浙江省2021版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律题型探究课三牛顿运动定律的综合应用教案 1 13页

题型探究课三　牛顿运动定律的综合应用 ‎　超重与失重现象 ‎【题型解读】‎ ‎1．对超重和失重的理解 ‎(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)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失．‎ ‎(3)尽管物体的加速度不是竖直方向，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)尽管整体没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．判断超重和失重的方法 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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态 从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态 从速度变化的角度判断 ‎(1)物体向上加速或向下减速时，超重 ‎(2)物体向下加速或向上减速时，失重 ‎　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．‎ ‎【题组过关】‎ ‎1．(2018·4月浙江选考)如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作．下列F－t图象能反映体重计示数随时间变化的是(　　)‎ 13‎ 解析：选C.下蹲时先加速下降，后减速下降，故先失重，后超重，F先小于重力，后大于重力，C正确．‎ ‎2．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，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所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　　)‎ 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 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 解析：选D.由题知体重计的示数为40 kg时，人对体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有变化，A错误；由牛顿第三定律知，B错误；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，C错误；由牛顿第二定律mg－FN＝ma可知a＝，方向竖直向下，D正确．‎ ‎　动力学观点在连接体中的应用 ‎【题型解读】‎ ‎1．多个相互关联的物体由细绳、细杆或弹簧等连接或叠放在一起，构成的物体系统称为连接体．常见的连接体如下：‎ ‎(1)弹簧连接体 13‎ ‎(2)物物叠放连接体 ‎(3)轻绳连接体 ‎(4)轻杆连接体 ‎2．连接体的运动特点 ‎(1)轻绳：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等．‎ ‎(2)轻杆：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比．‎ ‎(3)轻弹簧：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等．‎ ‎3．连接体问题的分析方法 适用条件 注意事项 优点 整体法 系统内各物体保持相对静止，即各物体具有相同的加速度 只分析系统外力，不分析系统内各物体间的相互作用力 便于求解系统受到的外加作用力 隔离法 ‎(1)系统内各物体加速度不相同 ‎(2)要求计算系统内物体间的相互作用力 ‎(1)求系统内各物体间的相互作用力时，可先用整体法，再用隔离法 ‎(2)加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法分析 便于求解系统内各物体间的相互作用力 13‎ ‎【典题例析】‎ ‎　如图所示，一块足够长的轻质长木板放在光滑水平地面上，质量分别为mA＝1 kg和mB＝2 kg的物块A、B放在长木板上，A、B与长木板间的动摩擦因数均为μ＝0.4，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．现用水平拉力F拉A，取重力加速度g＝10 m/s2.改变F的大小，B的加速度大小可能为(　　)‎ A．1 m/s2　　　　　　　　 B．2.5 m/s2‎ C．3 m/s2 D．4 m/s2‎ ‎[解析]　A、B放在轻质长木板上，长木板质量为0，所受合力始终为0，即A、B所受摩擦力大小相等．由于A、B受到长木板的最大静摩擦力的大小关系为fAmax 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 解析：选BCD.A、B间的最大静摩擦力为2μmg，B和地面之间的最大静摩擦力为μmg，对A、B整体，只要F＞μmg，整体就会运动，选项A错误；当A对B的摩擦力为最大静摩擦力时，A、B将要发生相对滑动，故A、B一起运动的加速度的最大值满足2μmg－μmg＝mamax，B运动的最大加速度amax＝μg，选项D正确；对A、B整体，有F－μmg＝3mamax，则F＞3μmg时两者会发生相对运动，选项C正确；当F＝μmg 时，两者相对静止，一起滑动，加速度满足F－μmg＝3ma，解得a＝μg，选项B正确．‎ ‎2．(2020·嘉兴检测)如图所示，木块A的质量为m，木块B的质量为M，叠放在光滑的水平面上，A、B之间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现用水平力F作用于A，则保持A、B相对静止的条件是F不超过(　　)‎ A．μmg　　　　　　　　　 B．μMg C．μmg D．μMg 解析：选C.由于A、B相对静止，以整体为研究对象可知F＝(M＋m)a；若A、B即将相对滑动，以物体B为研究对象可知μmg＝Ma，联立解得F＝μmg，选项C正确．‎ ‎　传送带问题的分析技巧 ‎【知识提炼】‎ 13‎ ‎1．模型特征 ‎(1)水平传送带模型 情景 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)v0>v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，当v0gsin θ 解析：选A.开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和沿传送带向下的摩擦力，由牛顿第二定律可知，mgsin θ＋μFN＝ma，FN＝mgcos θ，解得a＝gsin θ＋μgcos θ，故B项错误；粮袋加速到与传送带相对静止时，若mgsin θ>μmgcos θ，即当μμ1mg＝0.3×1×10 N＝3 N 假设A、B之间不发生相对滑动，则 对A、B整体：F＝(M＋m)a 对A：fAB＝Ma 解得：fAB＝2.5 N 因fABt2 D．无法判断t1与t2的大小 解析：选A.设滑梯与水平面的夹角为θ，则 第一次时a1＝＝gsin θ－μgcos θ，‎ 第二次时a2＝ ‎＝gsin θ－μgcos θ，所以a1＝a2，与质量无关．‎ 又x＝at2，t与m也无关，A正确．‎ ‎4．一个物块置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F随时间t 13‎ 变化的关系如图(a)所示，速度v随时间t变化的关系如图(b)所示．取g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)1 s末物块所受摩擦力的大小f1；‎ ‎(2)物块在前6 s内的位移大小x；‎ ‎(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.‎ 解析：(1)从题图(a)中可以读出，当t＝1 s时，‎ f1＝F1＝4 N；‎ ‎(2)由题图(b)知物块在前6 s内的位移大小 x＝ m＝12 m；‎ ‎(3)从题图(b)中可以看出，在t＝2 s至t＝4 s的过程中，物块做匀加速运动，加速度大小为 a＝＝ m/s2＝2 m/s2‎ 由牛顿第二定律得F2－μmg＝ma，F3＝f3＝μmg 所以m＝＝ kg＝2 kg μ＝＝＝0.4.‎ 答案：(1)4 N　(2)12 m　(3)0.4‎ 13‎