高中物理總復習第三章第講牛頓運動定律的綜合應用

關于高中物理總復習第三章第講牛頓運動定律的綜合應用第1頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第3講牛頓運動定律的綜合應用高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步每課一得每課一測第三章第2頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第3頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日回扣一超重和失重1．游樂園中，乘客乘坐能加速或減速運動的升降機，可以體會超重或失重的感覺，下列描述錯誤的是(

)A．當升降機加速上升時，游客是處在超重狀態(tài)B．當升降機減速下降時，游客是處在超重狀態(tài)C．當升降機減速上升時，游客是處在失重狀態(tài)D．當升降機加速下降時，游客是處在超重狀態(tài)第4頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日解析：加速上升、減速下降時，升降機具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)；減速上升、加速下降時，升降機具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)。答案：D第5頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日2．重2kg的物體用彈簧測力計掛在可豎直升降的電梯里，讀數為26N，由此可知，該物體處于________狀態(tài)，電梯做______________________運動，其加速度大小等于________m/s2。(g取10m/s2)第6頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日解析：重力mg＝20N，知mg<F，故物體處于超重狀態(tài)，電梯做加速上升或減速下降運動。由牛頓第二定律得F－mg＝ma，解得a＝3m/s2。答案：超重加速上升或減速下降3第7頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日回扣二整體法和隔離法3．當連接體內(即系統(tǒng)內)各物體具有相同的________時，可以把連接體內所有物體組成的系統(tǒng)作為________考慮，分析其受力和運動情況，運用牛頓第二定律對________列方程求解的方法，叫整體法。答案：加速度整體整體第8頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日4．當研究對象涉及由多個物體組成的系統(tǒng)時，若要求出連接體內物體間的________力，則應把某個物體或某幾個物體從系統(tǒng)中________出來，分析其受力情況及運動情況，再利用牛頓第二定律對隔離出來的物體列式求解的方法，叫隔離法。答案：相互作用隔離第9頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第10頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[知識必會]1．超重、失重和完全失重的比較

超重失重完全失重定義物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受重力的現象物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受重力的現象物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)等于零的狀態(tài)第11頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日

超重失重完全失重產生條件物體有向上的加速度物體有向下的加速度a＝g，方向向下視重F＝m(g＋a)F＝m(g－a)F＝0第12頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日2．對超重、失重的理解(1)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量即ay≠0，物體就會出現超重或失重狀態(tài)。當ay方向豎直向上時，物體處于超重狀態(tài)；當ay方向豎直向下時，物體處于失重狀態(tài)。第13頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(2)盡管整體沒有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具

有豎直方向的分加速度，整體也會出現超重或失重狀態(tài)。(3)超重并不是說重力增加了，失重并不是說重力減小了，完

全失重也不是說重力完全消失了。在發(fā)生這些現象時，物

體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的

壓力(或對懸掛物的拉力)發(fā)生變化。第14頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(4)在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產生的物理現象

都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮

力、液體柱不再產生向下的壓強等。[名師點睛](1)發(fā)生超、失重現象時，物體的重力不變，只是物體的視

重發(fā)生了變化。(2)物體的超、失重多少由物體的質量和豎直方向的加速度

共同決定，其大小為ma。第15頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[典例必研][例1]

升降機內，一個小球系于彈簧下端，如圖3－3－1所示，當靜止時，彈簧伸長4cm，升降機運動中，彈簧伸長2cm，則升降機運動情況可能是 (

)A．以1m/s2的加速度加速下降B．以1m/s2的加速度加速上升

圖3－3－1C．以4.9m/s2的加速度加速下降D．以4.9m/s2的加速度加速上升第16頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[思路點撥]

由彈簧的伸長量變化判斷出合外力的方向，然后再由牛頓第二定律求解加速度的大小，最后由加速度的大小和方向判斷電梯的運動情況。第17頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[解析]

當靜止時，彈簧伸長4cm，這時彈簧的彈力等于小球的重力，當升降機運動時，彈簧伸長2cm，則這時彈簧的彈力只有小球重力的一半，小球處于失重狀態(tài)，加速度向下，小球受到的合力為重力的一半，產生的加速度為4.9m/s2，因此升降機可能以4.9m/s2的加速度向下做加速運動，也可能以4.9m/s2的加速度向上做減速運動，C項正確。[答案]

C第18頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[沖關必試]1．在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為G的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動作。傳感器和計算機相連，經計算機處理后得到壓力F隨時間t變化的圖像，則下列圖像3－3－2中可能正確的是 (

)圖3－3－2第19頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日解析：下蹲的過程是“0→vm→0”的過程，人先向下加速再向下減速，即先失重再超重，選項D正確。答案：D第20頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日2．在升降電梯內的地板上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內曉敏同學發(fā)現體重計示數如圖3－3－3所示，在這段時間內下列說法中正確的是(

)圖3－3－3第21頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日A．曉敏同學所受的重力變小了B．曉敏對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運動D．電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下第22頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日答案：D第23頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[知識必會]1．隔離法的選取原則若連接體或關聯(lián)體內各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應用牛頓第二定律列方程求解。第24頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日2．整體法的選取原則若連接體內各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體來分析整體受到的外力，應用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)。3．整體法、隔離法交替運用原則若連接體內各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力。即“先整體求加速度，后隔離求內力”。第25頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日4．涉及隔離法與整體法的具體問題(1)涉及滑輪的問題，若要求繩的拉力，一般都必須采用隔

離法。若繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度方向

不同，但大小相同。(2)固定斜面上的連接體問題。這類問題一般多是連接體(

系統(tǒng))各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度。解

題時，一般采用先整體、后隔離的方法。建立坐標系時

也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解

力，或者正交分解加速度。第26頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(3)斜面體(或稱為劈形物體、楔形物體)與在斜面體上物體組成的連接體(系統(tǒng))的問題。當物體具有加速度，而斜面體靜止的情況，解題時一般采用隔離法分析。第27頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[典例必研][例2]如圖3－3－4所示，質量為80kg的物體放在安裝在小車上的水平磅秤上，小車在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面無摩擦地向上運動，圖3－3－4現觀察到物體在磅秤上讀數為1000N。已知斜面傾角θ＝30°，小車與磅秤的總質量為20kg。(g＝10m/s2)(1)拉力F為多少？(2)物體對磅秤的靜摩擦力為多少？第28頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[思路點撥]

求解拉力F時要用整體、隔離相結合的方法，求解物體與磅秤之間的靜摩擦力用隔離法。第29頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[解析]

(1)選物體為研究對象，受力分析如圖所示。將加速度a沿水平和豎直方向分解，則有：FN1－mg＝masinθ解得a＝5m/s2第30頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第31頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[沖關必試]3．如圖3－3－5甲所示，在粗糙的水平面上，質量分別為m

和M(m∶M＝1∶2)的物塊A、B用輕彈簧相連，兩物塊與水平面間的動摩擦因數相同。當用水平力F作用于B上且兩物塊共同向右加速運動時，彈簧的伸長量為x1。當用同樣大小的力F豎直加速提升兩物塊時(如圖乙所示)，彈簧的伸長量為x2，則x1∶x2等于 (

)第32頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日圖3－3－5A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．2∶3第33頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日答案：A第34頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日4．物體M、m緊靠著置于動摩擦因數為μ、傾角為θ的斜面上，如圖3－3－6所示?，F施加一個水平力F作用于M，使M、m共同向上做加速運動，求

圖3－3－6它們間作用力的大小。

第35頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日解析：將兩者視為一個整體，受力分析如圖甲，建立坐標系如圖所示，由牛頓第二定律得：N1－(M＋m)gcosθ－Fsinθ＝0Fcosθ－f1－(M＋m)gsinθ＝(M＋m)a又：f1＝μN1隔離m受力分析如圖乙，可有：第36頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第37頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[知識必會]1．臨界問題在一種運動形式(或某種物理過程和物理狀態(tài))變化的過程中，存在著分界的現象。這是從量變到質變的規(guī)律在物理學中的生動表現，這種界限通常以臨界值和臨界狀態(tài)的形式出現在不同的物理情景中。利用臨界值和臨界狀態(tài)作為求解問題的思維起點，是一個重要的解題方法。第38頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日2．臨界問題的處理方法(1)極限法：在題目中如出現“最大”“最小”“剛好”等詞語時，一般隱含著臨界問題，處理這類問題時，應把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現象(或狀態(tài))暴露出來，達到盡快求解的目的。第39頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(2)假設法：有些物理過程中沒有明顯出現臨界問題的線索，但在變化過程中可能出現臨界問題，也可能不出現臨界問題，解答這類題，一般用假設法。(3)數學法：將物理過程轉化為數學公式，根據數學表達式求解得出臨界條件。第40頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[名師點睛](1)臨界點的兩側，物體的受力情況、變化規(guī)律、運動狀態(tài)

一般要發(fā)生變化。(2)臨界問題通常具有一定的隱蔽性，解題的靈活性較大，

審題時應盡量還原物理情景，抓住臨界狀態(tài)的特征，找

到正確的解題方向。第41頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[典例必研][例3]

(2012·青島模擬)一彈簧一端固定在傾角為37°的光滑斜面的底端，另一端拴住質量為m1＝4kg的物塊P，Q為一重物，已知Q的質量為m2＝8kg，圖3－3－7彈簧的質量不計，勁度系數k＝600N/m，系統(tǒng)處于靜止，如圖3－3－7所示。現給Q施加一個方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運動，已知在前0.2s時間內，F為變力，0.2s以后，F為恒力，求：力F的最大值與最小值。(sin37°＝0.6，g＝10m/s2)第42頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[思路點撥]

0.2s內彈力是變化的，又合外力恒定，故F是變力，0.2s后F為恒力，說明0.2s時兩者分離。第43頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[解析]從受力角度看，兩物體分離的條件是兩物體間的正壓力為0，從運動學角度看，一起運動的兩物體恰好分離時，兩物體在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等。設剛開始時彈簧壓縮量為x0則(m1＋m2)gsinθ＝kx0 ①因為在前0.2s時間內，F為變力，0.2s以后，F為恒力，所以在0.2s時，P對Q的作用力為0，由牛頓第二定律知kx1－m1gsinθ＝m1a ②F－m2gsinθ＝m2a ③第44頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[答案]

最大值72N，最小值36N第45頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[沖關必試]5．如圖3－3－8所示，有A、B兩個楔形木塊，質量均為m，靠在一起放于水平面上，它們的接觸面的傾角為θ。圖3－3－8現對木塊A施一水平推力F，若不計一切摩擦，要使A、B一起運動而不發(fā)生相對滑動，求水平推力F不得超過的最大值。第46頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日解析：A、B一起運動，則以A、B整體為研究對象，由牛頓第二定律得：F＝2ma以A為研究對象，其受力情況如圖所示。由圖可知，A、B一起運動而不發(fā)生相對滑動的臨界條件是地面對A的支持力為N＝0豎直方向：FBAcosθ＝mg水平方向：F－FBAsinθ＝ma聯(lián)立上式可得F＝2mgtanθ，即水平推力F的最大值為2mgtanθ。答案：2mgtanθ第47頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第48頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(1)繩BC剛好被拉直時，車的加速度是多大？(2)為不拉斷輕繩，車向左運動的最大加速度是多大？第49頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第50頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日(2)小車向左加速度增大，AC、BC繩方向不變，所以AC繩拉力不變，BC繩拉力變大，BC繩拉力最大時，小車向左加速度最大，由牛頓第二定律，得FTB＋mgtanθ＝mam因為FTB＝2mg，所以最大加速度為am＝3g。答案：(1)g

(2)3g第51頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日第52頁，共58頁，2023年，2月20日，星期日[每課一得]1．模型特點涉及兩個物體，并且物體間存在相對滑動。2．常見的兩種位移關系滑塊由滑板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和滑板同向運動，位移之差等于板長；反向運動時，位移之和等于板長。第53頁，共58頁，20