2021高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的综合应用学案新人教版

1、第3讲牛顿运动定律的综合应用zhi shi shu li zi ce gong gu知识梳理自测巩固 知识点1超重与失重1实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关。(2)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。视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。2超重、失重和完全失重的比较超重现象失重现象完全失重现象概念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物体对支持物的压力(或对于悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的

2、加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小ag原理方程fmgmafm(ga)mgfmafm(ga)mgfmamgf0运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以ag加速下降或减速上升知识点2牛顿运动定律的应用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，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法。3外力和内力(1)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

3、受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力。(2)应用牛顿第二定律对整体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，则内力将转变为隔离体的外力。思维诊断：(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物体的重力。()(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。()(5)处于完全失重状态的物体，重力并没有发生变化。()(6)超重和失重现象与物体运动的速度大小和方向无关。()(7)站在台秤上的人下蹲过程，台秤的示数保持不变。(), 1伦敦奥运会开幕式的弹跳高跷表演中，一名质量为m的演员穿着这种高跷从

4、距地面h高处由静止落下，与水平地面撞击后反弹上升到距地面高h处。假设弹跳高跷对演员的作用力类似于弹簧的弹力，演员和弹跳高跷始终在竖直方向运动，不考虑空气阻力的影响，则该演员(c)a在向下运动的过程中始终处于失重状态b在向上运动的过程中始终处于超重状态c在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态d在向上运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态解析演员在空中时，加速度为g，方向向下，处于失重状态；当演员落地加速时，加速度a向下，处于失重状态；落地后期减速，加速度a向上，处于超重状态；所以演员在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态，a错误，c正确。 同理可知，演员在向上运动的过程中先处于

5、超重状态后处于失重状态，b、d错误。2某人在地面上最多可举起50 kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60 kg的物体时，电梯加速度的大小和方向为(g10 m/s2)(d)a2 m/s2竖直向上 b m/s2竖直向上c2 m/s2竖直向下 d m/s2竖直向下解析由题意可知，在地面上，人能承受的最大压力为fmmg500 n，在电梯中人能举起60 kg物体，物体一定处于失重状态，对60 kg的物体：mgfmma，即a m/s2 m/s2，方向竖直向下，所以d正确。3(2020福建永安一中等三校联考)如图所示，甲、乙两个物体用平行于斜面的细线连接。用沿斜面向上的拉力f拉甲物体，使甲、乙

6、两物体一起沿光滑斜面做匀加速运动。某时刻撤去拉力f，则撤去拉力的一瞬间，下列说法正确的是(b)a甲、乙都受三个力作用b甲、乙的速度相同c甲的加速度大于乙的加速度d甲受到的合力一定沿斜面向下，乙受到的合力可以沿斜面向上解析本题考查绳连物体的连接体问题。某时刻撤去拉力f，甲、乙都只受重力，支持力两个力作用，两力的合力沿斜面向下，加速度都为gsin ，其中为斜面倾角，故a、c、d错误；甲、乙两物体在拉力f作用下一起向上做匀加速运动，所以在撤去拉力f瞬间两物体的速度相同，故b正确。he xin kao dian zhong dian tu po核心考点重点突破 考点一超重与失重现象1判断方法(1)不管

7、物体的加速度是不是竖直方向，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。(2)尽管不是整体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。2易错、易混点拨(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)发生变化。(2)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。例1(2019河南周口名校联考)为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种

8、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，当此车加速上坡时，乘客(b)a处于失重状态 b处于超重状态c受到向后的摩擦力作用 d所受力的合力沿斜面向下解析当此车加速上坡时，整体的加速度沿斜面向上，乘客具有竖直向上的分加速度，所以根据牛顿第二定律可知乘客处于超重状态，故a错误，b正确；对乘客进行受力分析，乘客受重力、支持力，乘客加速度沿斜面向上，而静摩擦力必沿水平方向，乘客有水平向右的分加速度，所以受到向前(水平向右)的摩擦力作用，故c错误；由于乘客加速度沿斜面向上，根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向上，故d错误。规律总结：超重和失重现象判断的“三”技巧(1

9、)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断，当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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。(3)从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重。类题演练1探究超重和失重规律时，一位体重为g的同学站在一个压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力f随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是(d)解析人在压力传感器上下蹲时，先加速下降，然后减速下降，即

10、加速度方向先向下后向上，人先失重后超重，故选项d正确。考点二应用整体法与隔离法处理连接体问题1连接体问题的类型物物连接体、轻杆连接体、弹簧连接体、轻绳连接体。2整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。若不求力的具体数值，只是判断力的方向、力的大小，即使加速度不相同，也可用整体法。3隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解。4整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有

11、相同的加速度，且要求出物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力。即“先整体求加速度，后隔离求内力”。例2(2019广东深圳一调)(多选)高铁已成为重要的“中国名片”，领跑世界。一列由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢。列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢提供的牵引力大小为f，每节车厢质量都为m，每节车厢所受阻力为车厢重力的k倍。重力加速度为g。则(bc)a启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上b整列车的加速度大小为c第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为d第2节车厢对第3节车厢的

12、作用力大小为解析本题考查通过机车牵引模型计算作用力和加速度大小。启动时车厢对乘客有竖直向上的支持力，水平方向有沿列车运动方向的水平摩擦力，两个力的合力方向斜向上，选项a错误；对整列车，根据牛顿第二定律有4f8kmg8ma，解得a，选项b正确；对第1节车厢，根据牛顿第二定律有f21kmgma，解得f21，选项c正确；对第1、2节车厢的整体，根据牛顿第二定律有f32f2kmg2ma，解得f320，选项d错误。类题演练2 (2019福建质检)早在公元前4世纪末，我国的墨经中就有关于力和运动的一些见解，如“绳直权重相若，则正矣。收，上者愈丧，下者愈得”，这句话所描述的与下述物理现象相似。如图，一根跨过

13、定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物，当两重物质量均为m时，系统处于平衡状态。若减小其中一个重物的质量，系统就无法保持平衡，上升的重物减小的质量m越多，另一个重物下降的加速度a就越大。已知重力加速度为g，则a与m的关系图象可能是(c)解析本题考查连接体中质量变化导致加速度变化的问题。对整体由牛顿第二定律有mg(mm)g(mmm)a，解得am，可知a与m不是线性关系，a、b错误；当mm时，ag，且mm时，av时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v，返回时速度为v，若v0v，返回时速度为v02倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一

14、直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速(5)可能先减速后匀速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速例4(2020辽宁渤海高中模拟)如图所示，传送带的倾角37，从a到b长度为16 m，传送带以10 m/s的速度逆时针转动。在传送带上a端无初速度地放一个质量m0.5 kg的黑色煤块，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5。煤块在传送带上经过会留下黑色划痕。已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，求：(1)煤块从a到b的时间。(2)

15、煤块从a到b的过程中传送带上留下划痕的长度。(3)若传送带逆时针转动的速度可以调节，煤块从a点到达b点的最短时间是多少？解析本题考查传送带上的运动问题。(1)开始阶段，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1，所以a1gsin gcos ，解得a110 m/s2，煤块加速至传送带速度相等时需要的时间为t1 s1 s，煤块发生的位移为x1a1t1012 m5 mmgcos ，即tan ，滑块将一直匀加速到底端；当滑块沿传送带上滑时，有mgsin tan ，滑块先匀加速运动，在速度与传送带的速度相等后，二者共同做匀速直线运动，两种情况均不符合运动图象，所以传送带一定沿逆时针方向转动，a正确；传送带沿逆时针方向转动，在0t0的时间内，滑块所受的滑动摩擦力方向沿斜面向下，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1，又由图象可知a1，联立可得tan ，b错误；当滑块的速度等于传送带的速度时，滑块所受的摩擦力发生突变，方向改为沿斜面向上，因此传送带的速度等于v0，c错误；在t0后对滑块分析，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma2，结合b选项的解析得a22gsin ，d正确。4(2019河南三市联考)如图所示，木板与水平地面间的夹角可以随意改变，当30时，可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小物块从木板的底端以大小恒定的初速率v010 m/s的速度沿木板向上运动