新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第13講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用一（原卷版）

第13講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用一第13講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用一學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向1.掌握超重、失重的概念，會(huì)分析有關(guān)超重、失重的問題.2掌握整體隔離法在動(dòng)力學(xué)問題【知識(shí)回歸】回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)第一部分基礎(chǔ)知識(shí)梳理1.實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力。此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重。2.超重、失重和完全失重的對(duì)比名稱超重失重完全失重現(xiàn)象視重大于實(shí)重視重小于實(shí)重視重等于0產(chǎn)生條件物體的加速度向上物體的加速度向下物體豎直向下的加速度等于g對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)情境加速上升或減速下降加速下降或減速上升自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、宇宙航行第二部分重難點(diǎn)辨析一、對(duì)超重、失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變。(2)物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而在于物體具有向上的加速度還是向下的加速度，這也是判斷物體超重或失重的根本所在。(3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只有使物體產(chǎn)生a＝g的加速度效果，不再有其他效果。此時(shí)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如單擺停擺、天平失效、液體不再產(chǎn)生壓強(qiáng)和浮力等。二．整體法與隔離法在動(dòng)力學(xué)問題中的應(yīng)用1．整體法的選取原則若連接體內(nèi)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(gè)整體，分析整體受到的合外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)。2．隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。3．整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，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(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”【典例分析】精選例題提高素養(yǎng)【例1】如圖甲，在力傳感器下端懸掛一鉤碼。某同學(xué)手持該傳感器，從站立狀態(tài)下蹲，再從下蹲狀態(tài)起立回到站立狀態(tài)，此過程中手和上身保持相對(duì)靜止。下蹲過程傳感器受到的拉力隨時(shí)間變化情況如圖乙，則起立過程傳感器受到的拉力隨時(shí)間變化情況可能是（）A． B．C． D．【例2】．如圖甲所示，人站在電梯內(nèi)的一臺(tái)磅秤上，當(dāng)電梯沿豎直方向加速上升時(shí)，將看到磅秤的示數(shù)變大的現(xiàn)象，我們把這種現(xiàn)象叫“超重”。當(dāng)電梯的加速度向上且大小為a時(shí)，可認(rèn)為重力加速度由g變?yōu)镾KIPIF1<0，這時(shí)磅秤示數(shù)變大，變?yōu)镾KIPIF1<0，可把這個(gè)SKIPIF1<0稱為等效重力加速度；如圖乙所示，小球在豎直面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度為SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．當(dāng)電梯處于超重狀態(tài)時(shí)，速度一定向下B．當(dāng)?shù)刃е亓铀俣萐KIPIF1<0等于0時(shí)，電梯處于平衡狀態(tài)C．對(duì)乙圖，小球在最低點(diǎn)時(shí)的加速度為gD．對(duì)乙圖，小球在最低點(diǎn)時(shí)等效重力加速度為SKIPIF1<0【例3】10．如圖，質(zhì)量為M的大圓環(huán)中間有一立柱，其上串著一個(gè)質(zhì)量為m的球，球和立柱間有摩擦力。下列說法正確的是（）A．小球在立柱上端由靜止釋放，若加速下滑，則地面對(duì)大圓環(huán)的支持力大于SKIPIF1<0B．小球在立柱上以一定的速度向下運(yùn)動(dòng)，若減速下滑，則地面對(duì)大圓環(huán)的支持力小于SKIPIF1<0C．小球在立柱上以一定的速度向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)初速度足夠大時(shí)，小球就能通過力將大圓環(huán)托離地面D．小球在立柱上以一定的速度向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度足夠大時(shí)，小球就能通過力將大圓環(huán)托離地面【例4】多選18．如圖是某次演出過程中演員的登場(chǎng)方式示意圖．輕彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為SKIPIF1<0的地臺(tái)，站在上面的演員手握定滑輪控制的繩子末端，初始時(shí)繩子松弛但伸直，人和地臺(tái)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，讓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)定滑輪向上收繩子，人和地臺(tái)在繩子的牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知前2s內(nèi)繩子提供的拉力F為變力，2s后F為恒力，彈簧勁度系數(shù)SKIPIF1<0，演員質(zhì)量SKIPIF1<0，g取10SKIPIF1<0，在演員的運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A．人的加速度大小為2.5SKIPIF1<0 B．人的加速度大小為2.0SKIPIF1<0C．拉力F的最小值為100N D．拉力F的最小值為120N【例5】多選20．如圖甲所示，光滑水平面上A、B兩物塊質(zhì)量分別為m和M且M>m。A、B兩物塊間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。如圖乙所示，t=0時(shí)刻一水平向右恒力F0作用在物塊A上，經(jīng)過t0的時(shí)間后，改變方向水平向左作用在物塊B上，又持續(xù)了t0的時(shí)間。已知在整個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，A、B始終相對(duì)靜止，重力加速度為g。則下列說法中正確的是（）A．t=2t0時(shí)兩物塊速度達(dá)到最大B．物塊A、B先做勻加速，然后再做勻減速，t=2t0時(shí)回到出發(fā)點(diǎn)C．為了使兩物塊始終相對(duì)靜止，SKIPIF1<0D．若物塊A、B在勻加速和勻減速階段，兩物塊靜摩擦力大小分別為f1、f2，則f1與f2之和為定值【鞏固練習(xí)】舉一反三提高能力1．如圖所示，一人站在電梯內(nèi)的一臺(tái)磅秤上，當(dāng)電梯沿豎直方向加速上升或加速下降時(shí)，將看到磅秤的示數(shù)會(huì)變大或變小，把這種現(xiàn)象叫“超重”或“失重”。當(dāng)電梯以大小為a的加速度加速上升時(shí)，可認(rèn)為重力加速度大小由g變?yōu)镾KIPIF1<0，這時(shí)秤面的壓力大小為SKIPIF1<0；反之電梯以相同大小的加速度加速下降時(shí)，有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。可將SKIPIF1<0稱為等效重力加速度。下列說法正確的是（）A．當(dāng)電梯處于超重狀態(tài)時(shí)，電梯一定上升B．當(dāng)電梯處于失重狀態(tài)時(shí)，電梯一定下降C．當(dāng)?shù)刃е亓铀俣萐KIPIF1<0等于0時(shí)，電梯處于完全失重狀態(tài)D．當(dāng)?shù)刃е亓铀俣萐KIPIF1<0等于g時(shí)，電梯處于完全失重狀態(tài)2．圖（a）用力傳感器掛重物，圖（b）是力傳感器向上運(yùn)動(dòng)和向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用計(jì)算機(jī)作出的力傳感器的拉力隨時(shí)間變化的曲線。通過觀察，下列判斷正確的是（??）A．曲線的最低點(diǎn)表示完全失重 B．MN以上曲線表示超重C．物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)只出現(xiàn)超重現(xiàn)象 D．物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)只出現(xiàn)失重現(xiàn)象3．2022年10月12日，神舟十四號(hào)乘務(wù)組的三位老師給全國(guó)的中小學(xué)生進(jìn)行了第三次太空授課，展示了在完全失重狀態(tài)下神奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如圖為航天員老師在空間站內(nèi)進(jìn)行毛細(xì)現(xiàn)象演示的實(shí)驗(yàn)。航天員老師將3根粗細(xì)不同的玻璃管插入到水中，水在液體表面張力的作用下，會(huì)快慢不同地充滿整根玻璃管，已知水在不同玻璃管內(nèi)的表面張力大小與玻璃管的半徑成正比，即SKIPIF1<0，關(guān)于水在玻璃管中的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．水沿玻璃管做勻加速運(yùn)動(dòng)B．水沿玻璃管先做勻加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)C．在粗細(xì)不同的玻璃管中的相同高度處，粗管中水的加速度小于細(xì)管中水的加速度D．在粗細(xì)不同的玻璃管中的相同高度處，粗管中水的加速度大于細(xì)管中水的加速度4．如圖甲，2022年10月31日15時(shí)37分，在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙在長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的托舉下順利升空，這是中國(guó)航天的又一次壯美騰飛，實(shí)現(xiàn)“夢(mèng)天”圓夢(mèng)逐九天，“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙質(zhì)量約為23噸，長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭起飛質(zhì)量約為837噸，點(diǎn)火后產(chǎn)生1000噸的推力（相當(dāng)于地面上質(zhì)量為1000噸的物體的重力）。其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示。忽略大氣阻力、火箭噴氣造成的質(zhì)量變化和重力加速度的變化，重力加速度大小取SKIPIF1<0?！皦?mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙和長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在分離前勻加速直線上升的過程中，下列說法正確的是（）A．“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙所搭載的物體處于失重狀態(tài)B．離地升空的加速度大小約為11.6m/s2C．從起飛開始，經(jīng)過10s上升的高度約為80mD．“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙受到長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭的推力大小約為SKIPIF1<0N5．如圖所示，傾角為SKIPIF1<0的粗糙斜面上有4個(gè)完全相同的物塊，在與斜面平行的拉力F作用下恰好沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中連接各木塊間的細(xì)繩均與斜面平行，此時(shí)第1、2物塊間細(xì)繩的張力大小為SKIPIF1<0，某時(shí)刻連接第3、4物塊間的細(xì)繩突然斷了，其余3個(gè)物塊仍在力F的作用下沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第1、2物塊間細(xì)繩的張力大小為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0等于（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．1：16．如圖所示，一根足夠長(zhǎng)輕繩繞過光滑定滑輪懸掛兩個(gè)物體A、B，A與B的質(zhì)量SKIPIF1<0、SKIPIF1<0可調(diào)節(jié)，但是總質(zhì)量SKIPIF1<0恒定，且始終SKIPIF1<0。用手托住物體A，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。松手后，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中，下列判斷正確的是（

）A．若SKIPIF1<0越大，則物體加速度越大 B．若SKIPIF1<0越小，則物體加速度越大C．若SKIPIF1<0越小，則輕繩拉力越大 D．若SKIPIF1<0越大，則輕繩拉力越小7．新聞里多次報(bào)導(dǎo)家長(zhǎng)抱孩子乘坐自動(dòng)感應(yīng)扶梯，因?yàn)槭芰ψ兓玖⒉环€(wěn)．自動(dòng)扶梯上沒有人時(shí)靜止，人踏上扶梯的水平踏板后，扶梯會(huì)自動(dòng)以加速度a勻加速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后再勻速運(yùn)動(dòng)．如圖所示，質(zhì)量為M的母親抱著質(zhì)量為m的嬰兒踏上扶梯下樓，下樓過程中母嬰始終保持與扶梯相對(duì)靜止，設(shè)扶梯與水平面之間的夾角為θ．關(guān)于母嬰受力情況分析正確的是（）A．電梯在勻速運(yùn)動(dòng)過程中，嬰兒對(duì)母親的作用力與扶梯運(yùn)動(dòng)方向一致B．電梯在勻速運(yùn)動(dòng)過程中，踏板給母親水平向前的摩擦力C．電梯在加速運(yùn)動(dòng)過程中，踏板對(duì)母親的摩擦力大小為SKIPIF1<0D．電梯在加速運(yùn)動(dòng)過程中，嬰兒對(duì)母親的作用力大小為SKIPIF1<08．如圖所示，輕彈簧一端與質(zhì)量為m的物塊A相連接，另一端與小立柱（質(zhì)量忽略不計(jì)）栓接，第一次將A放在物塊B上，物塊B的上表面水平，小立柱固定在B上，物塊B放在固定斜面上，AB相對(duì)靜止的一起沿斜面下滑，第二次將A放在物塊C上，C的上表面與斜面平行，小立柱固定在C上，物塊C放在固定斜面上，AC相對(duì)靜止的一起沿斜面下滑，已知斜面傾角為SKIPIF1<0，B、C質(zhì)量相等，與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為SKIPIF1<0，兩次輕彈簧均處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，彈力大小均為SKIPIF1<0。已知重力加速度為g。則兩次下滑過程中A、B間的摩擦力與A、C間的摩擦力之比為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<09．如圖所示，水平桌面上的小物塊a通過輕繩跨過光滑定滑輪連接小物塊b，物塊a與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0。將物塊a從P點(diǎn)由靜止釋放，SKIPIF1<0后到達(dá)桌面上距離P點(diǎn)SKIPIF1<0的Q點(diǎn)（b未落地），重力加速度SKIPIF1<0，則物塊a與物塊b的質(zhì)量之比為（）A．1 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<010．如圖所示，推力F作用在物塊上，物塊以SKIPIF1<0（g為重力加速度）的加速度沿光滑豎直墻面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，推力F與水平方向的夾角為SKIPIF1<0；保持推力F大小不變，使物塊勻速下滑，F(xiàn)與水平方向夾用SKIPIF1<0應(yīng)滿足（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0多選11．在直升飛機(jī)豎直降落的過程中，開始時(shí)飛機(jī)勻速降落，飛行員對(duì)座椅的壓力情況如圖所示，取重力加速度大小g=10m/s2，下列說法正確的是（）A．飛行員的質(zhì)量為70kgB．飛行員在t1時(shí)刻的加速度方向向下C．飛行員在t2時(shí)刻的加速度方向向下D．從圖中可知飛行員在這兩次規(guī)避障礙過程中的加速度的最大值為6m/s2多選12．為測(cè)量某棟居民樓高度及平均層高，小明同學(xué)將手機(jī)平放于該居民樓電梯地板上，在電梯從1樓運(yùn)行到17樓的過程中，利用手機(jī)上的加速度傳感器得到如圖所示SKIPIF1<0圖像，以豎直向上為正，已知SKIPIF1<0時(shí)，電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，則（）A．SKIPIF1<0內(nèi)手機(jī)處于失重狀態(tài) B．電梯運(yùn)行最大速度為SKIPIF1<0C．電梯上升高度為SKIPIF1<0 D．平均層高為SKIPIF1<0多選13．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置，探究滑塊a上升的最大高度，忽略一切阻力及滑輪和細(xì)繩的質(zhì)量。起初物塊a放在地面上，物塊b距地面的高度為h，細(xì)繩恰好繃直，現(xiàn)靜止釋放物塊b，物塊b碰地后不再反彈，測(cè)出物塊a上升的最大高度H，每次釋放物塊b時(shí)，確保物塊a在地面上，改變細(xì)繩長(zhǎng)度及物塊b距地面的高度h，尋找多組（H，h），然后做出SKIPIF1<0的圖像（如圖乙所示），測(cè)得圖像的斜率為k，已知物塊a、b的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。則（）A．物塊a、b的質(zhì)量之比SKIPIF1<0B．物塊a、b的質(zhì)量之比SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0圖像的斜率k的取值范圍是SKIPIF1<0D．SKIPIF1<