复习课件浙江2021高考物理二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课件第3讲 牛顿运动定律的综合应用知识内容考试要求考情播报牛顿运动定律应用d考查频次:10卷0考。【知识梳理自查】一、超重和失重必备知识·自主排查【情境转换】小丁同学在地面上最多能举起60kg的重物,重力加速度g取10m/s2,小丁同学站在正以加速度5m/s2上升的升降机中,能举起的最大重物质量变化吗?最多能举起多大质量的重物?提示:变化 小丁同学在地面上最多能举起60kg的重物,可知小丁对重物竖直方向的最大作用力F=600N,对重物应用牛顿第二定律有F-m1g=m1a,解得m1=40kg。二、整体法与隔离法【情境转换】如下图,光滑水平面上在外力F的作用下,质量分别为mA、mB的两物体A、B保持相对静止一起向右加速运动,那么A、B间的摩擦力为多大。提示:对A和B整体,F=(mA+mB)a,隔离A,f=mAa,解得f=F【小题速诊速纠】1.判一判(1)超重就是物体的重力变大的现象。( )(2)失重时物体的重力小于mg。( )(3)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。( )(4)加速上升的物体处于超重状态。( )(5)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。( )(6)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法。( )提示:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√2.练一练(1)如下图,苹果自空中竖直落入深水中,到达某一深度后又返回到水面,以下说法正确的选项是( )A.苹果在空中下落时处于“超重〞状态B.苹果落入水中后“重力〞变小了C.苹果在水中向下运动时处于“超重〞状态D.苹果在水中向上运动时处于“失重〞状态【解析】选C。苹果在空中下落时加速度向下,处于“失重〞状态,选项A错误;苹果在水中下落时加速度向上,处于“超重〞状态,选项C正确;苹果在水中上升时加速度向上,处于“超重〞状态,选项D错误;超重和失重物体所受重力没有变化,只是“视重〞变化,苹果在整个运动过程中“重力〞没变,选项B错误。(2)如下图,用水平恒力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动。现在中间的B物体上突然附上一小物块,使它随B物体一起运动,且原拉力F不变。那么附上小物块后,对两段绳的拉力Ta和Tb的变化情况判断正确的选项是( )A.Ta增大 B.Ta变小 C.Tb增大 D.Tb不变【解析】选A。附上小物块后,研究整体可得加速度减小,研究A物体可得Ta增大,研究C物体可得Tb减小,选项A正确。考点1 对超重和失重的理解(b)【典例考题研析】【典例1】在印尼雅加达亚运会上,中国撑杆跳运发动李玲获得撑杆跳金牌,图为她在比赛中的几个画面。以下说法中正确的选项是( )A.她在助跑过程中,一定做匀加速直线运动B.她在上升过程中,处于失重状态C.她在下落过程中,处于失重状态D.她过最高点时的速度为零关键能力·层级突破【解题思路】解答此题应注意以下几点【解析】选C。她在助跑过程中,可能做变加速直线运动,不一定做匀加速直线运动,A错误;她在上升过程中,受到杆子的作用力,加速度先向上后向下,所以先处于超重状态后处于失重状态,B错误;她在下落过程中,向下做加速运动,加速度向下,处于失重状态,C正确;如果她过最高点时的速度为零,接下来将做自由落体运动,但运动轨迹是曲线,说明在最高点还有水平速度,D错误。综上所述,此题正确
答案
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为C。【精练题组通关】1.(2021·山东等级考)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移s与时间t的关系图像如下图。乘客所受支持力的大小用FN
表
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示,速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的选项是( )A.0～t1时间内,v增大,FN>mgB.t1～t2时间内,v减小,FN
mg【解析】选D。由s-t图像的斜率表示速度可知,在0～t1时间内速度增加,即乘客加速下降,乘客的加速度竖直向下,所以乘客处于失重状态,那么FNmg,C错误、D正确。应选D。2.(2021·杭州模拟)人在平地上静止站立时,受到的支撑力等于人的重力。做原地纵跳时,在快速下蹲和蹬伸的过程中,人体受到的支撑力发生变化(如图,G为重力,F为支撑力)。以下曲线能正确反映该变化的是( )【解析】选D。人腾空时支撑力为零,故A、C项错误,人在快速下蹲和蹬伸的过程中,加速度先向下,再向上,即先失重,再超重,故支撑力先小于重力,然后大于重力,故B错误,D正确。【加固训练】1.如下图,木箱顶端固定一竖直放置的弹簧,弹簧下方有一物块,木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。假设在某段时间内,物块对箱底刚好无压力,那么在此段时间内,木箱的运动状态可能为( )A.减速下降 B.加速上升C.物块处于失重状态D.物块处于超重状态【解析】选C。木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力,此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态。物块对箱底刚好无压力时,重力、弹簧弹力不变,其合力竖直向下,所以系统的加速度向下,物块处于失重状态,可能加速下降,故C对。2.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的标准动作是两手正握单杠,由悬垂开始,上拉时,下颚须超过单杠面;下放时,两臂放直,不能曲臂(如下图)。这样上拉下放,重复动作,到达锻炼臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动作时人的受力,以下判断正确的选项是( )A.上拉过程中,人受到两个力的作用B.上拉过程中,单杠对人的作用力大于人的重力C.下放过程中,单杠对人的作用力小于人的重力D.下放过程中,人只受到一个力的作用【解析】选A。在上拉过程中,人受到重力和单杠对人的作用力,A正确;上拉过程中,要先加速,后减速,即先超重,后失重,单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B错误;同理,下放过程中,单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力,C错误;下放的过程中,单杠对人有作用力,人不可能只受到一个力的作用,D错误。考点2 整体法和隔离法解决连接体问题(d)【典例考题研析】【典例2】(2021·江苏卷)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路〞,为国际抗疫奉献了中国力量。某运送防疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成,在车头牵引下,列车沿平直轨道匀加速行驶时,第2节对第3节车厢的牵引力为F。假设每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等,那么倒数第3节对倒数第2节车厢的牵引力为( )A.F B.C.D.【解题思路】解答此题应注意以下两点关键点(1)分析第2节对第3节车厢的拉力时,选后38节车厢为研究对象。(2)分析倒数第3节对倒数第2节车厢的拉力时,选后两节车厢为研究对象。【解析】选C。根据题意可知第2节车厢对第3节车厢的牵引力为F,因为每节车厢质量相等,阻力相同,以后面38节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律有F-38f=38ma。设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F1,以最后两节车厢为研究对象,根据牛顿第二定律有F1-2f=2ma,联立解得F1=。应选C。【总结提升】涉及整体法和隔离法的具体类型(1)通过滑轮和绳的连接体问题:假设要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法。绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法。(2)水平面上的连接体问题:这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止,即具有相同的加速度。解题时,一般整体法、隔离法交替应用。(3)斜面体与上面物体组成的系统的问题:当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析。【精练题组通关】1.(易错专练:连接体问题的分析方法)如下图,光滑水平面上,水平恒力F拉小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ。那么在运动过程中( )A.木块受到的摩擦力大小一定为μmgB.木块受到的合力大小为FC.小车受到的摩擦力大小为D.小车受到的合力大小为(m+M)a【解析】选C。把小车和木块看成一个整体,根据牛顿第二定律得a=;木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得f=ma=,不一定等于μmg,A错误;对木块运用牛顿第二定律得F合=ma=小于F,B错误;根据牛顿第三定律可得小车受到的摩擦力大小为f′=f=,C正确;对小车运用牛顿第二定律得F车合=Ma,D错误。应选C。2.(2021·金华模拟)如下图,一人用钳碗夹夹住圆柱形茶杯,在手竖直向上的力F作用下,夹子和茶杯相对静止,并一起向上运动。夹子和茶杯的质量分别为m、M,假设夹子与茶杯两侧间的静摩擦力在竖直方向上,夹子与茶杯两侧间的弹力在水平方向上,最大静摩擦力均为f,那么以下说法正确的选项是( )A.人加大夹紧钳碗夹的力,使茶杯向上匀速运动,那么夹子与茶杯间的摩擦力增大B.当夹紧茶杯的夹子往下稍微移动一段距离,使夹子的顶角张大时,仍使茶杯匀速上升,人的作用力F将变小C.当人加速向上提茶杯时,作用力可以到达的最大值是D.无论人提着茶杯向上向下做怎样的运动,假设茶杯与夹子间不移动,那么人的作用力F=(M+m)g【解析】选C。无论人手夹紧还是夹子下移使夹子顶角变化,茶杯向上匀速运动时,茶杯处于平衡状态,合力为零。故F=(M+m)g2f静=Mg摩擦力不变,故A、B错误;当向上加速时,茶杯所受的摩擦力到达最大静摩擦力时,力F的值最大,那么有2f-Mg=MaF-(M+m)g=(M+m)a联立解得F=,故C正确;当茶杯的运动状态改变,如向上匀加速运动时,F大于(M+m)g,故D错误。应选C。3.如下图,质量为M,中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上,光滑槽内有一质量为m的小铁球,现用一水平向右的推力F推动凹槽,小铁球与光滑凹槽相对静止时,凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α角。那么以下说法正确的是( )A.小铁球受到的合外力方向水平向左B.凹槽对小铁球的支持力为C.系统的加速度为a=gtanαD.推力F=Mgtanα【解析】选C。根据小铁球与光滑凹槽相对静止可知,系统有向右的加速度,小铁球受到的合外力方向水平向右,凹槽对小铁球的支持力为,选项A、B错误。小铁球所受合外力为mgtanα,加速度为a=gtanα,推力F=(m+M)gtanα,选项C正确、D错误。
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