2014高三一轮复习 3-3 牛顿运动定律的综合应用

考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练第3讲牛顿运动定律的综合应用考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【思维驱动】下列实例属于超重现象的是()．A．汽车驶过拱形桥顶端时B．火箭点火后加速升空时C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时D．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时超重和失重Ⅰ(考纲要求)考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析发生超重现象时，物体的加速度方向竖直向上．汽车驶过拱形桥顶端时，其向心加速度竖直向下指向圆心，汽车处于失重状态，A错误；火箭点火后加速升空，加速度竖直向上，处于超重状态，B正确；跳水运动员离开跳板向上运动时，只受重力，运动员处于完全失重状态，C错误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状态，D错误．答案B考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【知识存盘】1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有的加速度．大于向上考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝，方向竖直向下．小于向下等于零g考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练1.2．物体处于超重或失重状态，由加速度的方向决定，与速度方向无关．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【思维驱动】如图3-3-1所示，在倾角为θ＝30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态．现开始用一沿斜面方向的力F拉物块A使之向上做匀加速运动，当物块B刚要离开C时F的大小恰为2mg.求从F开始作用到物块B刚要离开C的时间．牛顿运动定律的应用(二)Ⅱ(考纲要求)图3-3-1考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析令x1表示未加F时弹簧的压缩量，由胡克定律和牛顿第二定律可知：mgsin30°＝kx1，令x2表示B刚要离开C时弹簧的伸长量，a表示此时A的加速度，由胡克定律和牛顿第二定律可知kx2＝mgsin30°，F－mgsin30°－kx2＝ma，将F＝2mg和θ＝30°代入以上各式，又由x1＋x2＝12at2，解得t＝2mk.答案2mk考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【知识存盘】1．动力学中的临界与极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界值出现．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练2．发生临界问题的条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力N＝.(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到．0最大值考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：T＝.(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大；合外力最小时，具有最小．当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值.0加速度加速度考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练考点一对超重、失重的理解知识点理解要点超重加速度方向向上，F视F实＝mg失重加速度方向向下，F视F实＝mg完全失重加速度方向竖直向下，a＝g考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【典例1】用力传感器悬挂一钩码沿竖直方向由静止开始运动．如图3-3-2所示，图中实线是传感器记录的拉力大小的变化情况，则()．图3-3-2考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练A．钩码的重力约为4NB．钩码的重力约为3NC．A、B、C、D四段图线中，钩码处于超重状态的是A、D，失重状态的是B、CD．A、B、C、D四段图线中，钩码处于超重状态的是A、B，失重状态的是C、D解析由于初始状态物体静止，所以钩码的重力大小等于拉力，从题图中可读出拉力约为4N，故A正确、B错误；由“超重时拉力大于重力、失重时拉力小于重力”可知，C正确、D错误．答案AC考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【变式跟踪1】(2012·北京西城区期末)如图3-3-3所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动．下列各种情况中，体重计的示数最大的是()．A．电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0m/s2B．电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0m/s2C．电梯匀减速下降，加速度的大小为0.5m/s2D．电梯匀加速下降，加速度的大小为0.5m/s2图3-3-3考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析当电梯匀减速上升或匀加速下降时，电梯处于失重状态，设人受到体重计的支持力为N，体重计示数大小即为人对体重计的压力N′.由牛顿运动定律可得mg－N＝ma，N＝N′＝m(g－a)；当电梯匀加速上升或匀减速下降时，电梯处于超重状态，设人受到体重计的支持力为N1，人对体重计的压力N1′.由牛顿运动定律可得N1－mg＝ma，N1＝N1′＝m(g＋a)，代入具体数据可得B正确．答案B考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练借题发挥从四个角度理解超重和失重1．重力的角度：物体处于超重或失重状态时，重力没有变化，仍为mg.2．拉力(支持力)的角度：物体处于超重或失重状态时，竖直向上的拉力(支持力)不再等于重力，超重时大于重力，失重时小于重力，完全失重时等于零．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练3．加速度的角度：物体处于超重或失重状态时，竖直方向具有加速度，超重时方向向上，失重时方向向下，完全失重时a＝g.4．速度的角度：物体处于超重状态时，速度方向可以向上(加速运动)，也可以向下(减速运动)；物体处于失重状态时，速度方向可以向上(减速运动)，也可以向下(加速运动)．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练备课札记考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练考点二牛顿第二定律与图象的综合应用【典例2】(2012·安徽卷，22)质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的vt图象如图3-3-4所示．球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34.设球受到的空气阻力大小恒为f，取g＝10m/s2，求：(1)弹性球受到的空气阻力f的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.图3-3-4考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析(1)由vt图象可知，小球下落过程的加速度为a1＝ΔvΔt＝4－00.5m/s2＝8m/s2根据牛顿第二定律得mg－f＝ma1，弹性球受到的空气阻力f＝mg－ma1＝(0.1×10－0.1×8)N＝0.2N.(2)小球第一次反弹后的速度v1＝34×4m/s＝3m/s，根据牛顿第二定律得弹性球上升的加速度大小为a2＝mg＋fm＝0.1×10＋0.20.1m/s2＝12m/s2，根据v2t－v20＝2ah，得弹性球第一次反弹的高度，h＝v212a＝322×12m＝0.375m.答案(1)0.2N(2)0.375m考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【变式跟踪2】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变化的关系如图3-3-5(a)所示，速度v随时间t变化的关系如图(b)所示．取g＝10m/s2，求：(a)(b)图3-3-5考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练(1)1s末物块所受摩擦力的大小Ff1；(2)物块在前6s内的位移大小x；(3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ.考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析(1)从题图(a)中可以读出，当t＝1s时，Ff1＝F1＝4N(2)由题图(b)知物块在前6s内的位移大小x＝2＋4×42m＝12m(3)从题图(b)中可以看出，在t＝2s至t＝4s的过程中，物块做匀加速运动，加速度大小为a＝ΔvΔt＝42m/s2＝2m/s2由牛顿第二定律得F2－μmg＝ma，F3＝Ff3＝μmg所以m＝F2－F3a＝12－82kg＝2kg，μ＝F3mg＝82×10＝0.4答案(1)4N(2)12m(3)0.4考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练阅卷教师叮咛1．牛顿第二定律与图象的综合问题是高考的重点和热点动力学中常见的有aF、a1m、Ft、vt、st图象等，抓住图象的斜率、截距、面积、交点、拐点等信息，结合牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练2．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)不注意坐标原点是否从零开始．(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义．(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练借题发挥求解图象问题的思路考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练备课札记考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练考点三动力学中的临界问题【典例3】(2012·重庆卷，25)某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛距离为s.比赛时，某同学将球置于球拍中心，以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v0时，再以v0做匀速直线运动跑至终点．整个过程中球一直保持在球拍中心不动．比赛中，该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0，如图3-3-6所示．设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g.图3-3-6考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练(1)求空气阻力大小与球速大小的比例系数k；(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式；(3)整个匀速跑阶段，若该同学速度仍为v0，而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变，不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落，求β应满足的条件．考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练解析(1)在匀速运动阶段，有mgtanθ0＝kv0得k＝mgtanθ0v0.(2)加速阶段，设球拍对球的支持力为N′，有N′sinθ－kv＝ma，N′cosθ＝mg，得tanθ＝ag＋vv0tanθ0.考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练(3)以速度v0匀速运动时，设空气阻力与重力的合力为F，有F＝mgcosθ0，球拍倾角为θ0＋β时，空气阻力与重力的合力不变，设球沿球拍面下滑的加速度大小为a′，有Fsinβ＝ma′，设匀速跑阶段所用时间为t，有t＝sv0－v02a，球不从球拍上掉落的条件12a′t2≤r，得sinβ≤2rcosθ0gsv0－v02a2.答案见解析考纲自主研读考点互动探究高考高分技巧随堂基础演练活页限时训练【变式跟踪3】如图3-3-7所示，水平面上质量均为4kg的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态．现用一竖直向上的力F拉动木块A，使木块A向上做加速度为5m/s2的匀加速直线运动．选定A的