2018高考物理大一轮复习领航课件：第三章 牛顿运动定律-第3节 精品

[典例 1] 如图所示，物块 A 和 B 的质量分别为 4m 和 m，开
始 A、B 均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力 F＝6mg 作用下，
动滑轮竖直向上加速运动．已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半
径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上
运动过程中，物块 A 和 B 的加速度分别为( )
A．小铁球受到的合外力方向水平向左 B．凹槽对小铁球的支持力为smingα C．系统的加速度为 a＝gtan α D．推力 F＝Mgtan α
解析：选 C.根据小铁球与光滑凹槽相对静止的状态可知，系 统有向右的加速度，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对 小铁球的支持力为cmosgα，A、B 错误．小球所受合外力为 mgtan α， 加速度 a＝gtan α，推力 F＝(m＋M)·gtan α，C 正确，D 错误．
A．在上升和下降过程中 A 对 B 的压力都一定为零 B．上升过程中 A 对 B 的压力大于物体 A 受到的重力 C．下降过程中 A 对 B 的压力大于物体 A 受到的重力 D．在上升和下降过程中 A 对 B 的压力都等于物体 A 受到的 重力 解析：选 A.把容器 B 竖直上抛，物体处于完全失重状态，在 上升和下降过程中 A 对 B 的压力都一定为零，选项 A 正确．
所受重力的现象 所受重力的现象 的现象
物体的加速度方 产生条件
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
加速 上升 加速 下降 以 a＝g 加速 下 运动状态
或 减速 下降 或 减速 上升 降或 减速 上升
பைடு நூலகம்
F－mg＝ma 原理方程 F＝ m(g＋a)
mg－F＝ma F＝ m(g－a)
(5)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．( √ )
(6)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法．( × ) (7)求解物体间的相互作用力应采用隔离法．( √ )
2．如图所示，将物体 A 放在容器 B 中，以某一速度把容器 B 竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器 B 的底面始终保持水 平，下列说法正确的是( )
考点一 超重和失重问题 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．在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完 全消失．
3．尽管物体的加速度不是竖直方向，但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．
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．
考点三 动力学中的图象问题 1．常见的图象有 v－t 图象，a－t 图象，F－t 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线，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线， 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．
1．(2017·福建莆田模拟)关于超重和失重现象，下列描述中正 确的是( )
A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态 B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于 超重状态 C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态 D．“神舟”飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员 处于完全失重状态
4．解答图象问题的策略 (1)弄清图象坐标轴、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．
1．(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 v0、v1、t1 均 为已知量，则可求出( )
主干回顾 夯基固源 考点透析 题组冲关
课时规范训练
第3节 牛顿运动定律的综合应用
1．超重和失重 (1)视重 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计 或台秤的 示数 称为视重．
(2)超重、失重和完全失重的比较
超重
失重
完全失重
物体对支持物的 物体对支持物的 物体对支持物的
概念
压力(或对悬挂物 压力(或对悬挂物 压力(或对悬挂物 的拉力) 大于物体 的拉力)小于物体 的拉力) 等于 零
间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人 对地板的压力( )
A．t＝2 s 时最大 C．t＝8.5 s 时最大
B．t＝2 s 时最小 D．t＝8.5 s 时最小
解析：选 AD.人受重力 mg 和支持力 FN 的作用，由牛顿第二 定律得 FN－mg＝ma.由牛顿第三定律得人对地板的压力 FN′＝ FN＝mg＋ma.当 t＝2 s 时 a 有最大值，FN′最大；当 t＝8.5 s 时， a 有最小值，FN′最小，选项 A、D 正确．
3．(2017·浙江嘉兴模拟)如图所示是我国首次立式风洞跳伞实 验，风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”．此过 程中( )
A．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等 B．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力 C．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D．人被向上“托起”时处于失重状态
解析：选 BD.对于 A、B 整体由牛顿第二定律得 F－(mA＋ mB)gsin θ＝(mA＋mB)a，对于 B 由牛顿第二定律得 FT－mBgsin θ ＝mBa，解以上两式得 FT＝mAm＋BmBF，选项 B、D 正确．
2. 如图所示，质量为 M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光 滑水平地面上，光滑槽内有一质量为 m 的小铁球，现用一水平向 右的推力 F 推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心 和小铁球的连线与竖直方向成 α 角，则下列说法正确的是( )
A．aA＝12g，aB＝5g
B．aA＝aB＝15g
C．aA＝14g，aB＝3g
D．aA＝0，aB＝2g
解析 对滑轮由牛顿第二定律得 F－2FT＝m′a，又滑轮质 量 m′忽略不计，故 m′＝0，所以 FT＝F2＝6m2 g＝3mg，对 A 由 于 FT＜4mg，故 A 静止，aA＝0，对 B 有 aB＝FT－mmg＝3mgm－mg ＝2g，故 D 正确．
(2)水平面上的连接体问题 ①这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具 有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法． ②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或 者正交分解力，或者正交分解加速度． (3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题 当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止 时，解题时一般采用隔离法分析．
律对 隔离 出来的物体列方程求解的方法．
(3)外力和内力 如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力， 这些力是该系统受到的 外力 ，而系统内各物体间的相互作用力 为 内力 ．应用牛顿第二定律列方程时不考虑 内力 ；如果把某物 体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力 ．
[自我诊断] 1．判断正误 (1)超重就是物体的重力变大的现象．( × ) (2)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重 力．(× ) (3)加速上升的物体处于超重状态．( √ ) (4)加速度大小等于 g 的物体处于完全失重状态．( × )
3．(2017·安徽蚌埠模拟)如图所示，A、B 两物体之间用轻质弹 簧连接，用水平恒力 F 拉 A，使 A、B 一起沿光滑水平面做匀加速直 线运动，这时弹簧长度为 L1；若将 A、B 置于粗糙水平面上，用相 同的水平恒力 F 拉 A，使 A、B 一起做匀加速直线运动，此时弹簧长 度为 L2.若 A、B 与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系 式正确的是( )
4．从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球到达最高 点的时刻为 t1，下落到抛出点的时刻为 t2.若空气阻力的大小恒定， 则在下图中能正确表示被抛出物体的速率 v 随时间 t 的变化关系 的图线是( )
解析：选 C.小球在上升过程中做匀减速直线运动，其加速度 为 a1＝mgm＋Ff，下降过程中做匀加速直线运动，其加速度为 a2＝ mgm－Ff，即 a1>a2，且所分析的是速率与时间的关系，故 C 正确．
mg－F＝ma F＝0
2.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
A．L2＝L1 B．L2＜L1 C．L2＞L1 D．由于 A、B 质量关系未知，故无法确定 L1、L2 的大小关系
解析：选 A.水平面光滑时，用水平恒力 F 拉 A 时，由牛顿第 二定律得，对整体有 F＝(mA＋mB)a，对 B 有 F1＝mBa＝mmA＋BFmB； 水平面粗糙时，对整体有 F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a，对 B 有 F2－μmBg＝mBa，解以上两式得 F2＝mmA＋BFmB，可知 F1＝F2，故 L1＝L2，故 A 正确．
解析：选 D.物体是否超重或失重取决于加速度方向，当加速 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失重状 态．电梯正在减速上升，加速度向下，乘客失重，选项 A 错误； 列车加速时加速度水平向前，乘客既不超重也不失重，选项 B 错 误；荡秋千到最低位置时加速度向上，人处于超重状态，选项 C 错误；飞船绕地球做匀速圆周运动时，其加速度等于飞船所在位 置的重力加速度，宇航员处于完全失重状态，选项 D 正确．
答案 D
1．(多选)如图所示，质量分别为 mA、mB 的 A、B 两物块用 轻线连接放在倾角为 θ 的光滑斜面上，用始终平行于斜面向上的 恒力 F 拉 A，使它们沿斜面匀加速上升，为了增加轻线上的张力， 可行的办法是( )
A．增大 A 物的质量 B．增大 B 物的质量 C．增大倾角 θ D．增大拉力 F
3．解题思路 (1)分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法． ①处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般 的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力； ②对于加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法 进行分析． (2)对整体或隔离体进行受力分析，应用牛顿第二定律确定整 体或隔离体的加速度． (3)结合运动学方程解答所求解的未知物理量．
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：选 ACD.由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度 为 a1＝vt10，下降过程中的加速度为 a2＝vt11.物块在上升和下降过程 中，由牛顿第二定律得 mgsin θ＋f＝ma1，mgsin θ－f＝ma2，由以 上各式可求得 sin θ＝v02＋t1gv1，滑动摩擦力 f＝mv20－t1 v1，而 f＝μFN ＝μmgcos θ，由以上分析可知，选项 A、C 正确．由 v－t 图象中 横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物 块沿斜面向上滑行的最大高度，选项 D 正确．
解析：选 A.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力为作用力 和反作用力，故大小相等，A 项正确；人受到气流的力和人对气 流的力是作用力和反作用力，B 项错误；人被加速向上托起，则 人受到气流的力大于人受到的重力，C 项错误；人有向上的加速 度，故人被向上“托起”时处于超重状态，D 项错误．
考点二 连接体问题 1．处理连接体问题常用的方法为整体法和隔离法． 2．涉及隔离法与整体法的具体问题类型 (1)涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法．例如，如图所示， 绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同， 故采用隔离法．