牛顿运动定律的综合应用（一）-高中物理一轮复习提升素养导学案

第13讲牛«(运动定律的除合应用一

="明确H标确定方向

1.掌握超重、失重的概念，会分析有关超重、失重的问题.

2掌握整体隔离法在动力学问题

【知识回归】回归课本夯实基础

第一部分基础知以梳理

1.实重和视重

(D实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。

(2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。

此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。

2.超重、失重和完全失重的对比

名称超重失重完全失重

现象视重大于实重视重小于实重视重等于0

物体竖直向下的加速度等于

产生条件物体的加速度向上物体的加速度向下

g

对应运动自由落体运动、竖直上抛运

加速上升或减速下降加速下降或减速上升

情境动、宇宙航行

第二部分重难点辨析

一、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，而在于物体具有向上的加速度还是

向卜.的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。

(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。此时，平常

一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。

二.整体法与隔离法在动力学问题中的应用

1.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)。

2.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。

3.整体法、隔离法的交替运用

若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求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”

【典例分析】精选例题提卷素养

【例1】如图甲，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立

回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化情况如图乙，则

起立过程传感器受到的拉力随时间变化情况可能是()

甲

例1【答案】C

【详解】卜蹲过程，钩码先向卜加速再向卜减速，则加速度方向先向卜.后向上，则钩码先处于失重状态，

再处于超重状态，传感器受到的拉力先小于钩码的重力再大于钩码的重力。

起立过程，钩码先向上加速再向二减速，则加速度方向先向上后向下，则钩码先处于超重状态，再处于失

重状态，传感器受到的拉力先大于钩码的重力再小于钩码的重力。

故选C。

甲乙

A.当电梯处于超重状态时，速度一定向下

B.当等效重力加速度8。等于。时，电梯处于平衡状态

C.对乙图，小球在最低点时的加速度为g

例2【答案】D

【详解】A.由题意知，当电梯处于超重状态时，加速度向上，可能向上加速也可能向下减速，速度可能向

上也可能向下，故A错误；

可得

电梯和人的加速度为重力加速度，人和电梯处于完全失重状态，故B错误；

C.拉力厂的最小值为100ND.拉力厂的最小值为120N

例4【答案】BD

【详解】AB.2s后F为恒力，说明此刻为分离瞬间，此后人仅受自重以及恒力F的作用就可以做加速度不

变的运动，设初始状态弹簧压缩量为巧，分离瞬间压缩量为々，那么在静止时对人和地台整体分析有

绳子提供拉力后二者开始一起做匀加速直线运动，对整体有

分离瞬间对地台有

从弹簧压缩看到压缩量为乙的过程满足运动学方程

解得

故A正确，B错误；

CD.从②中分析可知，在分离前等号右边为定值，随着kx的变小，F必须增大，所以对应的最大压缩最为

不对应的即为F的最小值，解得

故C错误，D正确。

故选BDo

【例5】多选20.如图甲所示，光滑水平面上A、B两物块质量分别为〃?和M旦A、B两物块间动摩

擦因数为心如图乙所示，1=0时刻一水平向右恒力时作用在物块A上，经过m的时间后，改变方向水平向

左作用在物块B上，又持续了的时间。已知在整个运动阶段，A、B始终相对静止，重力加速度为g。则

下列说法中正确的是（）

A.时两物块速度达到最大

B.物块A、B先做匀加速,然后再做匀减速，l=2S时回到出发点

D.若物块A、B在匀加速和匀减速阶段，两物块静摩擦力大小分别为力、为，则力与力之和为定值

例5【答案】CD

CD.第一阶段

第二阶段

故

由以上分析可知

CD正确。

故选CDo

【巩固练习】举一反三提高能力

A.当电梯处于超重状态时，电梯一定上升

B.当电梯处于失重状态时，电梯一定下降

C.当等效重力加速度g'等于-0时，电梯处「完全失重状态

D.当等效重力加速度《等于g时，电梯处于完全失重状态

1【答案】C

【详解】AB.当电梯处于超重状态，加速度向上，可能向上加速也可能向下减速，速度可能向上也可能向

下，同理处于失重状态，加速度方向向下，但速度方向可能向上、也可能向下，故AB错误;

或

可得人和电梯处于平衡状态，故（:正确、D错误。

故选C。

2.图（。）用力传感器挂重物，图是力传感器向上运动和向下运动时，利用计算机作出的力传感器的

拉力随时间变化的曲线。通过观察，下列判断正确的是（）

A.曲线的最低点表示完全失重B.以上曲线表示超重

C.物体向上运动时只出现超重现象D.物体向下运动讨只出现失重现象

2【答案】B

【详解】A.曲线的最低点表示拉力最小，但不为零，此时受重力和拉力的作用，不表示完全失重，故A错

误；

B.MN以上曲线表示拉力大于重力，加速度方向向上，出现超重现象，故B正确：

C.物体向上减速运动时，加速度方向向下，出现失重现象，故C错误；

D.物体向下减速运动时，加速度方向向上，出现超重现象，故D错误。

故选Bo

A.水沿玻璃管做匀加速运动

B.水沿玻璃管先做匀加速运动后做匀速运动

C.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度小于细管中水的加速度

D.在粗细不同的玻璃管中的相同高度处，粗管中水的加速度大于细管中水的加速度

3【答案】C

【详解】A.设管中水的高度为h,则水的质量

由于张力为

且水处于完全失重，故

故随着水的上升，h增大，那么a减小，A错误；

B.由A分析可得，水沿玻璃管做加速度减小的加速运动，不是匀加后匀速，B错误;

故选C。

“梦天”

实验舱

长征五号B

运载火箭

甲

A.“梦天”实验舱所搭载的物体处于失重状念

B.离地升空的加速度大小约为11.6m/s2

C.从起飞开始，经过10s上升的高度约为80m

4【答案】C

【详解】A.“梦天〃实验舱和长征五号B运载火箭在分离前匀加速直线上升的过程中，具有向上的加速度,

故实验舱所搭载的物体处于超重状态，A错误；

B.由牛顿第二定律可得

解得

B错误；

C.从起飞开始，经过10s上升的高度为

即上升的高度约为80m,C正确；

D.对“梦天”实验舱由牛顿第二定律可得

解得实验舱受到长征五号B运载火箭的推力大小为

D错误。

故选C。

D.1：1

5【答案】B

【详解】匀速运动时，设每一个物块所受的摩擦力为了，质量为〃?，根据平衡条件可得

对2、3、4物块由平衡条件可得

可得

连接第3、4物块间的细绳突然断了，对1、2、3根据牛顿第二定律可得

对2、3物块根据牛顿第二定律可得

可得

可得

6【答案】A

【详解】松手后，系统运动过程中，设轻绳拉力为T，对A,由牛顿第二定律

同理，对B

联立得

故选A,

7.新闻里多次报导家长抱孩子乘坐自动感应扶梯，因为受力变化而站立不稳.自动扶梯上没有人时静止，

人踏上扶梯的水平踏板后，扶梯会自动以加速度。匀加速运动一段时间后再匀速运动.如图所示，质量为M

的母亲抱着质量为机的婴儿踏上扶梯下楼，下楼过程中母婴始终保持与扶梯相对静止，设扶梯与水平面之

间的夹角为仇关于母婴受力情况分析正确的是（）

A.电梯在匀速运动过程中，婴儿对母亲的作用力与扶梯运动方向一致

B.电梯在匀速运动过程中，踏板给母亲水平向前的摩擦力

7【答案】C

【详解】A.电梯在匀速运动过程中，婴儿受重力和支持力二力平衡，所以他对母亲的作用力是竖直向下的

压力，与扶梯运动方向不同，故A错误；

B.电梯在匀速运动过程中，母亲和婴儿整体受力平衡，重力和踏板给的支持力，不受摩擦力，故B错误;

C.电梯在加速运动过程中，对母亲和婴儿整体受力分析如图

将加速度分解到水平方向和竖直方向上，由牛顿第二定律可得

故C正确；

D.对婴儿受力分析如下图，设母亲对其作用力斜向左上与水平方向夹〃

a

mg

沿水平和竖直方向正交分解，由牛顿第二定律

联立可得

根据牛顿第三定律可知，婴儿对母亲的作用力与上式结果等大反向，故D错误。

故选C。

【详解】A与B保持相对静止，则二者向卜的加速度是相等的，根据牛顿第二定律得

解得

同理，若以A、C为研究对象，则它们共同的加速度大小也是

以A为研究对象，A受到重力、斜面体B竖直向上的支持力时，合力的方向在竖直方向上，水平方向的加

速度为

该加速度由水平方向弹簧的弹力与摩擦力的合力提供，根据牛顿第二定律有

第二次仍以A为研究对象，根据牛顿第二定律有

由以上几式解得

故选Co

【详解】设绳子拉力为F,对a、b分别应用牛顿第二定律可得

联立可得

由运动学公式可得

联立解得

故选Bo

10.如图所示，推力厂作用在物块上，物块以"g（g为重力加速度）的加速度沿光滑竖直墙面向下做匀加

速直线运动，推力尸与水平方向的夹角为30。；保持推力/大小不变，使物块匀速下滑，/与水平方向夹用

6应满足（）

、

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、

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、

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、

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、

、

10【答案】D

【详解】对物体进行受力分析，在竖直方向上，根据牛顿第二定律

而将

代人可得

若恰好匀速下滑

解得

故选Do

多选11.在直升飞机竖直降落的过程中，开始时飞机匀速降落，飞行员对座椅的压力情况如图所示，取重

力加速度大小g=10m/s2,下列说法正确的是（）

A.飞行员的质量为70kg

B.飞行员在〃时刻的加速度方向向下

C.£行员在上时刻的加速度方向向下

D.从图中可知匕行员在这两次规避障碍过程中的加速度的最大值为6m/s2

11【答案】BD

【详解】A.由题图可知,飞行员受到的重力大小为500N,则质量为50kg,A错误;

B.飞行员在“时刻对座椅的压力小于其受到的重力，合力方向向卜，加速度方向向下，B正确;

C.飞行员在f2时刻对座椅的压力大于其受到的重力，合力方向向上，加速度方向向.匕C错误;

D.由题图可知，飞行员在a时刻受到的合力最大，则有

解得

D正确。

故选BDo

八R(ms2)

2.0

2526海

0

12t/s

一2.0

12【答案】CD

B.at图像与t轴所用的面枳表示速度的变化量，所以电梯运行的最大速度为

故B错误；

C.由图可知2s内电梯做匀加速运动，2~25s内电梯做匀速运动，25~26s内电梯做匀减速运动，则电梯上

升的高度为

故C正确；

D.平均层高为

故D正确。

13【答案】BC

【详解】AB.物块，的上升过程分为两个阶段，第一阶段为在物块〃释放后，在绳子拉力的作用卜加速上升，

与此同时物块，加速下降，速率与物块〃相同，第二个阶段为物块b落地后，物块〃在自生重力的作用下减

速上升直至最高点。则第一阶段对整体由动能定理有

第二阶段对物块〃由动能定理有

联立以上两式可得

结合图像可得

可知

故A错误，B正确；

CD.要将物块。拉起，则有

对物块方，则有

可得

因此有

即

故C正确，D错误。

故选BCo

多选14.如图所示，A、B两个框同材料制成的正方体物块静止在水平地面上，二者之间不存在相互挤压,

边长之比为3：2,现将水平向右、大小为35N的推力产作用在物块A上，此时A、B之间的弹力大小为罕.，

则下列说法正确的是（）

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ/ZZ

B.若水平面光滑，仅将大小为35N的推力向左作用于物块B上，A、B之间的弹力不发生变化

C.若水平面粗糙，