高考物理 一轮复习 3.3牛顿第二定律的综合应用

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强基固本 考点突破
(2)由(1)问可知 a2=5.77 m/s2 由题可知 v0=25 m/s,t=0.8 s 在高速公路遇紧急情况停车的安全距离等于反应距离与刹车 距离之和即有 s=v0t+2va022 联立以上各式得 s=74 m。 答案 (1)6 180 N (2)74 m
强基固本 考点突破
强基固本 考点突破
题组二 动力学两类基本问题
3.质量为 1 kg 的质点,受水平恒力作用,由静止开始做匀加
速直线运动,它在 t s 内的位移为 s m,则 F 的大小为(单位
为 N)
()
2s
2s
2s
2s
A. t2 B.2t-1 C.2t+1 D.t-1
解析 由牛顿第二定律 F=ma 与 s=12at2, 得出 F=2mt2 s=2t2s。 答案 A
思维深化
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)超重时物体的重力大于mg。
()
(2)失重时物体的重力小于mg。
()
(3)物体处于完全失重状态时,重力消失。
()
(4)物体处于超重或失重状态,由加速度的方向决定,与速度
方向无关。
()
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
强基固本 考点突破
强基固本 考点突破
4.一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面,在
水平面上运动的v-t图象如图1所示。已知重力加速度为
g,则根据图象不能求出的物理量是
()
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图1 A.木块的位移 B.木块的加速度 C.木块所受摩擦力 D.木块与桌面间的动摩擦因数
强基固本 考点突破
解析 位移可由图象与时间轴所围的面积求出,由v-t图线 的斜率可求出加速度a,由牛顿第二定律知,a=μg,故动摩 擦因数μ也可求出,由于不知木块的质量,故不能求出木块 所受摩擦力。 答案 C
强基固本 考点突破
判断超重和失重现象的方法 物体处于超重状态,还是失重状态,取决于加速度的方向, 而不是速度的方向。只要加速度有竖直向上的分量,物体就 处于超重状态;只要加速度有竖直向下的分量,物体就处于 失重状态。
强基固本 考点突破
【变式训练】
1.(双选)如图2所示,木箱顶端固定一竖直放置的 弹簧,弹簧下方有一物块,木箱静止时弹簧处
第二、三步: 受力分析
第一个过程 第二个过程
第三个过程
列得分方程 F-mgsin 37°-f=ma1 f=μFN FN=mgcos 37°
mgsin 37°+f=ma2
mgsin 37°-f=ma3
强基固本 考点突破
第二、三步: 受力分析
第一个过程 第二个过程
第三个过程
列得分方程 F-mgsin 37°-f=ma1 f=μFN FN=mgcos 37°
不发生变化
强基固本 考点突破
解析 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,超重和失重并非物体的重力发生变 化,而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化, 综上所述,A、B、C均错,D正确。 答案 D
强基固本 考点突破
2.下列关于超重和失重的说法正确的是
()
A.游泳高手可以静躺在水面上,那时的人处于完全失重
强基固本 考点突破
考点二 动力学两类基本问题 1.解决两类动力学基本问题应把握的关键
(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析; (2)一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的 桥梁。 2.解决动力学基本问题时对力的处理方法 (1)合成法: 在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法” (2)正交分解法: 若物体的受力个数较多(3个或3个以上),则采用“正交分 解法”。
3.完全失重 (1)定义:物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 等于零 的现象称为完全失重现象。 (2)产生条件:物体的加速度a= g ,方向竖直向下。
强基固本 考点突破
知识点二、动力学的两类基本问题 1.已知受力情况求物体的 运动情况 。 2.已知运动情况求物体的 受力情况 。
强基固本 考点突破
状态
B.跳水运动员在入水前处于失重状态,入水后短时间内
处于超重状态
C.飞船利用火箭发射后,上升过程中处于超重状态,返
回地面过程中处于失重状态
D.给物块一个初速度沿斜面上滑,上滑的过程中物块处
于超重状态,到最高点后下滑,下滑的过程中物块处于
失重状态
强基固本 考点突破
解析 物体有向上的加速度处于超重状态,有向下的加速度 处于失重状态,A项错误;飞船返回地面时有向上的加速度, 处于超重状态,C项错误;物块上滑的过程有向下的加速度, 物块处于失重状态,D错误。 答案 B
取整数)
强基固本 考点突破
解析 (1)根据题意可得小球受力情况如图, 由图可知,汽车关闭发动机时对小球由牛顿第 二定律可得mgtan 15°=ma1 对汽车同理有f=Ma1 汽车紧急制动时对小球由牛顿第二定律得 mgtan 30°=ma2 设汽车紧急制动时的制动力为F,同理有 F+f=Ma2 联立可得F=6 180 N。
强基固本 考点突破
题组二 动力学两类基本问题
3.质量为 1 kg 的质点,受水平恒力作用,由静止开始做匀加
速直线运动,它在 t s 内的位移为 s m,则 F 的大小为(单位
为 N)
()
2s
2s
2s
2s
A. t2 B.2t-1 C.2t+1 D.t-1
解析 由牛顿第二定律 F=ma 与 s=12at2, 得出 F=2mt2 s=2t2s。 答案 A
于伸长状态且物块与箱底间有压力。若在某
段时间内,物块对箱底刚好无压力,则在此 图2
段时间内,木箱的运动状态可能为
A.加速下降 C.物块处于失重状态
() B.加速上升 D.物块处于超重状态
强基固本 考点突破
解析 木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力, 此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用 下处于平衡状态。当物块对箱底刚好无压力时,重力、弹簧 弹力不变,其合力竖直向下,所以系统的加速度向下,物块 处于失重状态,可能加速下降,故A、C正确。 答案 AC
强基固本 考点突破
5.质量为1吨的汽车在平直公路上以10 m/s的速度匀速行驶, 阻力大小不变。从某时刻开始,汽车牵引力减少 2 000 N,那么从该时刻起经过6 s,汽车行驶的路程是 () A.50 m B.42 m C.25 m D.24 m
强基固本 考点突破
解析 汽车匀速运动时 F 牵=f,当牵引力减小 2 000 N 时,即
时,发现小球与竖直方向的最大夹角为30°(tan 15°=0.268,
tan 30°=0.577,g=10 m/s2)。
(1)汽车紧急制动时的制动力为多大?(制动力是指由于刹车而
增加的阻力,不包含运动过程中所受阻力)
(2)若此汽车在高速公路上以90 km/h的速度行驶,司机的反应
时间为0.8 s,该汽车行车时应保持的安全距离为多大?(结果
强基固本 考点突破
①过程分析 稳拿满分,三步走②受力分析
③列标准得分方程 第一步:运动过程分析 第一个过程:在最初 2 s 内做初速度为零的匀加速直线运动 第二个过程:从撤去力 F 开始到速度减为零的匀减速直线运动 第三个过程:从最高点开始沿斜面向下的初速度为零的匀加速 直线运动
强基固本 考点突破
[题 组 自 测]
题组一 超重、失重的理解
1.关于超重和失重的下列说法中,正确的是
()
A.超重就是物体所受的重力增大了,失重就是物体所受
的重力减小了
B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态,所以做自
由落体运动的物体不受重力作用
C.物体具有向上的速度时处于超重状态,物体具有向下
的速度时处于失重状态
D.物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在且
强基固本 考点突破
解决动力学两类问题的基本思路
强基固本 考点突破
【变式训练】
2.在研究汽车性能时,让质量为2 000 kg的汽车在平直的公路上
进行实验,在汽车车厢顶部悬挂一小球,并让汽车做匀速直
线运动,小球相对汽车静止时悬线竖直,然后关闭发动机,
发现小球与竖直方向的最大夹角为15°,若汽车在紧急制动
汽车所受合力的大小为 F=2 000 N

由牛顿第二定律得 F=ma

联立①②得 a=2 m/s2
汽车减速到停止所需时间 t=va=5 s
汽车行驶的路程 s=12vt=25 m 答案 C
强基固本 考点突破
考点一 超重、失重现象 超重、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变 化:视重比实重大了,物体处于超重状态;视重比实重小 了,物体处于失重状态。在超重、失重现象中物体的重力 并没有发生变化。
① ② ③
强基固本 考点突破
由①②③式得
a1=F-mgsin
θ-μmgcos m
θ=2
m/s2
2 s 末绳断时,物体的瞬时速度 v1=a1t1=4 m/s 第二过程:
从撤去 F 到物体继续沿斜面向上运动达到速度
为零的过程,设此过程物体运动时间为 t2,加 速度大小为 a2 沿斜面方向有 mgsin 37°+f=ma2 根据运动学公式得 v1=a2t2 由②③④⑤得 t2=0.53 s
考点三 动力学中的临界极值问题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。
强基固本 考点突破
【例2】 如图3所示,在倾角θ=37°的足
够长的固定斜面上,有一质量m=1 kg的
物体,物体与斜面间的动摩擦因数
μ=0.2,物体受到沿平行于斜面方向向
图3
上的轻绳的拉力F=9.6 N的作用,从静止开始运动,经
2 s绳子突然断了,求绳断后经多长时间物体速度的大小
达到22 m/s。(sin 37°=0.6,取g=10 m/s2)
强基固本 考点突破
考点三 动力学中的临界极值问题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;

④ ⑤
强基固本 考点突破
第三过程:
物体从运动的最高点沿斜面下滑,设第三
阶段物体加速度大小为a3,所需时间为t3。
由对物体的受力分析得

mgsin 37°-f=ma3

由运动学公式得v3=a3t3

由②③⑥⑦得t3=5 s
综上所述,从绳断到物体速度达到22 m/s所经历的总时间
t=t2+t3=0.53 s+5 s=5.53 s。 答案 5.53 s
强基固本 考点突破
【例1】 (2014·北京卷,18)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,由静止开始竖直向上运动,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
第3课时 牛顿第二定律的综合应用
强基固本 考点突破
[知 识 梳 理] 知识点一、超重和失重 1.超重
(1)定义: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。 (2)产生条件:物体具有 向上 的加速度。
强基固本 考点突破
2.失重 (1)定义: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。 (2)产生条件:物体具有 向下 的加速度。
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
强基固本 考点突破
解析 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,所以选项D正确。 答案 D
mgsin 37°+f=ma2
mgsin 37°-f=ma3
强基固本 考点突破
规范解答 第一过程:在最初2 s内,物体在 F=9.6 N的拉力作用下,从静止开始沿斜面 做匀加速直线运动,受力分析如图甲所示。

沿斜面方向有F-mgsin θ-f=ma1 沿垂直斜面方向有FN=mgcos θ 且f=μFN
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