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01考点一对超重与失重的理解[基础自修类]

2.[根据运动状态判断超重、失重]如图所示,一物体(可视为质点)从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下。A点为弹簧自然状态时上端点的位置,当物体到达B点时,物体速度恰好为零,然后被弹回。下列说法中正确的是 (

)

A.物体从A点下降到B点的过程中,速率不断变小

B.物体在B点时,所受合力为零

C.物体在A点时处于超重状态

D.物体在B点时处于超重状态

3.[根据失重分析物体的运动状态]如图所示,电梯的顶部挂有一个弹簧测力计,其下端挂了一个重物,电梯做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N,关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10m/s2)()A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为12m/s2B.电梯可能向下减速运动,加速度大小为

2m/s2C.电梯可能向下加速运动,加速度大小为

2m/s2D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为

12m/s2整体法与隔离法在动力学中的应用[师生共研类]02考点二

[典例]如图所示,粗糙水平面上放置B、C两物体,A叠放在C上,A、B、C的质量分别为m、2m和3m,物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同,其间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为FT。

现用水平拉力F拉物体B,使三个物

体以同一加速度向右运动,则(

)A.此过程中物体C受五个力作用B.当F逐渐增大到FT时,轻绳刚好被拉断C.当F逐渐增大到1.5FT时,轻绳刚好被拉断D.若水平面光滑,则绳刚断时,A、C间的摩擦力为[延伸思考]

(1)若在物体B上再放上质量为m的物体D,则B、C间细绳的拉力大小如何变化?若放在物体A上呢?

(2)若水平面光滑,则细绳刚好被拉断时,拉力F多大?[延伸思考]

(1)若在物体B上再放上质量为m的物体D,则B、C间细绳的拉力大小如何变化?若放在物体A上呢?

(2)若水平面光滑,则细绳刚好被拉断时,拉力F多大?例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤

(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。

例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤

(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。

(2)运用整体法解题的基本步骤:例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤

(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。

(2)运用整体法解题的基本步骤:例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤

(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。

(2)运用整体法解题的基本步骤:例题及相关延伸思考旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法,什么情况下选用隔离法。1.整体法的选取原则及解题步骤

(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。

(2)运用整体法解题的基本步骤:2.隔离法的选取原则及解题步骤2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

(2)运用隔离法解题的基本步骤:2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

(2)运用隔离法解题的基本步骤:

①明确研究对象或过程、状态。2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

(2)运用隔离法解题的基本步骤:

①明确研究对象或过程、状态。

②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

(2)运用隔离法解题的基本步骤:

①明确研究对象或过程、状态。

②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。

③画出某状态下的受力图或运动过程示意图。2.隔离法的选取原则及解题步骤

(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。

(2)运用隔离法解题的基本步骤:

①明确研究对象或过程、状态。

②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。

③画出某状态下的受力图或运动过程示意图。

④选用适当的物理规律列方程求解。

1.[先整体再隔离]

(多选)如图所示,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接,放在倾角为θ的斜面上,用始终平行于斜面向上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面间的动摩擦因数均为μ。为了增加轻线上的张力,可行的办法是(

)

A.减小A物块的质量

B.增大B物块的质量

C.增大倾角θ

D.增大动摩擦因数μ2.[先隔离再整体]如图所示,质量为m2的物块B放在光滑的水平桌面上,其上放置质量为m1的物块A,用通过光滑定滑轮的细线将A与质量为M的物块C连接,释放C,A和B一起以加速度a从静止开始运动,已知A、B间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g。细线中的拉力大小为(

)

A.Mg

B.M(g+a)

C.(m1+m2)a

D.m1a+μ

m1g3.[整体法与隔离法交互使用]质量为M的小车放在光滑水平面上,小车上用细线悬挂另一质量为m的小球且M>m。用一力F水平向右拉小球,使小球和小车一起以加速度a向右运动,细线与竖直方向成α角,细线的拉力大小为F1,如图甲所示。若用一力F′水平向左拉小车,使小球和小车一起以加速度a′向左运动时,细线与竖直方向也成α角,细线的拉力大小为F1′,如图乙所示。下列判断正确的是()

A.a′=a,F1′=F1

B.a′>a,F1′>F1C.a′<a,F1′=F1

D.a′>a,F1′=F1考点三03

动力学中的临界极值问题[多维探究类]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,即表明题述的过程存在着临界点。

(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着“起止点”,而这些起止点往往对应临界状态。

(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着极值,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,即是求收尾加速度或收尾速度,一般也是极值问题。考法(一)接触与脱离的临界问题[例1]如图所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A分离。下列说法正确的是(

)A.B和A刚分离时,弹簧长度等于原长B.B和A刚分离时,它们的加速度为gC.弹簧的劲度系数等于

D.在B与A分离之前,它们做匀加速直线运动考法(二)叠加体系统的临界极值问题

[例2](多选)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为μ,B与地面间的动摩擦因数为μ。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则(

)A.当F<2μmg时,A、B都相对地面静止B.当F=μmg时,A的加速度为μgC.当F>3μmg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过μg考法(三)运动类临界极值问题

[例3]如图所示,木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变,当θ=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度v0=10m/s沿木板向上运动,随着θ的改变,小物块沿木板向上滑行的距离x将发生变化,重力加速度g取10m/s2。

(1)求小物块与木板间的动摩擦因数;

(2)当θ角满足什么条件时,小物块沿木板向上滑行的距离最小,并求出此最小值。

1.[叠加体系统的临界极值问题]如图所示,在光滑平面上有一静止小车,小车上静止地放置着一小物块,物块和小车间的动摩擦因数为μ=0.3。用水平恒力F拉动小车,设物块的加速度为a1,小车的加速度为a2。当水平恒力F取不同值时,a1与a2的值可能为(重力加速度g取10m/s2)(

)A.a1=2m/s2,a2=3m/s2B.a1=3m/s2,a2=2m/s2C.a1=5m/s2,a2=3m/s2D.a1=3m/s2,a2=5m/s22.[接触与脱离的临界极值问题]

(多选)如图所示,在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体,B的质量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2N,A受到的水平力FA=(9-2t)N(t的单位是s)。从t=0开始计时,则(

)A.A物体3s末时的加速度是初始时刻的B.t>4s后,B物体做匀加速直线运动C.t=4.5s时,A物体的速度为零D.t>4.5s后,A、B的加速度方向相反解析:对于A、B整体,由牛顿第二定律有FA+FB=(mA+mB)a,设A、B间的作用力为N,则对B由牛顿第二定律可得N+FB=mBa,解得当t=4s时N=0,A、B两物体开始分离,此后B做匀加速直线运动,而A做加速度逐渐减小的加速运动,当t=4.5s时,A物体的加速度为零而速度不为零,t>4.5s后,A所受合外力反向,即A、B的加速度方向相反,当t<4s时,A、B的加速度均为代入数据可得A物体3s末时的加速度是初始时刻的,故选项A、B、D正确。解析:对于A、B整体,由牛顿第二定律有FA+FB=(mA+mB)a,设A、B间的作用力为N,则对B由牛顿第二定律可得N+FB=mBa,解得当t=4s时N=0,A、B两物体开始分离,此后B做匀加速直线运动,而A做加速度逐渐减小的加速运动,当t=4.5s时,A物体的加速度为零而速度不为零,t>4.5s后,A所受合外力反向,即A、B的加速度方向相反,当t<4s时,A、B的加速度均为代入数据可得A物体3s末时的加速度是初始时刻的,故选项A、B、D正确。

3.[动力学中的极值问题]如图所示,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与斜面夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?04考点四滑块—滑板模型[方法模型类]1.模型特点:

涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。1.模型特点:

涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。2.摩擦力方向的特点

(1)若两个物体同向运动,且两个物体“一快一慢”,则“快”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为阻力,“慢”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为动力。1.模型特点:

涉及两个物体,并且物体间存在相对滑动。2.摩擦力方向的特点

(1)若两个物体同向运动,且两个物体“一快一慢”,则“快”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为阻力,“慢”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为动力。

(2)若两个物体反向运动,则每个物体受到的另一个物体对它的摩擦力均为阻力。3.运动特点

(1)滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中,若滑块和滑板同向运动,位移大小之差等于板长;反向运动时,位移大小之和等于板长。设板长为L,滑块位移大小为x1,滑板位移大小为x2同向运动时:如图甲所示,L=x1-x2

反向运动时:如图乙所示,L=x1+x2(2)若滑块与滑板最终相对静止,则它们的末速度相等。

[典例](2017·全国卷Ⅲ)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。求:(1)B与木板相对静止时,木板的速度;(2)A、B开始运动时,两者之间的距离。

[解析](1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1。在滑块B与木板达到共同速度前有

f1=μ1mAg ①

f2=μ1mBg ②

f3=μ2(m+mA+mB)g ③由牛顿第二定律得f1=mAaA

f2=mBaB

f2-f1-f3=ma1 ⑥设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1。由运动学公式有v1=v0-aBt1 ⑦

v1=a1t1 ⑧联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得

v1=1m/s。 ⑨(2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为sB=v0t1-aBt12 ⑩设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2。对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有f1+f3=(mB+m)a2 ⑪由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2。设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2,则由运动学公式,对木板有v2=v1-a2t2 ⑫对A有v2=-v1+aAt2 ⑬在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为s1=v1t2-a2t22 ⑭在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为

sA=v0(t1+t2)- ⑮A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时,两者之间的距离为s0=sA+s1+sB

⑯联立以上各式,并代入数据得s0=1.9m。 ⑰(也可用如图所示的速度—时间图线求解)对A有v2=-v1+aAt2 ⑬在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为s1=v1t2-a2t22 ⑭在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为

sA=v0(t1+t2)- ⑮A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同。因此A和B开始运动时,两者之间的距离为s0=sA+s1+sB

⑯联立以上各式,并代入数据得s0=1.9m。 ⑰(也可用如图所示的速度—时间图线求解)求解滑块—滑板模型问题的方法技巧求解滑块—滑板模型问题的方法技巧

(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势),根据相对运动(或相对运动趋势)情况,确定物体间的摩擦力方向。

求解滑块—滑板模型问题的方法技巧

(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势),根据相对运动(或相对运动趋势)情况,确定物体间的摩擦力方向。

(2)正确地对各物体进行受力分析,并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度,结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况。求解滑块—滑板模型问题的方法技巧

(1)弄清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势),根据相对运动(或相对运动趋势)情况,确定物体间的摩擦力方向。

(2)正确地对各物体进行受力分析,并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度,结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况。

(3)速度相等是这类问题的临界点,此时往往意味着物体间的相对位移最大,物体的受力和运动情况可能发生突变。

1.[水平面光滑的滑块—滑板模型]如图所示,质量M=8kg的小车静止在光滑水平面上,在小车右端施加一水平拉力F=8N。当小车速度达到1.5m/s时,在小车的右端由静止轻放一大小不计、质量m=2kg的物体,物体与小车间的动摩擦因数μ=0.2,小车足够长。从物体放上小车开始经t=1.5s的时间,物体相对地面的位移为(g取10m/s2) (

)

A.1mB.2.1m

C.2.25m D.3.1m

2.[水平面粗糙的滑块—滑板模型]如图所示,一长木板在水平地

面上运动,在某时刻(t=0)将一相

对于地面静止的物块轻放到木板上。已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。在物块放到木板上之后,木板运动的速度—时间图像可能是图中的(

)3.[多个板块的组合模型]如图所示,水平地面上依次

排放两块完全相同的木板,长度

均为l=2m,质量均为m2=1kg,一质量为m1=1kg的物体(可视为质点)以v0=6m/s的速度冲上A木板的左端,物体与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。(最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,g取10m/s2)

(1)若物体滑上木板A时,木板不动,而滑上木板B时,木板B开始滑动,求μ1应满足的条件;

(2)若μ1=0.5,求物体滑到木板A末端时的速度和在木板A上运动的时间。解析:(1)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得μ1m1g≤μ2(m1+2m2)g;若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得

μ1m1g>μ2(m1+m2)g,联立两式,代入数据得0.4<μ1≤0.6。(2)若μ1=0.5,则物体在木板A上滑动时,木板A不动。设物体在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得μ1m1g=m1a1,设物体滑到木板A末端时的速度为v1,由运动学公式得v12-v02=-2a1l,设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得v1=v0-a1t,代入数据得v1=4m/s,t=0.4s。解析:(1)若滑上木板A时,木板不动,由受力分析得μ1m1g≤μ2(m1+2m2)g;若滑上木板B时,木板B开始滑动,由受力分析得

μ1m1g>μ2(m1+m2)g,联立两式,代入数据得0.4<μ1≤0.6。(2)若μ1=0.5,则物体在木板A上滑动时,木板A不动。设物体在木板A上做减速运动时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律得μ1m1g=m1a1,设物体滑到木板A末端时的速度为v1,由运动学公式得v12-v02=-2a1l,设在木板A上运动的时间为t,由运动学公式得v1=v0-a1t,代入数据得v1=4m/s,t=0.4s。三查缺漏——盲点·短板·妙法传送带问题因试题难度较大,近几年较少考查,但作为一个与现实生活息息相关的问题,能很好地考查考生学以致用的能力,其命题潜在价值不可忽视。本内容以难点深化的方式呈现,供学有余力的考生自主选用。1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

2.解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

2.解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。

(1)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物<v带,则传送带对物块的摩擦力为动力,物块做加速运动。1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

2.解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。

(1)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物<v带,则传送带对物块的摩擦力为动力,物块做加速运动。

(2)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物>v带,则传送带对物块的摩擦力为阻力,物块做减速运动。1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

2.解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。

(1)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物<v带,则传送带对物块的摩擦力为动力,物块做加速运动。

(2)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物>v带,则传送带对物块的摩擦力为阻力,物块做减速运动。

(3)若物块速度与传送带的速度方向相反,传送带对物块的摩擦力为阻力,物块减速;当物块速度减为零后,传送带对物块的摩擦力为动力,物块做反向加速运动。1.两类问题:传送带问题包括水平传送带和倾斜传送带两类问题。

2.解题关键:关键在于对传送带上的物块所受的摩擦力进行正确的分析判断。

(1)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物<v带,则传送带对物块的摩擦力为动力,物块做加速运动。

(2)若物块速度与传送带的速度方向相同,且v物>v带,则传送带对物块的摩擦力为阻力,物块做减速运动。

(3)若物块速度与传送带的速度方向相反,传送带对物块的摩擦力为阻力,物块减速;当物块速度减为零后,传送带对物块的摩擦力为动力,物块做反向加速运动。

(4)若v物=v带,看物块有没有加速或减速的趋势,若物块有加速的趋势,则传送带对物块的摩擦力为阻力;若物块有减速的趋势,则传送带对物块的摩擦力为动力。(1)v0=v时,一直匀速(2)v0<v时,可能一直加速,

也可能先加速再匀速(3)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(1)传送带较短时,一直减速(1)v0=v时,一直匀速(2)v0<v时,可能一直加速,

也可能先加速再匀速(3)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)传送带较长时,先减速后返回①v0≤v时,返回速度为v0②v0>v时,返回速度为v(1)可能一直加速(1)传送带较短时,一直减速(1)v0=v时,一直匀速(2)v0<v时,可能一直加速,

也可能先加速再匀速(3)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)传送带较长时,先减速后返回①v0≤v时,返回速度为v0②v0>v时,返回速度为v(2)可能先加速后匀速(1)可能一直加速(1)可能一直加速(1)传送带较短时,一直减速(1)v0=v时,一直匀速(2)v0<v时,可能一直加速,

也可能先加速再匀速(3)v0>v时,可能一直减速,也可能先减速再匀速(2)传送带较长时,先减速后返回①v0≤v时,返回速度为v0②v0>v时,返回速度为v(2)可能先加速后匀速(2)可能先加速后

匀速(3)可能先以a1加速,后以a2加速(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速,后以a2加速(4)可能一直匀速(5)可能先减速后匀速(6)可能一直减速(1)可能一直加速(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速,后以a2加速(4)可能一直匀速(5)可能先减速后匀速(6)可能一直减速(2)可能一直匀速(3)可能一直减速(4)可能先减速后返回①v0≤v时,返回速度为v0②v0>v时,返回速度为v

[例1]如图所示,水平传送带

沿顺时针方向以恒定速率v0匀速转

动,传送带的右侧上方固定一挡

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