高中物理总复习第三章第讲牛顿运动定律的综合应用

关于高中物理总复习第三章第讲牛顿运动定律的综合应用第1页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第3讲牛顿运动定律的综合应用高考成功方案第1步高考成功方案第2步高考成功方案第3步每课一得每课一测第三章第2页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第3页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六回扣一超重和失重1．游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述错误的是(

)A．当升降机加速上升时，游客是处在超重状态B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态第4页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六解析：加速上升、减速下降时，升降机具有向上的加速度，处于超重状态；减速上升、加速下降时，升降机具有向下的加速度，处于失重状态。答案：D第5页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六2．重2kg的物体用弹簧测力计挂在可竖直升降的电梯里，读数为26N，由此可知，该物体处于________状态，电梯做______________________运动，其加速度大小等于________m/s2。(g取10m/s2)第6页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六解析：重力mg＝20N，知mg<F，故物体处于超重状态，电梯做加速上升或减速下降运动。由牛顿第二定律得F－mg＝ma，解得a＝3m/s2。答案：超重加速上升或减速下降3第7页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六回扣二整体法和隔离法3．当连接体内(即系统内)各物体具有相同的________时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为________考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对________列方程求解的方法，叫整体法。答案：加速度整体整体第8页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六4．当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的________力，则应把某个物体或某几个物体从系统中________出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法，叫隔离法。答案：相互作用隔离第9页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第10页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[知识必会]1．超重、失重和完全失重的比较

超重失重完全失重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物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态第11页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六

超重失重完全失重产生条件物体有向上的加速度物体有向下的加速度a＝g，方向向下视重F＝m(g＋a)F＝m(g－a)F＝0第12页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六2．对超重、失重的理解(1)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即ay≠0，物体就会出现超重或失重状态。当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态。第13页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(2)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。(3)超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完

全失重也不是说重力完全消失了。在发生这些现象时，物

体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的

压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。第14页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(4)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、液体柱不再产生向下的压强等。[名师点睛](1)发生超、失重现象时，物体的重力不变，只是物体的视

重发生了变化。(2)物体的超、失重多少由物体的质量和竖直方向的加速度

共同决定，其大小为ma。第15页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[典例必研][例1]

升降机内，一个小球系于弹簧下端，如图3－3－1所示，当静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动中，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可能是 (

)A．以1m/s2的加速度加速下降B．以1m/s2的加速度加速上升

图3－3－1C．以4.9m/s2的加速度加速下降D．以4.9m/s2的加速度加速上升第16页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[思路点拨]

由弹簧的伸长量变化判断出合外力的方向，然后再由牛顿第二定律求解加速度的大小，最后由加速度的大小和方向判断电梯的运动情况。第17页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[解析]

当静止时，弹簧伸长4cm，这时弹簧的弹力等于小球的重力，当升降机运动时，弹簧伸长2cm，则这时弹簧的弹力只有小球重力的一半，小球处于失重状态，加速度向下，小球受到的合力为重力的一半，产生的加速度为4.9m/s2，因此升降机可能以4.9m/s2的加速度向下做加速运动，也可能以4.9m/s2的加速度向上做减速运动，C项正确。[答案]

C第18页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[冲关必试]1．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图像，则下列图像3－3－2中可能正确的是 (

)图3－3－2第19页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六解析：下蹲的过程是“0→vm→0”的过程，人先向下加速再向下减速，即先失重再超重，选项D正确。答案：D第20页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六2．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50kg，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3－3－3所示，在这段时间内下列说法中正确的是(

)图3－3－3第21页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六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g/5，方向一定竖直向下第22页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六答案：D第23页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[知识必会]1．隔离法的选取原则若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两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。第24页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六2．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来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。3．整体法、隔离法交替运用原则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”。第25页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六4．涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔

离法。若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向

不同，但大小相同。(2)固定斜面上的连接体问题。这类问题一般多是连接体(

系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解

题时，一般采用先整体、后隔离的方法。建立坐标系时

也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解

力，或者正交分解加速度。第26页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体(系统)的问题。当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析。第27页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[典例必研][例2]如图3－3－4所示，质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动，图3－3－4现观察到物体在磅秤上读数为1000N。已知斜面倾角θ＝30°，小车与磅秤的总质量为20kg。(g＝10m/s2)(1)拉力F为多少？(2)物体对磅秤的静摩擦力为多少？第28页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[思路点拨]

求解拉力F时要用整体、隔离相结合的方法，求解物体与磅秤之间的静摩擦力用隔离法。第29页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[解析]

(1)选物体为研究对象，受力分析如图所示。将加速度a沿水平和竖直方向分解，则有：FN1－mg＝masinθ解得a＝5m/s2第30页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第31页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[冲关必试]3．如图3－3－5甲所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m

和M(m∶M＝1∶2)的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数相同。当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1。当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时(如图乙所示)，弹簧的伸长量为x2，则x1∶x2等于 (

)第32页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六图3－3－5A．1∶1

B．1∶2C．2∶1 D．2∶3第33页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六答案：A第34页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六4．物体M、m紧靠着置于动摩擦因数为μ、倾角为θ的斜面上，如图3－3－6所示。现施加一个水平力F作用于M，使M、m共同向上做加速运动，求

图3－3－6它们间作用力的大小。

第35页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六解析：将两者视为一个整体，受力分析如图甲，建立坐标系如图所示，由牛顿第二定律得：N1－(M＋m)gcosθ－Fsinθ＝0Fcosθ－f1－(M＋m)gsinθ＝(M＋m)a又：f1＝μN1隔离m受力分析如图乙，可有：第36页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第37页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[知识必会]1．临界问题在一种运动形式(或某种物理过程和物理状态)变化的过程中，存在着分界的现象。这是从量变到质变的规律在物理学中的生动表现，这种界限通常以临界值和临界状态的形式出现在不同的物理情景中。利用临界值和临界状态作为求解问题的思维起点，是一个重要的解题方法。第38页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六2．临界问题的处理方法(1)极限法：在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的。第39页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(2)假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法。(3)数学法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件。第40页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[名师点睛](1)临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态

一般要发生变化。(2)临界问题通常具有一定的隐蔽性，解题的灵活性较大，

审题时应尽量还原物理情景，抓住临界状态的特征，找

到正确的解题方向。第41页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[典例必研][例3]

(2012·青岛模拟)一弹簧一端固定在倾角为37°的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为m1＝4kg的物块P，Q为一重物，已知Q的质量为m2＝8kg，图3－3－7弹簧的质量不计，劲度系数k＝600N/m，系统处于静止，如图3－3－7所示。现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前0.2s时间内，F为变力，0.2s以后，F为恒力，求：力F的最大值与最小值。(sin37°＝0.6，g＝10m/s2)第42页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[思路点拨]

0.2s内弹力是变化的，又合外力恒定，故F是变力，0.2s后F为恒力，说明0.2s时两者分离。第43页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[解析]从受力角度看，两物体分离的条件是两物体间的正压力为0，从运动学角度看，一起运动的两物体恰好分离时，两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等。设刚开始时弹簧压缩量为x0则(m1＋m2)gsinθ＝kx0 ①因为在前0.2s时间内，F为变力，0.2s以后，F为恒力，所以在0.2s时，P对Q的作用力为0，由牛顿第二定律知kx1－m1gsinθ＝m1a ②F－m2gsinθ＝m2a ③第44页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[答案]

最大值72N，最小值36N第45页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[冲关必试]5．如图3－3－8所示，有A、B两个楔形木块，质量均为m，靠在一起放于水平面上，它们的接触面的倾角为θ。图3－3－8现对木块A施一水平推力F，若不计一切摩擦，要使A、B一起运动而不发生相对滑动，求水平推力F不得超过的最大值。第46页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六解析：A、B一起运动，则以A、B整体为研究对象，由牛顿第二定律得：F＝2ma以A为研究对象，其受力情况如图所示。由图可知，A、B一起运动而不发生相对滑动的临界条件是地面对A的支持力为N＝0竖直方向：FBAcosθ＝mg水平方向：F－FBAsinθ＝ma联立上式可得F＝2mgtanθ，即水平推力F的最大值为2mgtanθ。答案：2mgtanθ第47页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第48页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(1)绳BC刚好被拉直时，车的加速度是多大？(2)为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速度是多大？第49页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第50页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六(2)小车向左加速度增大，AC、BC绳方向不变，所以AC绳拉力不变，BC绳拉力变大，BC绳拉力最大时，小车向左加速度最大，由牛顿第二定律，得FTB＋mgtanθ＝mam因为FTB＝2mg，所以最大加速度为am＝3g。答案：(1)g

(2)3g第51页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六第52页，共58页，2022年，5月20日，17点30分，星期六[每课一得]1．模型特点涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动。2．常见的两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长。第53页，共58页，2022