2020高考物理重难点03 牛顿运动定律大综合(原卷版)

重难点03 牛顿运动定律大综合

【知识梳理】

考点一超重与失重

1．物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系．下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.

特别提醒:不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．

2.超重和失重现象的判断“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．

考点二动力学中的临界极值问题分析

1．当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点，这个转折点所对应的状态叫做临界状态；在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件．用变化的观点正确分析物体的受力情况、运动状态变化情况，同时抓住满足临界值的条件是求解此类问题的关键．

2．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是临界状态；

(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，即是要求收尾加速度或收尾速度．

【重点归纳】

动力学中的典型临界条件

(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力F N＝0.

(2)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

相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值．

(3)绳子断裂与松驰的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的

临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松驰的临界条件是：F T＝0.

(4)加速度变化时，速度达到最大的临界条件：当加速度变化为a＝0时．

考点三传送带模型和滑块—木板模型

1.“传送带模型”问题的分析思路

（1）模型特征

一个物体以速度v0(v0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型，如图(a)、(b)、(c)所示．

（2）建模指导

传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题．

①水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断．判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度，也就是分析物体在运动位移x(对地)的过程中速度是否和传送带速度相等．物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻．

②倾斜传送带问题：求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用．如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况

确定物体的运动情况．当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变．

2.“滑块—木板模型”问题的分析思路

（1）模型特点：上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动．

（2）建模指导

解此类题的基本思路：(1)分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度；(2)对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木板之间的位移关系

或速度关系，建立方程．特别注意滑块和木板的位移都是相对地面的位移.

【重点归纳】

1．传送带模型

分析处理传送带问题时需要特别注意两点：一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析；二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析．

（1）水平传送带模型

（2）倾斜传送带模型

对于传送带问题，一定要全面掌握上面提到的几类传送带模型，尤其注意要根据具体情况适时进行讨论，看一看有没有转折点、突变点，做好运动阶段的划分及相应动力学分析．

2.滑板—滑块模型

（1）模型特点

涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．

（2）两种位移关系

滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长．

（3）解题思路

（4）易失分点

①不清楚滑块、滑板的受力情况，求不出各自的加速度．

②不清楚物体间发生相对滑动的条件．

【限时检测】（建议用时：30分钟）

1．如图，固定斜面，CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑，下滑过程中A、B保持相对静止，则

A．在CD段时，A受三个力作用

B．在DE段时，A可能受三个力作用

C．在DE段时，A受摩擦力方向一定沿斜面向上

D．整个下滑过程中，A、B均处于失重状态

2．如图所示，质量为m的木块放置在质量为M的长木板上，受到水平向右的拉力F的作用而向右滑行，长木板处于静止状态，已知木块与木板间的动摩擦因数为1μ，木板与地面间的动摩擦因μ，下列说法中正确的是

数为2

A ．木板受到地面的摩擦力的大小一定是1mg μ

B ．木板受到地面的摩擦力的大小一定是2()m M g μ+

C ．木板受到地面摩擦力的大小一定等于F

D ．当2()F m M g μ>+时，木板便会开始运动

3．如图所示，用铰链将三个质量均为m 的小球A 、B 、C 与两根长为L 轻杆相连， B 、C 置于水平地面上．在轻杆竖直时，将A 由静止释放，B 、C 在杆的作用下向两侧滑动，三小球始终在同一竖直平面内运动．忽略一切摩擦，重力加速度为g ．则此过程中

A ．球A 的机械能一直减小

B ．球A 落地的瞬时速度为

C ．球B 对地面的压力始终等于

D ．球B 对地面的压力可小于mg

4．某次乒乓球亚锦赛中中国男团以比分 3：0 击败日本男团，实现了亚锦赛男团项目的九连冠。如图，假设运动员在训练中手持乒乓球拍托球沿水平面做匀加速跑动，球拍与球保持相 对静止且球拍平面和水平面之间夹角为θ ．设球拍和球质量分 M 、 m ，不计球拍和球之间 摩擦，不计空气阻力，则

A ．运动员的加速度大小为 gsin θ