高中物理第四章牛顿运动定律第三讲牛顿运动定律的综合应用破题致胜复习检测新人教版.docx

第三讲 牛顿运动定律的综合应用自主复习知识点1超重和失重1.实重和视重(1)实重：物体实际所受到的重力，它与物体的运动状态_(2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将不等于物体，此时弹簧秤的示数或台秤的示数称做物体的视重2超重、失重、完全失重超重失重完全失重定义物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) _物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_ 的状态产生条件物体有 的加速度或加速度有_物体有_的加速度或加速度有_ag，方向竖直向下知识点2牛顿定律的应用1. 整体法和隔离法(1)整体法当连接体内(即系统内)各物体的相同时，可以把系统内的所有物体看成一个，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对列方程求解的方法(2)隔离法当求系统内物体间相互作用的时，常把某个物体从系统中 出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对出来的物体列方程求解的方法2. 动力学图象(1)三种图象：vt图象、at图象、Ft图象(2)图象间的联系：加速度是联系vt图象与Ft图象的桥梁(3)三种应用：已知物体的运动图象，通过加速度分析物体的受力情况已知物体受力图象，分析物体的运动情况通过图象对物体的受力与运动情况进行分析(4)解题策略：弄清图象斜率、截距、交点、拐点的物理意义应用物理规律列出与图象对应的函数方程式考点1超重与失重1. 超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)2. 只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关3. 尽管物体的加速度不是在竖直方向，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. 物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.例题：将物体以某一速度竖直上抛,不计物体所受空气阻力,下列说法正确的是( )A.物体在上升到最高点时处于平衡状态B.物体在上升过程中处于超重状态C.上升时的加速度方向与下降时的加速度方向相反D.物体从抛出到返回抛出点的过程中,上升时速度改变量等于下降时的速度改变量【答案】D 考点2动力学图象问题1. 图象的类型(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2. 问题的实质是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能例题：惯性制导是利用惯性原理控制和导引导弹(或运载火箭)飞向目标的技术,工作时不依赖外界信息,也不向外辐射能量,所以抗干扰性强、隐蔽性好.其基本原理如图甲所示,整个装置水平放置,封装在容器中的金属球两侧探针是力学传感器,可以测得金属球水平方向的弹力.将信息采集至电脑,可计算出物体的速度、位移等信息.若金属球的质量为1kg,取向右为正方向,小车在水平面内从静止开始运动,两侧的传感器采集的信息如图乙所示,则小车在前2 s的位移x和第2 s末的速度v,下列正确的是( )A.x = 1 m , v = 1 m/sB.x = 1.5 m , v = 1 m/sC.x = 0.5 m , v = 1 m/sD.x = 0.5 m , v = 1 m/s【解析】由Ft图象可知球的受力情况,可知球(小车)的运动情况,进而画出小车的vt图象(如图),易得:小车前2 s的位移x = 0.5 m,2 s的速度为v = 1 m/s.【答案】C 考点3应用牛顿定律解决多过程问题1. 多过程问题很多动力学问题中涉及物体两个或多个连续的运动过程，在物体不同的运动阶段，物体的运动情况和受力情况都发生了变化，这类问题称为牛顿定律中的多过程问题2. 解题策略有些题目中这些过程是彼此独立的，也有的题目中相邻的过程之间也可能存在一些联系，解决这类问题时，既要将每个过程独立分析清楚，又要关注它们之间的联系3. 类型多过程问题可根据涉及物体的多少分为单体多过程问题和多体多过程问题. 例题：如图所示,一水平传送带长L=10m,沿顺时针方向匀速转动,将小物块轻轻放上传送带左端.当传送带分别以速度5m/s、10m/s、12m/s运动时,测得三种情况下物块从传送带左端运动到右端的时间之比为544,重力加速度g取10m/s2.求:(1)物体与传送带间的动摩擦因数;(2)当传送带以5m/s运动时,物块从传送带左端运动到右端的时间.【解析】(1)当传送带速度较小时,物块从左端运动到右端的过程为:先匀加速再匀速;当传送带速度很大时,物块从左端运动到右端的过程为:一直加速.分析可知:当传送带以5 m/s运动时,物块先匀加速再匀速;当传送带以10 m/s、12 m/s运动时,物块一直加速.当传送带以v1 = 5 m/s运动时,对物块的匀加速过程,有: 对物块的匀速过程,有: 物块运动的总时间为:t = t1+t2 解得: 当传送带以10 m/s、12 m/s运动时,物块一直加速,有:,解得: 将代入tt = 54,解得: = 0.5(2)当传送带以v1 = 5 m/s运动时,将v1和代入得:t = 2.5 s【答案】（1） = 0.5（2）t = 2.5 s 考点4动力学中的临界问题思想1在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关物理量将发生突变，此状态即为临界状态，相应物理量的值为临界值，对应的问题为临界问题当题中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，常有临界问题解决临界问题一般要通过受力分析、状态分析和运动过程分析，运用极端分析法，即把问题推向极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件，找到临界状态所隐含的条件2动力学中的典型临界问题接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN0.两物体相接触且处于相对静止时，常存在静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是静摩擦力为零或达到最大绳子断裂的临界条件是绳子张力达到它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是绳中张力为0.加速度最大与速度最大的临界条件：物体在受变力作用运动时，其加速度、速度均在变化，当其所受的合外力最大时，其加速度最大；所受的合外力最小时，其加速度最小；当出现加速度为零时，物体处于临界状态，其对应的速度便会出现最大值或最小值例题：如图所示，一个质量为m0.2 kg的小球用细绳吊在倾角为53的光滑斜面上，当斜面静止时，绳与斜面平行当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力大小【解析】小球刚要离开斜面时，受力如图所示：由牛顿第二定律得：ma0解得：a07.5 m/s2因为a10 m/s27.5 m/s2，所以小球离开斜面向右做加速运动，则FT2.83 NFN0【答案】2.83 N0 巩固练习1. 如图所示，小车沿水平面做直线运动，小车内粗糙底面上有一物块被一拉伸弹簧拉着，小车向右做加速运动若小车向右的加速度增大，物块始终相对小车静止，则物块所受摩擦力F1和车右壁受弹簧的拉力F2的大小变化可能是()A. F1不变，F2一直变大B. F1先变小后变大，F2不变C. F1先变大后变小，F2不变D. F1变大，F2先变小后不变2 (多选)2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功图(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t0.4 s时恰好钩住阻拦索中间位置，从着舰到停止的速度时间图线如图(b)所示假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000 m已知航母始终静止，重力加速度的大小为g.则()A从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的 1/10B在0.4 s2.5 s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5gD在0.4 s2.5 s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变3. (多选)为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示当此车减速上坡时，乘客 ()A处于失重状态B受到水平向右的摩擦力C重力势能增加D所受力的合力沿斜面向上4. (多选)如图甲所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力的传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球，若升降机在运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示的弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，g为重力加速度，则()A. 升降机停止前在向上运动B. 升降机停止前在向下运动C. 0t1时间小球处于失重状态D. t1t2时间小球处于超重状态5.如图所示，在光滑水平桌面上放有质量M3 kg的长木板，在长木板的左端放有m1 kg小物块，小物块的大小可忽略不计，小物块以某一初速度v04 m/s向右做匀减速运动，已知小物块与长木板表面间的动摩擦因数0.3，当小物块运动了t1.5 s时，长木板被地面装置锁定不动，假设长木板足够长，g10 m/s2.求：长木板被锁定时，小物块距长木板左端的距离参考答案与解析：1.B【解析】小车向右的加速度增大，而物块始终相对小车静止，即弹簧伸长量始终不变，则F2不变，A、D错；若开始没有摩擦力或摩擦力水平向右，则随着加速度的增大，摩擦力必变大；若开始摩擦力向左，则随着加速度的增大，摩擦力必先变小后变大，B对C错2.AC【解析】速度时间图象中，图线与坐标轴所围图形的面积为物体的位移，所以可以计算飞机受阻拦时运动的位移约为x700.4 m(3.00.4)70 m119 m，A正确；0.4 s到2.5 s时间内，速度时间图象的斜率不变，说明两条绳索张力的合力不变，但是两力的夹角不断变小，所以绳索的张力不断变小，B错；0.4 s到2.5 s时间内平均加速度约为a m/s226.7 m/s2，C正确；0.4 s到2.5 s时间内，阻拦系统对飞机的作用力不变，飞机的速度逐渐减小，由PFv可知，阻拦系统对飞机做功的功率逐渐减小，D错3.AC4.AC【解析】t0时刻，弹力与重力大小相等，之后弹力减小，说明小球向上运动，则升降机停止前在向上运动，A项正确、B项错