新高考物理通用版总复习一轮课件专题三第3讲牛顿运动定律的应用

第3讲牛顿运动定律的应用超重和失重大于小于0上下下g0m(g＋a)m(g－a)(续表)加速加速【基础自测】1.判断下列题目的正误.(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.()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√

2.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图3-3-1所示，在这段时间内下列说法正确的是(

)图3-3-1D.电梯的加速度大小为—，方向一定竖直向下A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动g5答案：D

3.两块砖块叠在一起放在竖直升降电梯的水平底板上，当两块砖块间的压力小于上面砖块的重力时，电梯可能的运动是()A.向上加速运动C.向下匀速运动B.向上减速运动D.向下减速运动

解析：由题意知，砖块及升降机处于失重状态，它们的加速度方向为竖直向下，此时升降机加速下降或减速上升，故B正确.

答案：B

4.(多选)某人在地面上用体重计称得其体重为490N，他将体重计移至电梯内称其体重，t0

至t3

时间段内，体重计的示数如图3-3-2所示，电梯运动的v-t图可能是下图中的(取电梯向上运动的方向为正)()图3-3-2ABCD

解析：由F-t图象知：t0～t1

时间内，具有向下的加速度，t1～t2

时间内匀速或静止，t2～t3时间内，具有向上的加速度，故A、D正确.答案：AD热点1超重与失重现象

[热点归纳] 1.对超重、失重的理解. (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)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体的加速度方向，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. (3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生a＝g的加速度效果，不再有其他效果.2.判断超重和失重的方法.考向1对超重与失重现象的理解及判断

【典题1】(2020

年山东青岛模拟)图

3-3-3是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间.由图线可知，该同学)的体重约为650N，除此以外，还可以得到以下信息(

图3-3-3A.1s时人处在下蹲的最低点B.2s时人处于下蹲静止状态C.该同学做了2次下蹲—起立的动作D.下蹲过程中人始终处于失重状态

解析：人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，由图可知，t＝1s时人仍然加速下降，故A错误；人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，所以在t＝2s时刻人处于下蹲静止状态，故B正确，D错误；对应图象可知，该同学做了一次下蹲—起立的动作，故C错误.答案：B考向2超重与失重的图象问题

【典题2】(2020年山东卷)一质量为

m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图象如图3-3-4所示.乘客所受支持力的大小用FN

表示，速度大小用v表示.重力加速度大小为g.以下判断正确的是(

)图3-3-4～t1

时间内，v增大，FN>mgB.t1～t2

时间内，v减小，FN<mgC.t2～t3

时间内，v增大，FN

<mgD.t2～t3

时间内，v减小，FN

>mg

解析：由于s-t图象的斜率表示速度，可知在0～t1

时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则FN<mg，故A错误；在t1～t2

时间内速度不变，即乘客匀速下降，则FN＝mg，故B错误；在t2～t3

时间内速度减小，即乘客的减速下降，超重，则FN>mg，故C错误，D正确.答案：DB.m/s2

竖直向上D.m/s2

竖直向下考向3关于超重与失重的计算

【典题3】(2020

年黑龙江大庆期末)某人在地面上最多可举起50kg的物体，当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60kg的物体时，电梯加速度的大小和方向为(g＝10m/s2)()m/s2竖直向上53C.2m/s2竖直向下53重状态，对60kg的物体：m′g－Fm＝m′a，即a＝

5 3

答案：Dm/s2＝—m/s2，故D正确.

解析：由题意可知，在地面上，人能承受的最大压力为Fm＝mg＝500N，在电梯中人能举起60kg物体，物体一定处于失600－500 60热点2牛顿第二定律与图象结合的问题[热点归纳]1.明确常见图象的意义，如下表：（续表）

2.图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，理解图象的种类，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义.运用图象解决问题一般包括两个角度：(1)用给定图象解答问题.(2)根据题意作图，用图象解答问题.在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系.

【典题4】(多选，2019年新课标Ⅲ卷)如图

3-3-5甲，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平.t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4s时撤去外力.细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图乙所示，木板的速度v与时间t的关系如图丙所示.木板与实验台之间的摩擦可以忽略.重力加速度取10m/s2.由题给数据可以得出()A.木板的质量为1kgB.2s～4s内，力F的大小为0.4N～2s内，力F的大小保持不变D.物块与木板之间的动摩擦因数为解析：根据图象可知木块与木板之间的滑动摩擦力为f＝N，在4s后木板的加速度大小为a2＝－ 5－4m/s2＝0.2m/s2，根据牛顿第二定律可得f＝ma2，解得木板的质量m＝1kg，故A正确；2s～4s内，木板的加速度a1＝

4－2m/s2＝0.2m/s2，根据牛顿第二定律可得F－f＝ma1，解得力F＝0.4N，故B正确；0～2s内，整体受力平衡，拉力F的大小始终等于绳子的拉力，绳子的拉力增大，则力F增大，故C错误；由于物块的质量无法求出，物块与木板之间的动摩擦因数无法求解，故D错误.

答案：AB

考点分析：运动情况的分析，受力分析，牛顿第二定律的应用.方法技巧分析图象问题时常见的误区(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位.(2)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义.(3)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析.

【迁移拓展】如图3-3-6所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接，下图中v、a、f和s分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程，下图中正确的是()图3-3-6

解析：物体在下滑过程和水平面运动过程中始终受到恒定的作用力,根据牛顿第二定律可知,下滑过程：mgsinθ－μmgcosθ＝ma1，加速度方向沿斜面向下；水平面移动过程：μmg＝ma2，加速度方向水平向左，从上述计算可知加速度为一定值，所以v-t图象应为直线，故A错误；物体在下滑过程和水平面运动过程中加速度大小均为定值，a-t图象应为与时间轴平行的直线，故B错误；根据上述计算过程可知物体下滑过程中的摩擦力小于水平面移动过程中的摩擦力，且两段过程均为定值，故C正确；物体在下滑过程中是匀加速直线运动，s-t图象应为曲线，故D错误.答案：C动力学中的临界极值问题[热点归纳]1.临界或极值条件的标志.(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，表明题述的过程存在临界点.

(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态.

(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在极值，这个极值点往往是临界点. (4)若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等，即求收尾加速度或收尾速度.2.几种临界状态和其对应的临界条件如下表所示.3.处理临界问题的三种方法.考向1动力学中的临界问题

【典题5】(2020

年广东广州调研)质量为

m的光滑圆柱体A放在质量也为m的光滑“V”型槽B上，如图3-3-7，α＝60°，另有质量为M的物体C通过跨过定滑轮的不可伸长的细绳与B)相连，现将C自由释放，则下列说法正确的是(

图3-3-7A.当M＝m时，A和B保持相对静止，共同加速度为gB.当M＝2m时，A和B保持相对静止，共同加速度为gC.当M＝6m时，A和B保持相对静止，共同加速度为gD.当M＝5m时，A和B之间的恰好发生相对滑动

解析：当A和B之间的恰好发生相对滑动时，对A受力分析如图D29.

图D29

根据牛顿运动定律有：mgcot60°＝ma，解得a＝gcot60°＝g.B与C为绳子连接体，具有共同的运动情况，此时对于答案：B

【触类旁通】(多选，2019年湖北武汉名校联考)如图

3-3-8所示，光滑水平地面上，可视为质点的两滑块A、B在水平外力作用下紧靠在一起压紧弹簧，弹簧左端固定在墙壁上，此时弹簧的压缩量为x0，以两滑块此时的位置为坐标原点建立如图所示一维坐标系，现将外力突然反向从零开始增大并使B向右做匀加速运动，下列关于拉力F、两滑块间弹力FN与滑块B的位移x变化的关系图象可能正确的是()图3-3-8ABCD

答案：BD考向2动力学中的极值问题

【典题6】如图

3-3-9所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10m.已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝.重力加速度g取10m/s2.

(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小. (2)拉力F与斜面夹角为多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？图3-3-9L＝v0t＋at

解：(1)设物块加速度的大小为a，到达B点时速度的大小为v，由运动学公式得122①v＝v0＋at