆槽放在圆滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促进质量为m 的小球静止在圆槽上,如下图,则( )MMM +MMMM +MC.水平恒力F 变大后,假如小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增大D.水平恒力F 变大后,假如小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小答案 C 由整体法可求得系统的加快度a=MM +M ,小球对圆槽的压力F N =m √M 2+M 2=m √M 2+M 2(M +M )2,当F 增大后,F N 增大,只有C 项正确。
4.(2018课标Ⅰ,15,6分)如下图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。
现用一竖直向上的力F 作用在P 上,使其向上做匀加快直线运动,以x 表示P 走开静止地点的位移,在弹簧恢还原长前,以下表示F 和x 之间关系的图像可能正确的选项是( )答案 A 设物块P 静止时弹簧的压缩量为L,当物块P 位移为x 时,弹簧弹力为k(L-x),依据牛顿第二定律有F+k(L-x)-mg=ma,即F=kx+ma+mg-kL,可见,F 与x 是一次函数关系,A 项正确。
江苏专用高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课时超重和失重加练半小时.docx
23 超重和失重[方法点拨] (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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．1．(多选)(2017·湖南衡阳八中五模)如图1所示，运动员“3 m跳板跳水”运动的过程可简化为：运动员走上跳板，将跳板从水平位置B压到最低点C，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中．跳板自身重力忽略不计，则下列说法正确的是( )图1A．运动员向下运动(B→C)的过程中，先超重后失重，对跳板的压力先减小后增大B．运动员向下运动(B→C)的过程中，先失重后超重，对跳板的压力一直增大C．运动员向上运动(C→B)的过程中，先失重后超重，对跳板的压力先增大后减小D．运动员向上运动(B→A)的过程中，一直处于失重状态2．如图2所示，一刚性正方体盒内密封一小球，盒子六面均与小球相切，将其竖直向上抛出后，若空气阻力与速度成正比，下列说法正确的是( )图2A．在上升和下降过程中，小球对盒子的作用力均为零B．在上升过程中，盒子底部对小球有向上的作用力C．在下降过程中，盒子顶部对小球有向下的作用力D．在抛出点，盒子上升时所受的阻力大于返回时所受的阻力3．如图3甲所示，是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心．图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图象．两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出．取重力加速度g＝10 m/s.根据图象分析可知( )图3A．人的重力为1 500 NB．c点位置人处于超重状态C．e点位置人处于失重状态D．d点的加速度小于f点的加速度4．(2017·四川绵阳二诊)2016年10月17日，我国用长征二号FY11运载火箭将“神舟十一号”飞船送入预定转移轨道．关于火箭发射，下列说法正确的是( )A．火箭刚离开发射架时，火箭处于失重状态B．火箭刚离开发射架时，火箭处于超重状态C．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力D．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力小于火箭对气流的作用力5.(2017·河北邢台模拟)在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉西奇以2.04 m的成绩获得冠军，如图4所示．弗拉西奇的身高约为1.93 m，忽略空气阻力，g取10 m/s2.则下列说法正确的是( )图4A．弗拉西奇在下降过程中处于完全失重状态B．弗拉西奇起跳以后在上升的过程中处于超重状态C．弗拉西奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力D．弗拉西奇起跳时的初速度大约为3 m/s6．(2018·山东青岛二中模拟)如图5，质量为M的缆车车厢通过悬臂固定悬挂在缆绳上，车厢水平底板上放置一质量为m的货物，在缆绳牵引下货物随车厢一起斜向上加速运动．若运动过程中悬臂和车厢始终处于竖直方向，重力加速度大小为g，则( )图5A．车厢对货物的作用力大小等于mgB．车厢对货物的作用力方向平行于缆绳向上C．悬臂对车厢的作用力大于(M＋m)gD．悬臂对车厢的作用力方向沿悬臂竖直向上7．如图6所示，质量为M的木楔ABC静置于粗糙水平面上，在斜面顶端将一质量为m的物体，以一定的初速度从A点沿平行于斜面的方向推出，物体m沿斜面向下做减速运动，在减速运动过程中，下列说法中正确的是( )图6A．地面对木楔的支持力大于(M＋m)gB．地面对木楔的支持力小于(M＋m)gC．地面对木楔的支持力等于(M＋m)gD．地面对木楔的摩擦力为08．(2018·广东东莞模拟)举重运动员在地面上能举起120 kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100 kg的重物，求升降机运动的加速度；若在以2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(取g＝10 m/s2)答案精析1．BD2．D [由于受到空气阻力，在上升和下降过程中，小球和盒子的加速度均不等于重力加速度，小球对盒子的作用力均不为零，选项A 错误；在上升过程中，重力与阻力方向相同，加速度大小大于g ，盒子顶部对小球有向下的作用力，选项B 错误；在下降过程中，重力与阻力方向相反，加速度大小小于g ，盒子底部对小球有向上的作用力，选项C 错误；由功能关系可知，盒子上升时的速度大于返回到抛出点时的速度，根据题述，盒子所受空气阻力与速度成正比，因此在抛出点，盒子上升时所受的阻力大于返回时所受的阻力，选项D 正确．]3．B [由题图甲、乙可知，人的重力等于500 N ，质量m ＝50 kg ，b 点位置人处于失重状态，c 、d 、e 点位置人处于超重状态，选项A 、C 错误，B 正确；d 点位置力传感器对人的支持力F 最大，为1 500 N ，由F －mg ＝ma 可知，d 点的加速度a d ＝20 m/s 2，f 点位置力传感器对人的支持力为0 N ，由F －mg ＝ma 可知，f 点的加速度a f ＝－10 m/s 2，故d 点的加速度大于f 点的加速度，选项D 错误．]4．B5．A [在上升和下降过程中，弗拉西奇的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，选项A 正确，B 错误；弗拉西奇起跳时地面对她的支持力大于她所受的重力，选项C 错误；弗拉西奇在上升的过程中可近似认为做竖直上抛运动，由运动学公式v 02＝2gh 可得初速度v 0＝2gh ＝20 2.04－1.932 m/s ≈4.6 m/s ，选项D 错误．] 6．C [货物随车厢一起斜向上加速运动，由牛顿第二定律可知车厢与货物的重力和悬臂对车厢作用力的合力方向应与加速度方向一致，故悬臂对车厢的作用力方向是斜向上的，选项D 错误；由于车厢和货物在竖直方向有向上的分加速度，处于超重状态，故悬臂对车厢的作用力大于(M ＋m )g ，选项C 正确；同理，对车厢中货物用隔离法分析可知，车厢对货物的作用力大小大于mg ，方向是斜向上的，但不平行于缆绳，选项A 、B 错误．]7．A [物体m 沿斜面向下做减速运动，加速度方向沿斜面向上，则其沿竖直向上的方向有分量，物体与木楔组成的系统处于超重状态，故A 正确，B 、C 错误；物体加速度沿水平方向的分量向右，说明地面对木楔的摩擦力方向水平向右，故D 错误．]8．2 m/s 2，方向向上 160 kg解析 运动员在地面上能举起m 0＝120 kg 的重物，则运动员向上的最大支撑力F ＝m 0g ＝1 200 N.在运动着的升降机中只能举起m 1＝100 kg 的重物，可见该重物处于超重状态，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a 1，对重物由牛顿第二定律得F －m 1g ＝m 1a 1，解得a 1＝2 m/s 2.当升降机以3.5 m/s 2的加速度加速下降时，重物处于失重状态．设此时运动员能举起的重物质量为m 2，对重物由牛顿第二定律得m 2g －F ＝m 2a 2，解得m 2＝160 kg.。
2020高考物理一轮总复习第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用讲义含解析新人教
牛顿运动定律的综合应用 [基础知识·填一填][知识点] 超重和失重现象 1．视重(1)当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台上时，弹簧测力计或台秤的 示数 称为视重．(2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的 拉力 或台秤所受物体的 压力 .2．超重、失重和完全失重的比较超重现象失重现象完全失重现象概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于 物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于 物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于 零的现象产生条件物体的加速度方向 竖直向上 物体的加速度方向 竖直向下 物体的加速度方向 竖直向下，大小a ＝g 原理方程F －mg ＝ma F ＝ m (g ＋a )mg －F ＝ma F ＝ m (g －a )mg －F ＝ma F ＝0运动状态加速 上升或 减速 下降加速 下降或 减速 上升以a ＝g 加速 下降或 减速 上升判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．(1)超重就是物体所受的重力增加了．(×)(2)失重就是物体所受的重力减小了．(×)(3)完全失重就是物体所受的重力为0.(×)(4)无论超重还是失重，物体所受的重力都是不变的．(√)(5)物体速度向上时，处于失重状态．(×)(6)物体速度向下时，处于失重状态．(×)(7)物体加速度向上时，处于超重状态．(√)(8)物体加速度向下时，处于失重状态．(√)[教材挖掘·做一做]1.(人教版必修1 P89图47－4改编)如图所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重．她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程．关于她的实验现象，下列说法中正确的是( )A．只有“起立”过程，才能出现失重现象B．只有“下蹲”过程，才能出现超重现象C．“下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象D．“起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重现象解析：D [下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，故A、B、C错误，D正确．]2.(人教版必修1 P88例2改编)小明每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．在电梯里，开始他觉得背的书包变“轻”了．快到楼底时，他觉得背的书包似乎变“重”了．为了研究这种现象，小明在电梯里放了一台测力计如图所示．设小明的质量为50 kg，g取10 m/s2，求下列情况中测力计的示数．(1)当电梯以a＝1.5 m/s2的加速度匀加速上升时；(2)当电梯以a＝1.5 m/s2的加速度匀减速上升时；(3)当电梯以a＝1.5 m/s2的加速度匀加速下降时；(4)当电梯以a＝1.5 m/s2的加速度匀减速下降时；试归纳总结：什么情况下会发生超重或失重现象？解析：(1)匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图(甲)所示．选向上为正方向．根据牛顿第二定律F N1－mg＝ma得F N1＝mg＋ma＝50×(10＋1.5) N＝575 N(2)匀减速上升时，如图(乙)所示．mg－F N2＝ma得F N2＝mg－ma＝50×(10－1.5) N＝425 N.(3)匀加速下降，如图(丙)所示，有mg－F N3＝ma得F N3＝mg－ma＝50×(10－1.5) N＝425 N(4)匀减速下降时，如图(丁)所示，有F N4－mg＝ma得F N4＝mg＋ma＝50×(10＋1.5) N＝575 N.归纳总结：(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，将发生超重现象；(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，将发生失重现象．答案：见解析考点一 对超重和失重现象的理解[考点解读]1．不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．2．物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在．3．当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生a＝g的加速度效果，不再有其他效果．此时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等．[题组巩固]1．(2019·南京、盐城模拟)(多选)2018年蹦床世锦赛于北京时间11月10日晚在俄罗斯落幕，中国队获3金2银1铜，位列奖牌榜第一．如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，运动员( )A．在第一过程中始终处于失重状态B．在第二过程中始终处于超重状态C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态解析：CD [运动员刚接触床面时重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态；随床面形变的增大，弹力逐渐增大，弹力大于重力时，运动员做减速运动，运动员处于超重状态，故A错误，C正确；蹦床运动员在上升过程中和下落过程中是对称的，加速度方向先向上后向下，先处于超重状态，后处于失重状态，故B错误，D正确．]2.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，且下蹲后经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：B [在3～4 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．]3．(2019·河南周口名校联考)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，当此车加速上坡时，乘客( )A．处于失重状态B．处于超重状态C．受到向后的摩擦力作用D．所受力的合力沿斜面向下解析：B [当此车加速上坡时，整体的加速度沿斜面向上，乘客具有竖直向上的分加速度，所以根据牛顿第二定律可知乘客处于超重状态，故A错误，B正确；对乘客进行受力分析，乘客受重力、支持力，乘客加速度沿斜面向上，而静摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向右的分加速度，所以受到向前(水平向右)的摩擦力作用，故C错误；由于乘客加速度沿斜面向上，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向上，故D错误．] 超重和失重现象判断的“三”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(1)物体向上加速或向下减速时，超重．(2)物体向下加速或向上减速时，失重．考点二 整体法和隔离法解决连接法问题[考点解读]1．整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解．3．整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”．若已知物体之间的作用力，则“先隔离求加速度，后整体求外力”．[典例赏析][典例1] (2019·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F T .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( )A ．此过程中物体C 受五个力作用B ．当F 逐渐增大到F T 时，轻绳刚好被拉断C ．当F 逐渐增大到1.5F T 时，轻绳刚好被拉断D ．若水平面光滑，则绳刚断时，A 、C 间的摩擦力为F T 6[审题指导](1)粗糙水平面上放置B 、C 两物体→B 、C 两物体可能会受到摩擦力作用．(2)轻绳能承受的最大拉力为F T →超过F T 轻绳被拉断．(3)使三个物体以同一加速度向右运动→三者的合力方向向右．[解析] 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 ＝＝－μg ，隔离对A 、C 分析，根据F －μ·6mg 6m F 6m牛顿第二定律得，F T －μ·4mg ＝4ma ，计算得出F T ＝F ，当F ＝1.5F T 时，轻绳刚好被拉断，23故B 错误，C 正确．若水平面光滑，绳刚断时，对A 、C 分析，加速度a ＝，隔离对A 分析，A F T4m所受的摩擦力F f ＝ma ＝，故D 错误．]F T 4对连接体问题，求加速度是解题的切入点，灵活应用整体法和隔离法是解题的关键，一般解题思路是：(1)当整体的外力已知时，先整体求加速度，再隔离求内力．(2)当整体的外力未知时，先隔离求加速度，再整体分析求解．(3)当整体或隔离都不能直接求解时，应通过联立方程组求解．[题组巩固]1．跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图所示．已知人的质量为70 kg ，吊板的质量为10 kg ，绳及定滑轮的质量，滑轮的摩擦均可忽略不计．重力加速度g 取10 m/s 2.当人以440 N 的力拉绳时，人与吊板的加速度a 和人对吊板的压力F N 分别为( )A ．a ＝1.0 m/s 2，F N ＝260 NB ．a ＝1.0 m/s 2，F N ＝330 NC ．a ＝3.0 m/s 2，F N ＝110 ND ．a ＝3.0 m/s 2，F N ＝50 N解析：B [先整体法求加速度：2F －(m 1＋m 2)g ＝(m 1＋m 2)a ，解得：a ＝1.0m/s 2；对人：F ＋F N－m 1g ＝m 1a ，解得F N ＝330 N ，故B 正确．]2.如图所示，一夹子夹住木块，在力F 作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m 、M ，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f ，若木块不滑动，力F 的最大值是( )A.2f m ＋M M B.2f m ＋M m C.－(m ＋M )g 2f m ＋M M D.＋(m ＋M )g 2f m ＋M m解析：A [由题意知，当M 恰好不能脱离夹子时，M 受到的摩擦力最大，F 取最大值，设此时提升的加速度为a ，由牛顿第二定律得，对M 有2f －Mg ＝Ma ①对M 、m 整体有F －(M ＋m )g ＝(M ＋m )a ②联立①②两式解得F ＝，选项A 正确．]2f M ＋m M 3.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m ∶M ＝1∶3，两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x 1；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x 2，则x 1∶x 2等于多大？解析：由于m ∶M ＝1∶3，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 －μ(m ＋M )g ＝(m ＋M )a ①隔离物体A ，根据牛顿第二定律，有：kx 1－μmg ＝ma ②联立①②解得：kx 1＝F 4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 －μ(m ＋M )g ＝(m ＋M )a ′③隔离物体B ，根据牛顿第二定律，有：kx 2－μMg ＝Ma ′④联立③④解得：kx 2＝F 34故：＝＝.x 1x 2F 4·1k 34F ·1k13答案：1∶3考点三 动力学的临界和极值问题[考点解读]1．临界或极值条件的标志(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点．(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态．(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．(4)若题目要求“最终加速度”“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度．2．动力学中的“四种”典型临界条件(1)接触与脱离的临界条件两物体相接触或脱离的临界条件是接触但接触面间弹力F N ＝0.(2)相对静止或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，则相对静止或相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂与松弛的临界条件绳子断与不断的临界条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力．绳子松弛的临界条件是F T ＝0.(4)速度最大的临界条件在变加速运动中，当加速度减小为零时，速度达到最大值．[典例赏析][典例2] 如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度系数为k 的弹簧，弹簧下端连一个质量为m 的小球，球被一垂直斜面的挡板A 挡住，此时弹簧没有形变，若A 以加速度a (a ＜g sin θ)沿斜面向下匀加速运动，求：(1)从挡板开始运动到小球速度最大时，球的位移x 的大小；(2)从挡板开始运动到球、板分离所经历的时间t .[审题突破] (1)小球开始做匀加速运动，与A 分离后做加速度减小的加速运动，当加速度为 ________ 时，速度最大．(2)从开始运动到球、板分离，小球的位移与弹簧的伸长量的关系为 ________ .[解析] (1)球和挡板分离后，球做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度最大，此时球所受合力为零，即kx ＝mg sin θ，解得x ＝.mg sin θk(2)设球与挡板分离时位移为s ，经历的时间为t ，从挡板开始运动到球、板分离的过程中，小球受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力F N 、沿斜面向上的挡板的支持力F 1和弹簧弹力F .据牛顿第二定律有mg sin θ－F －F 1＝ma ，又有F ＝kx .随着x 的增大，F 增大，F 1减小，保持a 不变．当小球与挡板分离时，x 增大到等于s ，F 1减小到零，则有mg sinθ－ks ＝ma ，又s ＝at 2.12联立以上各式解得mg sin θ－k ·at 2＝ma 12得t ＝ 2m g sin θ－aka [答案] (1) (2) mg sin θk 2m g sin θ－a ka 处理临界问题的思路1．能分析出临界状态的存在．2．要抓住物体处于临界状态时的受力和运动特征，找出临界条件，这是解决问题的关键．3．能判断出物体在不满足临界条件时的受力和运动情况．4．利用牛顿第二定律结合其他规律列方程求解．[母题探究]探究1.接触与脱离的临界问题探究2.相对滑动的临界问题母题典例2探究3.绳子断裂与松弛的临界问题[探究1] 接触与脱离的临界问题 如图所示，质量均为m 的A 、B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力F 向上拉B ，运动距离h 时，B 与A 分离，下列说法正确的是( )A ．B 和A 刚分离时，弹簧长度等于原长B ．B 和A 刚分离时，它们的加速度为gC ．弹簧的劲度系数等于mghD ．在B 和A 分离前，它们做匀加速直线运动解析：C [A 、B 分离前，A 、B 共同做加速运动，由于F 是恒力，而弹力是变力，故A 、B 做变加速直线运动，当两物体要分离时，F AB ＝0，对B ：F －mg ＝ma ，对A ：kx －mg ＝ma ，即F ＝kx 时，A 、B 分离，此时弹簧处于压缩状态，由F ＝mg ，拉B 前设弹簧压缩量为x 0，则2mg ＝kx 0，h ＝x 0－x ，解以上各式得k ＝，综上所述，只有C 项正确．]mg h[探究2] 相对滑动的临界问题 如图所示，物块A 放在木板B 上，A 、B 的质量均为m ，A 、B 之间的动摩擦因数为μ，B 与地面之间的动摩擦因数为.若将水平力作用在A 上，使A 刚好要相对B 滑动，此时A 的μ3加速度为a 1；若将水平力作用在B 上，使B 刚好要相对A 滑动，此时B 的加速度为a 2，则a 1与a 2的比为( )A ．1∶1 B ．2∶3C ．1∶3D ．3∶2解析：C [力作用在A 上时，A 刚好相对B 滑动时，易知两者加速度相等，此时有a B ＝a 1＝＝μg ；力作用在B 上时，B 刚好相对A 滑动时，易知A 、B 间的摩擦力刚μmg －μ3×2mg m 13好达到最大，此时有a A ＝a 2＝＝μg .可得a 1∶a 2＝1∶3，故C 项正确．]μmg m[探究3] 绳子断裂与松弛的临界问题 (多选)如图所示，在水平光滑桌面上放有m 1和m 2两个小物块，它们中间有细线连接．已知m 1＝3 kg ，m 2＝2 kg ，连接它们的细线最大能承受6 N 的拉力．现用水平外力F 1向左拉m 1或用水平外力F 2向右拉m 2，为保持细线不断，则( )A ．F 1的最大值为10 NB ．F 1的最大值为15 NC ．F 2的最大值为10 ND ．F 2的最大值为15 N解析：BC [若向左拉m 1，则隔离对m 2分析，T m ＝m 2a则最大加速度a ＝3 m/s 2对两物块系统：F 1＝(m 1＋m 2)a ＝(2＋3)×3 N ＝15 N ．故B 正确，A 错误．若向右拉m 2，则隔离对m 1分析，T m ＝m 1a ′则最大加速度a ′＝2 m/s 2对两物块系统：F 2＝(m 1 ＋m 2)a ′＝(2＋3)×2 N ＝10 N ．故D 错误，C 正确．]考点四 动力学的图象问题[考点解读]1．常见的图象有：v －t 图象，a －t 图象，F －t 图象，F －x 图象，F －a 图象等．2．图象间的联系：加速度是联系v －t 图象与F －t 图象的桥梁．3．图象的应用(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象，要求分析物体的运动情况．(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图象，要求分析物体的受力情况．(3)通过图象对物体的受力与运动情况进行分析．4．解题策略(1)弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义．(2)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．[典例赏析][典例3] (2018·全国卷Ⅰ)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动．以x 表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是( )[审题指导][解析] A [设系统静止时弹簧压缩量为x0，由胡克定律和平衡条件得mg＝kx0.力F 作用在P上后，物块受重力、弹力和F，向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得，F＋k(x0－x)－mg＝ma.联立以上两式得F＝kx＋ma，所以F－x图象中图线是一条不过原点的倾斜直线，故A正确．]1．处理动力学图象问题的一般思路(1)依据题意，合理选取研究对象．(2)对物体先受力分析，再分析其运动过程．(3)将物体的运动过程与图象对应起来．(4)对于相对复杂的图象，可通过列解析式的方法进行判断．2．文字语言、函数语言、图象语言与物理情景之间的相互转换，是确立解题方向、迅速明确解题方法的前提．[母题探究]探究1.v －t 图象问题探究2.F －t 图象问题母题典例3探究3.F －a 图象问题[探究1] v －t 图象问题 (多选)如图(a)，一物块在t ＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v －t 图线如图(b)所示．若重力加速度及图中的v 0、v 1、t 1均为已知量，则可求出( )A ．斜面的倾角B ．物块的质量C ．物块与斜面间的动摩擦因数D ．物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：ACD [设物块的质量为m 、斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a 1和a 2，根据牛顿第二定律有：mg sin θ＋μmg cos θ＝ma 1，mg sin θ－μmg cos θ＝ma 2.再结合v －t 图线斜率的物理意义有：a 1＝，a 2＝.由上述四式可见，无法求出m ，v 0t 1v 1t1可以求出θ、μ，故B 错，A 、C 均正确.0～t 1时间内的v －t 图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，θ已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D 正确．][探究2] F －t 图象问题 (多选)物体只在力F 的作用下从静止开始运动，其F －t 图象如图所示，则物体( )A ．在t 1时刻加速度最大B ．在0～t 1时间内做匀加速运动C ．从t 1时刻后便开始返回运动D ．在0～t 2时间内，速度一直在增大解析：AD [从图中可知物体在运动过程中受到的合力方向始终不变，所以物体一直做加速运动，即速度一直增加，物体做单向加速直线运动，C 错误，D 正确；根据牛顿第二定律a ＝，可得在t 1时刻合力最大，所以加速度最大，A 正确；在0～t 1时间内合力一直增大，F m所以物体做加速度增大的加速运动，B 错误．][探究3] F －a 图象问题 一物块静止在粗糙的水平桌面上．从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用．假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力．以a 表示物块的加速度大小，F 表示水平拉力的大小．能正确描述F 与a 之间的关系的图象是( )解析：C [当拉力F 小于最大静摩擦力时，物块静止不动，加速度为零，当F 大于最大静摩擦力时，根据F －f ＝ma 知，随F 的增大，加速度a 增大，故选C.]思想方法(七) 加速度不同时整体法的应用 方法阐述大多数情况下，当两物体加速度相同时才考虑整体法，加速度不同时，考虑隔离法．实际上加速度不同时，也可以用整体法，只是此时整体法的含义有所改变．当两个或两个以上物体以不同形式连接，构成一个系统，且系统内各物体加速度不相同时，牛顿第二定律照样能应用于整体．若质量为m 1，m 2，…，m n 的物体组成系统，它们的加速度分别为a 1，a 2，…，a n ，牛顿第二定律可写为：F ＝m 1a 1＋m 2a 2＋…＋m n a n 或F x ＝m 1a 1x ＋m 2a 2x ＋…＋m n a nxF y ＝m 1a 1y ＋m 2a 2y ＋…＋m n a ny其意义为系统受的合外力等于系统内的每一个物体受的合外力的矢量和，或某个方向上，系统受的合外力等于系统内的每一个物体在这个方向上受的合外力的矢量和.[典例赏析][典例] 如图所示，一质量为M 的楔形木块A 放在水平桌面上，它的顶角为90°，两底角分别为α和β；a 、b 为两个位于斜面上质量均为m 的小木块，已知所有接触面都是光滑的，现发现a 、b 沿斜面下滑，而楔形木块静止不动，这时楔形木块对水平桌面的压力等于( )A ．Mg ＋mgB ．Mg ＋2mgC ．Mg ＋mg (sin α＋sin β)D ．Mg ＋mg (cos α＋cos β)[审题指导] (1)本题a 、b 、A 三物体的加速度各不同，如果采用隔离法求解，过程复杂，求解繁琐．应用a 、b 、A 整体为研究对象．(2)求解A 对桌面的压力应在竖直方向对整体受力分析，列出竖直方向上的牛顿第二定律方程．[解析] A [取a 、b 、A 整体为研究对象，其竖直方向受力情况及系统内各物体运动状态如图所示．以竖直向上为正方向，在竖直方向上由牛顿第二定律得：F N －(M ＋2m )g ＝M ·0＋ma 1y ＋ma 2y其中，a 1y ＝－g sin 2α，a 2y ＝－g sin 2β得水平桌面对楔形木块的支持力F N ＝Mg ＋mg ，由牛顿第三定律得A 正确][跟踪训练](2019·河南洛阳模拟)如图所示的装置中，重为4 N 的物块用一平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置被固定在测力计上并保持静止，斜面的倾角为30°.如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定以后，在烧断细线物块下滑时测力计的读数与稳定时比较( )A ．增大4 N B ．增大3 NC ．减少1 ND ．不变解析：C [设物块的质量为m ，斜面质量为m 1，整个装置静止时，测力计读数为m 1g ＋mg ＝m 1g ＋4 N ．物块下滑的加速度a 1＝g sin θ＝g ，方向沿斜面向下，其竖直分量a 1y ＝a 1sin 12θ＝g ，所以物块处于失重状态，其视重为mg ＝3 N ，测力计的读数为m 1g ＋3 N ，所以测力1434计的示数减小1 N ，故选C.]。
江苏省2020版高考物理大一轮复习第三章第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用课件
方法技巧 连接体问题的分析方法:一是隔离法,二是整体法。具体如下: (1)加速度相同的连接体 ①若求解整体的加速度,可用整体法。整个系统看成一个研究对象,分 析整体受外力情况,再由牛顿第二定律求出加速度。
②若求解系统内力,可先用整体法求出整体的加速度,再用隔离法将内
力转化成外力,由牛顿第二定律求解。
m2 F 物体上,则质量为m1和m2的物体的相互作用力F12= ,若作用于质量 m1 m2 m1 F 为m2的物体上,则F12= 。此“协议”与有无摩擦无关 ( 若有摩擦 , m1 m2
两物体与接触面的动摩擦因数必须相同),与两物体间有无连接物、何
种连接物(轻绳、轻杆、轻弹簧)无关,而且物体系统处于平面、斜面、
x1=x2,所以A项正确。
随堂巩固
1.(2018苏北四市调研)如图所示,物块以速度v0从粗糙斜面底端沿斜面
上滑,达到最高点后沿斜面返回。下列v-t图像能正确反映物块运动规律
的是 ( C )
解析
设斜面倾角为θ,在上滑过程中,根据牛顿第二定律可知上滑
mg sin θ f mg sin θ f 加速度大小为a1= ,下滑过程的加速度大小为a2= ,故 m m
解析
由于AB段光滑,物块在AB段受重力和斜面支持力做加速运
mg sin α 动,物体加速度为a1= =g sin α(α为斜面倾角),BC段粗糙,故物块在 m
AB段多受一个沿斜面向上的摩擦力,由于一小物块由A点静止释放,沿 斜面下滑到C点时速度恰好为零,可知物体先加速后减速,故可知BC段
f mg sin α f 加速度方向沿斜面向上,其大小为a2= = -g sin α,故A项正确, m m 1 B项正确;物体在AB段受重力和斜面支持力做加速运动,其位移为x= at 2
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解析 她在空中上升过程中加速度向下,处于失重状态,故A项正确;起 步时产生了一定的初速度(斜向上),所以她在空中下落过程中做的不是 自由落体运动,故B项错误;她即将入水时重力依旧大于阻力,速度还在 增加,所以即将入水时的速度不是整个跳水过程中的最大速度,故C项错 误;由牛顿第三定律可知,入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水 的作用力大小,故D项正确。
动,物体加速度为a1=
m
g
=s ign
m
αsin
α(α为斜面倾角),BC段粗糙,故物块在
AB段多受一个沿斜面向上的摩擦力,由于一小物块由A点静止释放,沿
斜面下滑到C点时速度恰好为零,可知物体先加速后减速,故可知BC段
加速度方向沿斜面向上,其大小为a2= f =mgs-ignαsin fα,故A项正确,
考点三 动力学观点在连接体中的应用
多个相互关联的物体由细绳、细杆或弹簧等连接或叠放在一起,构成的 物体系统称为连接体。常见的连接体如图所示
例4 (2018盐城月考)一辆小车静止在水平地面上,bc是固定在车上的 一根水平杆,物块M穿在杆上,M通过细线悬吊着小物体m,m在小车的水 平底板上,小车未动时细线恰好在竖直方向上。现使小车按图中所示分 四次分别以a1、a2、a3、a4向右匀加速运动,四种情况下M、m均与小车 保持相对静止,且图1和图2中细线仍处于竖直方向,已知a1∶a2∶a3∶a4= 1∶2∶4∶8,M受到的摩擦力大小依次为f1、 f2、 f3、 f4,则下列判断错误 的是 ( )
例3 (多选)(2018锡山中学月考)如图所示,斜面ABC中AB段光滑,BC段 粗糙。一小物块由A点静止释放,沿斜面下滑到C点时速度恰好为零,若 物块运动的速度为v,加速度为a,位移为x,物体所受合外力为F,运动时间 为t,以沿斜面向下为正方向,则下列图像中可能正确的是 ( AB )
解析 由于AB段光滑,物块在AB段受重力和斜面支持力做加速运
A.f1∶f2=1∶2 C.f3∶f4=1∶2
考点突破
考点一 超重和失重 考点二 动力学图像问题的应用 考点三 动力学观点在连接体中的应用
考点一 超重和失重
判断超重和失重的方法 1.不管物体的加速度是不是竖直方向,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.尽管不是整体有竖直方向的加速度,但只要物体的一部分具有竖直方 向的分加速度,整体也会出现超重或失重现象。
考点二 动力学图像问题的应用
1.常见的图像有:v-t图像,a-t图像,F-t图像,F-x图像,F-a图像等。 2.图像间的联系:加速度是联系v-t图像与F-t图像的桥梁。 3.图像的应用 (1)已知物体在一运动过程中所受的某个力随时间变化的图像,要求分 析物体的运动情况。 (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图像,要求分 析物体的受力情况。 (3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。
例2 (2018苏锡常镇四市调研)运动员进行跳伞训练。假设运动员在没 有打开降落伞时做自由落体运动,打开伞后所受空气阻力和下落速度成 正比,不计开伞时间,跳伞运动员下落过程的v-t图像不可能是 ( D )
解析 没有打开降落伞时做自由落体运动,在打开伞瞬间获得速度 v,打开伞后所受空气阻力和下落速度成正比,则f=kv,若kv=mg,则运动员 接下来做匀速直线运动,故A项正确;若kv<mg,则运动员所受合力向下且 mg-kv=ma,运动员做加速度减小的加速直到匀速运动,故B项正确;若kv> mg,则运动员所受合力向上且kv-mg=ma,运动员做加速度减小的减速直 到匀速运动,故C项正确,D项错误。
第3讲 超重和失重 牛顿运动 定律的综合应用
基础过关
知识梳理
基础自测
1.(多选)(2018无锡中学月考)2015年7月的喀山游泳世锦赛中,我省名将陈若 琳勇夺女子十米跳台桂冠。她从跳台斜向上跳起,一段时间后完全进入水 中,不计空气阻力。下列说法正确的是 ( AD ) A.她在空中上升过程中处于失重状态 B.她在空中下落过程中做自由落体运动 C.她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度 D.入水过程中,水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小
2.月球上没有空气,若宇航员在月球上将一石块从某高度由静止释放,下列 图像中能正确描述石块运动情况的是 ( B )
解析 由于月球上没有空气,所以石块在下落的过程中仅受重力,根据牛 顿第二定律F=ma可知a= F =m g =g(其中g为月球表面的重力加速度),故
mm
石块做匀加速直线运动,而在v-t图中图线的斜率表示物体的加速度,故 石块在月球表面自由下落时其v-t图线应是过坐标原点的倾斜直线,故B 项正确。
m
m
B项正确;物体在AB段受重力和斜面支持力做加速运动,其位移为x= 1 at
2
2,可知位移-时间图像应该是开口向上的抛物线,故C项错误;AB和BC段
的受力都是恒定的,故D项错误。
方法技巧 解决图像问题的策略 (1)问题的实质是力与运动的关系,解题的关键在于弄清图线斜率、截 距、交点、拐点、面积的物理意义。 (2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公 式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。
例1 (2019盐城中学月考)电梯在竖直上升过程中加速度a随速度在t=1.5 s时最小 B.第1 s内位移等于第3 s内的 C.第1 s内速度变化小于第2 s内的 D.对人的支持力在t=1.5 s时最大
解析 0~3 s内加速度方向向下,电梯一直向上做减速运动,则3 s末 速度最小,故A项错误;0~3 s内位移一直增大,则第1 s内位移与第3 s内的 不相等,故B项错误;a-t图像与横轴围成的面积表示速度的变化量,根据 图像可知第1 s内速度变化小于第2 s内的,故C项正确;0~3 s内加速度方 向向下,此时人处于失重状态,人对电梯的压力小于人的重力,t=1.5 s时 加速度最大,压力最小,则t=1.5 s时对人的支持力最小,故D项错误。