2020新亮剑高考物理总复习讲义：第三单元 牛顿运动定律 课时3 Word版含解析

第三单元牛顿运动定律

课时3　牛顿运动定律的综合应用

见《自学听讲》P41

1.超重

(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。

(2)超重的特点:物体具有竖直向上的加速度。

2.失重

(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。

(2)失重的特点:物体具有竖直向下的加速度。

3.完全失重

(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的状态。

(2)完全失重的特点:加速度a=g,方向竖直向下。

1.(2018宁夏银川开学检测)关于失重与超重,下列实例中的说法正确的是( )。

A.游泳运动员仰卧在水面静止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.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态

D.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

2.(2018安徽合肥一模)合肥市滨湖游乐场里有一种大型娱乐器械,可以让人体验超重和失重。其环形座舱套在竖直柱子上,先由升降机送上70多米的高处,然后让座舱由静止无动力落下,落到离地30米高的位置时,制动系统启动,座舱做减速运动,到地面时刚好停下。若舱中某乘客重力为500 N。不计空气阻力,则下列说法正确的是( )。

A.当座舱落到离地面45米高的位置时,该乘客对座位的压力为0

B.当座舱落到离地面45米高的位置时,座位对该乘客有支持力

C.当座舱落到离地面20米高的位置时,该乘客对座位的压力为0

D.当座舱落到离地面20米高的位置时,座位对该乘客的支持力小于500 N

A

1.(2018浙江4月选考,8)如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作,下列F-t图象能反应体重计示数随时间变化的是( )。

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,

,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三项错误。

C

2.(2018全国卷Ⅲ,19)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程,( )。

A.矿车上升所用的时间之比为4∶5

B.电机的最大牵引力之比为2∶1

C.电机输出的最大功率之比为2∶1

D.电机所做的功之比为4∶5

设第②次所用时间为t ,速度图线与时间轴所围面积等于位移(此题中为提升的高度),由互补法可

知,×t 0×=(t-2t 0)×v 0,解得t=,所以第①次和第②次提升过程所用时间之比为2t 0∶=4∶5,A 项正确。12v 02125t 025t 02由于两次提升变速阶段的加速度大小相同,在匀加速阶段,由牛顿第二定律有F-mg=ma ,可得提升的最大牵引力之比为1∶1,B 项错误。由功率公式P=Fv 知,电机输出的最大功率之比等于最大速度之比,为2∶1,C 项正确。根据动能定理,电机做功W=mgh ,两次提升高度相同,两次做功相同,D 项错误。

AC

见《自学听讲》P42

一超重和失重 特征

　状态 加速度

视重(F )与重力的关系运动情况受力图

超重向上F=m (g+a )>

mg 向上加速运动,向下减速

运动

失重向下F=m (g-

a )

运动

完全失重a=g ,

向下F=0自由落体运动、抛体运动、正常运行

的卫星

应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体,,直至将物体抛出。对此现象分析正确的有( )。

A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态

B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态

C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度

D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度

物体由静止开始向上运动的过程中,物体和手掌先一起加速向上,物体处于超重状态,之后物体和,应减速向上,物体处于失重状态,故A 、B 两项错误;在物体离开手的瞬间,物体只受重力,此时物体的加速度等于重力加速度,C 项错误;手和物体分离之前速度相同,分离之后手的速度的变化量比物体速度的变化量大,物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度,D 项正确。

D

如图所示,某发射系统内有一木箱,木箱内有一竖直放置的轻质弹簧,弹簧上方有一物块,木箱,上表面压力传感器的示数为12.0 N ,下表面压力传感器的示数为20.0 N 。当系统竖直向上发射时,上表面压力传感器示数变为下表面压力传感器示数的一半,重力加速度g 取10 m/s 2,此时木箱的加速度为( )。

A.10.0 m/s 2

B.5.0 m/s 2

C.2.5 m/s 2

D.条件不足,无法确定

木箱静止时,对弹簧和木块整体进行受力分析,受重力、上方传感器向下的压力F 1,下方传感器向上的支持力F N1,根据平衡条件,有F 1+G=F N1,解得G=(20-12)N =8 N ,弹簧重力不计,故物体所受重力为8 N ,即木箱

的质量m==0.8 kg ;对物体受力分析,受重力、弹簧的弹力F 2和上方传感器向下的压力F 1,根据平衡条件,有G g G+F 1=F 2,解得F 2=20 N ;当系统竖直向上发射时,弹簧弹力不变,仍为20 N ,设上表面传感器的示数为F ,则下表面传感器的示数为2F ,对物体分析有20 N -F-G=ma ;对整体分析有2F-G-F=ma ,联立解得F=10 N ,a=2.5 m/s 2,C 项正确。

C

二牛顿第二定律与图象的综合

如何分析动力学的图象问题

(1)分清图象的类别,即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,会分析临界点。

(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义。例如图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等。

(3)明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、情景结合起来,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做出准确判断。

(多选)如图甲所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t 图线如图乙所示。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

由v-t 图象可知,物块沿斜面向上滑行时的加速度大小a=,根据牛顿第二定律得mg sin v 0

t 1θ+μmg cos θ=ma ,即g sin θ+μg cos θ=。同理向下滑行时g sin θ-μg cos θ=,两式联立解得sin θ=v 0t 1v 1

t 1,μ=,可见能计算出斜面的倾角θ以及动摩擦因数,A 、

C 两项正确;物块滑上斜面时的初速度v 0v 0+v 12gt 1v 0-v 12gt 1cos θ已知,向上滑行过程为匀减速直线运动,末速度为0,那么平均速度为,所以物块沿斜面向上滑行的最远距离v 02