2020高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 能力课1 牛顿运动定律的综合应用课件 新人教版

第三章牛顿运动定律牛顿运动定律的综合应用栏目导航123板块一考点突破板块二素养培优板块三跟踪检测考点突破记要点、练高分、考点通关板块一考点一超重和失重——自主练透|记要点|1．实重和视重(1)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：测力计所指示的数值．2．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向上的加速度．3．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有向下的加速度．4．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于0的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下．5．对超重、失重现象的理解(1)发生超重或失重现象时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)．(2)只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关．(3)即使物体的加速度不沿竖直方向，但只要在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态．(4)物体超重或失重多少由物体的质量和竖直加速度共同决定，其大小等于ma.(5)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，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等．|练高分|1.在弹跳高跷表演中，一名质量为m的演员穿着这种高跷从距地面H高处由静止落下，与水平地面撞击后反弹上升到距地面高h处．假设弹跳高跷对演员的作用力类似于弹簧的弹力，演员和弹跳高跷始终在竖直方向运动，不考虑空气阻力的影响，则该演员()A．在向下运动的过程中始终处于失重状态B．在向上运动的过程中始终处于超重状态C．在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态D．在向上运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态解析：选C演员在空中时，加速度为g，方向向下，处于失重状态；当演员落地加速时，加速度a向下，处于失重状态；落地后期减速，加速度a向上，处于超重状态；所以演员在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态，选项C正确；同理可知，演员在向上运动的过程中先处于超重状态后处于失重状态，选项D错误．2．在升降的电梯内的水平地面上放一体重计，电梯静止时，吴力同学站在体重计上，体重计的示数为60kg，电梯运动时，某一段时间吴力同学发现体重计的示数为72kg，在这段时间内下列说法正确的是()A．吴力同学所受的重力变大了B．吴力同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力C．电梯的加速度大小为15g，方向一定竖直向上D．电梯的运动方向一定竖直向上解析：选C在地球表面同一纬度重力与人的运动情况和是否受到其他力的作用无关，选项A错误；根据牛顿第三定律，压力和支持力是一对作用力和反作用力，选项B错误；体重计的示数72kg大于60kg，说明合力方向向上，根据牛顿第二定律有FN－mg＝ma，即72g－60g＝60a，a＝15g，方向向上，选项C正确；加速度向上，电梯可能加速上升，也可能减速下降，选项D错误．3.(2019届莆田六中月考)如图，斜面固定，CD段光滑，DE段粗糙，A、B两物体叠放在一起从C点由静止下滑，下滑过程中A、B始终保持相对静止，则()A．在CD段时，A受三个力作用B．在DE段时，A的加速度一定平行于斜面向上C．在DE段时，A受摩擦力方向一定沿斜面向上D．整个下滑过程中，A、B均处于失重状态解析：选C设斜面倾角为θ，在CD段，整体的加速度a＝mA＋mBgsinθmA＋mB＝gsinθ，对A，由牛顿第二定律得mAgsinθ＋fA＝mAa，解得fA＝0，则A受重力和支持力两个力作用，故A错误；在DE段，A、B系统可能沿斜面向下做匀加速直线运动，也可能做匀速直线运动，还可能向下做匀减速直线运动，加速度既可能向下，也可能向上，故B错误；设DE段物体B与斜面间的动摩擦因数为μ，在DE段，整体的加速度a＝mA＋mBgsinθ－μmA＋mBgcosθmA＋mB＝gsinθ－μgcosθ，对A，由牛顿第二定律得mAgsinθ＋fA＝mAa，解得fA＝－μmAgcosθ，方向沿斜面向上，若匀速运动，A受到静摩擦力也是沿斜面向上，如果系统沿斜面向下做匀减速直线运动，A、B系统加速度沿斜面向上，则A所受的摩擦力沿斜面向上，由以上分析可知，A受到的摩擦力方向一定沿斜面向上，故C正确；在CD段A、B加速下滑，系统处于失重状态，在DE段系统可能向下做匀减速直线运动，加速度方向沿斜面向上，A、B处于超重状态，故D错误．考点二整体法与隔离法求解动力学中的连接体问题——多维探究|记要点|1．连接体多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆联系)在一起构成的物体系统称为连接体．连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)．2．解决连接体问题的两种方法|明考向|考向一加速度相同的连接体问题【例1】(多选)如图所示，质量分别为mA、mB的两个物体A、B在水平拉力F的作用下，沿光滑水平面一起向右运动，已知mAmB，光滑动滑轮及细绳质量不计，物体A、B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，则下列说法中正确的是()A.A对B的摩擦力向左B．B对A的摩擦力向左C．A、B间的摩擦力大小为mA－mBmA＋mBFD．若A、B间的动摩擦因数为μ，要使A、B之间不发生相对滑动，则F的最大值为2μmAgmA＋mBmA－mB[解析]因为mAmB且A、B的加速度相等，故A的合外力大于B的，所以A受到的摩擦力向右，B受到的摩擦力向左，A选项正确，B选项错误；将A、B看成整体可得F＝(mA＋mB)a，对A、B分别由牛顿第二定律可得F2＋f＝mAa，F2－f＝mBa，可得f＝mA－mB2mA＋mBF，C选项错误；当f＝fmax＝μmAg时，A、B将要发生相对滑动，此时可得Fmax＝2μmAgmA＋mBmA－mB，D选项正确．[答案]AD|反思总结|(1)加速度相同的连接体问题，通常采用整体法分析，再应用牛顿第二定律列方程．(2)若需要求解物体之间的作用力，可再选取受力较少的物体，用隔离法分析.考向二加速度不同的连接体问题【例2】(2019届南通模拟)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，用通过光滑的定滑轮的细线将A与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小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，则细线中的拉力大小为()A．MgB．M(g＋a)C．(m1＋m2)aD．m1a＋μm1g[解析]以C为研究对象，有Mg－T＝Ma，解得T＝Mg－Ma，故A、B错误；以A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律可知T＝(m1＋m2)a，故C正确；A、B间为静摩擦力，根据牛顿第二定律，对B可知f＝m2a，对A可知T－f′＝m1a，f＝f′，联立解得T＝(m1＋m2)a，故D错误．[答案]C|反思总结|加速度不同的连接体(包括加速度大小相同，方向不同的情况)，一般不直接应用整体法，要采用隔离法解题．|练高分|1．(2018届天津红桥区期末)如图所示，A、B两物块的质量分别为m和M，把它们一起从光滑斜面的顶端由静止开始下滑；已知斜面的倾角为θ，斜面始终保持静止．则在此过程中物块B对物块A的压力为()A.MgsinθB．MgcosθC．0D．(M＋m)gsinθ解析：选C对A、B组成的整体受力分析可知，整体受重力、支持力而做匀加速直线运动；由牛顿第二定律可知，a＝m＋Mgsinθm＋M＝gsinθ；则再对B由牛顿第二定律可知，F合＝Ma＝Mgsinθ；合力等于B的重力沿斜面向下的分力；故说明A、B间没有相互作用力，故A、B、D错误，C正确．2．质量为2kg的木板B静止在水平面上，可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板，如图甲所示．A和B经过1s达到同一速度，之后共同减速直至静止，A和B的v­t图象如图乙所示，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)A与B上表面之间的动摩擦因数μ1；(2)B与水平面间的动摩擦因数μ2；(3)A的质量．解析：(1)由图象可知，A在0～1s内的加速度a1＝v1－v0t1＝－2m/s2对A由牛顿第二定律得－μ1mg＝ma1，解得μ1＝0.2.(2)由图象知，A、B在1～3s内的加速度a3＝v3－v1t2＝－1m/s2，对A、B整体由牛顿第二定律得－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a3，解得μ2＝0.1.(3)由图可知B在0～1s内的加速度a2＝v1－0t1＝2m/s2对B由牛顿第二定律得μ1mg－μ2(M＋m)g＝Ma2代入数据解得m＝6kg.答案：(1)0.2(2)0.1(3)6kg考点三动力学中的临界、极值问题——多维探究|记要点|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．|明考向|考向一接触与脱离的临界问题【例1】(多选)(2019届湖南省衡阳市第一中学月考)如图所示，轻弹簧的一端固定在倾角为θ＝30°的光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，质量为35m的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从某时刻开始，对b施加沿斜面向上的外力F，使b始终做匀加速直线运动．经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0，弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.则()A．弹簧的劲度系数k＝4mg5x0B．弹簧恢复原长时物块a、b恰好分离C．物块b的加速度为g5D．拉力F的最小值为425mg[解析]对整体分析，根据平衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡，则有：kx0＝m＋35mgsinθ，解得k＝m＋35mgsinθx0＝4mg5x0，故A正确；由题意可知，b经两段相等的时间位移为x0，由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知：x1x0＝14，说明当形变量为x2＝x0－x1＝3x04时二者分离，故B错误；对m分析，因分离时a、b间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知：kx2－mgsinθ＝ma，联立解得a＝g10，故C错误；分离前对整体分析可知，由牛顿第二定律有F＋kΔx－m＋35mgsinθ＝m＋35ma，则有刚开始运动时拉力F的最小，F的最小值Fmin＝425mg；分离后对b分析可知，由牛顿第二定律有F－35mgsinθ＝35ma，解得F＝925mg，所以拉力F的最小值为425mg，故D正确．故选AD.[答案]AD|反思总结|(1)两接触的物体分离之前的速度和加速度均相同．(2)两物体分离瞬间的速度和加速度仍相同，但物体间的作用力为零.考向二叠加体系统中的临界极值问题【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12μ.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F2μmg时，A、B都相对地面静止B．当F＝52μmg时，A的加速度为13μgC．当F3μmg时，A相对B滑动D．无论F为何值，B的加速度不会超过12μg[解析]对A、B整体应用牛顿第二定律，有F－μ2×3mg＝3ma，对B，在A、B恰好要发生相对运动时，μ×2mg－μ2×3mg＝ma，两式联立解得F＝3μmg，可见，当F＞3μmg时，A相对B才能滑动，C正确；对A、B整体，地面对B的最大静摩擦力为32μmg，当0F≤32μmg时，A、B都静止，当32μmgF3μmg时，A、B相对静止，但两