山东高考物理一轮复习第3部分-牛顿运动定律课件-新人教版

第三部分牛顿第二定律专题一牛顿第一定律牛顿第三定律专题二牛顿第二定律及应用（一）（隔离法和整体法）专题三牛顿第二定律及其应用（二）（动力学中的多个过程）专题四超重和失重专题五实验与探究：验证牛顿第二定律第三部分牛顿第二定律专题一牛顿第一定律牛顿第三定律专1专题一牛顿第一定律牛顿第三定律备考导航例题剖析专题一牛顿第一定律牛顿第三定律备考导航例题剖析2（一）知识与技能

本题考查惯性、牛顿第一定律、牛顿第三定律等知识点，考查理解能力逻辑推理能力.（二）过程与方法

1.伽利略斜面实验在物理学建立和发展过程中有着重大的意义，也是近年高考多次考查的内容之一.对于理想实验同学们必须掌握方法、学会思维、知道如何探究.

2.对于牛顿第一定律和惯性的相关内容重在理解，由于新课改对高考命题的影响，考查相关内容的问题可能更具灵活性、创新性的特点.（一）知识与技能3

3.要理解牛顿第三定律的确切含义，并能运用其定律解析相关的问题，要注意的是个别同学在解题过程基本正确后由于没有运用牛顿第三定律导致所答非所问现象出现.

4.本专题侧重于对定律和要领的理解，并能在理解基础上定性分析物体的运动和力的关系，理解惯性概念、牛顿第三定律，能正确区分作用力与反作用力和平衡力的关系并应用到对物体的受力分析之中.3.要理解牛顿第三定律的确切含义，并能运用其定律解析相4

(2008广东)伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有()A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关【思路剖析】本题以历史上和高中物理中著名的伽利略理想斜面实验为依托，考查应用牛顿运动定律解题的能力，是典型的动力学题目.解题方法是将牛顿第二定律与运动规律相结合.(2008广东)伽利略在著名的斜面实验中，让小球5【答案】B【思维拓展】从本题我们可以看出，高考对物理学史的考查已经从过去对物理学中重大事件简单的判断转到对实验过程和实质的考查，这里面不但考查了同学们对物理学史的了解情况，同时，也对物理学方法和思想进行了考查，这一变化要引起同学们的注意.解析：小球在下滑过程中受重力、支持力两个力的作用，由牛顿第二定律mgsinθ＝ma得小球下滑的加速度a=gsinθ.下滑过程中小球速度v=at=gsinθ·t，位移s=

at2=

gsinθ·t2，滑到斜面底端时v2=2aL=2gsinθ·L（L为斜面的长度）④，由这几式看出，当θ一定时，v∝t,s∝t2；当斜面长度一定时，v2∝sinθ,t2∝

，所以ACD项均错误，B项正确.2121qsin1【答案】B【思维拓展】从本题我们可以看出，高考对物理学史的考6

关于力与运动的关系，下列说法正确的是（）A.物体静止在水平桌面上，它肯定不受任何力的作用B.物体由静止开始运动，必定是受到了外力的作用C.物体向东运动，必定受到向东的力的作用D.物体运动的越来越慢，必定是受到了外力的作用【思路剖析】

（1）要明确力的作用效果是改变运动状态和形状（2）运动状态的改变就是速度大小或方向的改变解析:物体静止于水平桌面上，是因为物体受到的合外力为零，并非物体不受任何力的作用，选项A错误；由牛顿第一定律知，当物体不能继续保持匀速直线运动状态或静止状态时，物体必定受到了不为零的力的作用，这个不为零的外力关于力与运动的关系，下列说法正确的7【思维拓展】1.牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态，因为不存在不受外力作用的物体，因此它是在一些理想实验的基础上经过科学推理做出的结论.通常人们看到的静止或匀速直线运动状态，实际上是物体受到平衡力作用的结果.2.牛顿第一定律适用于一切物体.这就包括地上的物体和天上的物体，这是人类思想史上一次跨越天地之间的沟通，把地上的物体运动规律与天上的物体运动规律统一起来.3.牛顿第一定律揭示了物体自己就是运动的，物体自己能够维持自己的状态，具有总保持运动状态的属性.迫使物体的运动状态发生了变化，所以BD选项正确；又由于物体向东运动时，可能是匀速直线运动，这时物体可能不受外力作用，所以C错误.故本题选项BD正确.【答案】BD【思维拓展】1.牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态，因为不8

一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是()A．质量越大，它的惯性越大B．车速越大，它的惯性越大C．车速越大，刹车后滑行的路程越长D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大【思路剖析】

（1）要明确惯性有大小没方向，没数量，只与质量有关的物理量.（2）惯性与物体运动情况、受力情况等物理量无关.解析:惯性是一切物体的固有属性，物体的运动状态以及是否受力、所处位置等没有关系，仅由物体的质量决定.选项A正确.车速越大，所需制动距离越大，选项C正确，选项B、D错误.一汽车在路面情况相同的公路上直线行9【答案】AC【思维拓展】对于惯性，我们不能存在这样的错误认识：(1)认为做匀速直线运动的物体，才有惯性，做变速运动的物体没有惯性；(2)物体在做匀速直线运动或静止时有惯性，一旦速度改变了就没有惯性；(3)或把惯性看成一种力，认为物体保持原来运动状态是因为受到惯性力；(4)认为物体的速度越大，物体的惯性就越大等等.【答案】AC【思维拓展】对于惯性，我们不能存在这样的错误认识10

（上海徐汇区2008）如图1所示，完全相同的两光滑圆柱体放在斜面上，用一块与斜面垂直的挡板挡住，接触处均光滑，圆柱体的质量均为m，下列说法中正确的是

()

A．A、B对斜面的压力大小均为mgcosθ

B．斜面对B的弹力大小一定大于mgcosθ

C．挡板对B的弹力大小等于mgtanθ

D．B对A的弹力大小等于mgsinθ

【思路剖析】（1）挡板与斜面垂直，受力分析时要注意，这是易错点.（2）要采用隔离法分别画出研究对象的受力情况.解析:以A球为研究对象，如图2所示，A球受到重力mg、斜面的支持力N、B对A的弹力NBA，根据力的平衡条件有：N=mgcosθ，NBA=mgsinθ，图1图2（上海徐汇区2008）如图111【答案】AD【思维拓展】本题在解题过程中首先要选准研究对象，然后再正确进行受力分析.另外，还要注意题干中研究的受力物体是否与我们选取的一致，然后确定是否要用牛顿第三定律，这一点在计算题解题过程中非常重要.由牛顿第三定律知，A对斜面的压力大小也为mgcosθ，同理对B球进行研究，得：B对斜面的压力大小也为mgcosθ，故选项A、D正确.【答案】AD【思维拓展】本题在解题过程中首先要选准研究对象，12【思路剖析】（1）要注意由于磁铁磁性不确定.产生的相互作用力方向而有两种可能.（2）要用隔离法对每个物体进行受力分析.解析:对B进行受力分析，B受到重力、地面的支持力、A对它的作用力；由于A对B的作用力的方向、大小都是未知的，所以要先求出B对A的作用力，再根据牛顿第三定律可得出A对B的作用力的大小、方向.对A进行受力分析，A受到三个力的作用，重力、弹簧的拉力、B对A的作用力，由于弹簧伸长量为1cm，由胡克定律

如右图所示，两块小磁铁质量均为0.5kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，两块磁铁磁性知道吗？弹簧的原长L0=10cm，劲度系数k=100N/m，当

A、B均处于静止状态，弹簧的长度为L=11cm，不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间的相互作用，则地面对B的支持力N多大？【思路剖析】解析:对B进行受力分析，B受到重力、地面的支持力13【答案】地面对B的支持力N等于9N.【思维拓展】理解牛顿第三定律要搞清三个方面的问题：一是正确理解作用力与反作用力和平衡力的区别和联系；二是要正确认识运动状态的改变是合外力作用的效果；三是作用力和反作用力在不同物体上，它们的作用效果往往是不同的.可求出弹簧对A的拉力为：F=kx=100×0.01N=1N.用GA表示A的重力，F表示弹簧对A的拉力，FB表示B对A的作用力，假设B对A的作用力向上，取向上为正方向，由共点力作用下物体的平衡条件：F+FB-G=0，计算得：FB=G-F=4N.可知B对A的力方向向上，大小为4N；由牛顿第三定律可知A对B的作用力为向下的4N，再对B进行受力分析，由B的受力平衡条件可求出B受到地面的支持力N为9N.返回专题目录【答案】地面对B的支持力N等于9N.【思维拓展】理解牛顿第14专题二牛顿第二定律及应用（一）（隔离法和整体法）备考导航例题剖析专题二牛顿第二定律及应用（一）备考导航例题剖析15（一）知识与技能

本专题主要涉及的知识点有牛顿第二定律，整体法、隔离法的应用，力学单位制等知识点，考查理解能力、综合分析能力、逻辑理解能力等.（二）过程与方法

1.牛顿第二定律是动力学的灵魂，同学们必须深刻理解定律的确切含义，会用公式进行计算.

2.在应用牛顿第二定律解题时要正确对物体进行受力分析，注意力的合成与分解在解题中的应用，会用整体法、隔离法进行受力分析，深刻理解牛顿第二定律中的同体性、矢量性、瞬时性、独立性，能正解使用正交分解法进行解题.

（一）知识与技能16

3.从近年高考情况看牛顿第二定律是高考的重点，在选择题、实验题和计算题中均有考查牛顿定律或与之相关的内容，牛顿定律经常与匀变速运动、圆周运动、天体运动、带电粒子在电、磁场中运动等知识相结合，有时其命题难度还

很大.3.从近年高考情况看牛顿第二定律是高考的重点，在选择题17

如右图所示，两个质量相同的小球A和B，甲图中两球用不可伸长的细绳连接，乙图用轻弹簧相连，然后用细绳悬挂起来.问：（1）对于甲图，在剪断悬挂线OA的瞬间，A球和B球的加速度分别是多少？（2）对于乙图，在剪断细绳的瞬间，A球与B球的加速度分别是多少？【思路剖析】不可伸长的细绳上的张力变化有什么特点？弹簧的弹力变化有什么特点？它们有什么区别？如右图所示，两个质量相同的小球A和B，甲图中两球18【答案】（1）g,g

(2)2g,0【思路拓展】牛顿第二定律描述的加速度与合外力的关系是同一个物体的瞬时对应关系，对于弹簧而言，如果两端有关联物体，则与两物体相联的其他物体的受力发生变化的瞬时，弹簧由于恢复形变需要一个过程，所以可以认为弹簧的形变还没来得及恢复，弹力保持原来的值大小不变.解析:（1）不可伸长的细绳的张力变化时间可以忽略不计，因此可称为“突变弹力”.甲图中剪断OA后，A、B两球立即达到共同加速度，A、B间的细绳张力立即变为零，故有aA=aB=g.

（2）当A、B间是轻弹簧相连时，剪断OA后，弹簧形变量尚未改变，其弹力将逐渐减少，可称为“渐变弹力”.因此，这时B球加速度仍为零，即aB=0，A球加速度为aA=2g.【答案】（1）g,g(2)2g,0【思路拓展】牛顿第19

如右图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧被压缩到最短的过程中，即弹簧上端位置A→O→B，且弹簧被压缩到O位置时小球所受到的弹力等于重力，则小球速度最大时弹簧上端位于()

A.A位置

B.B位置

C.O位置

D.OB之间某一位置【思路剖析】

速度变化取决于速度方向与加速度的关系（当a与v同向时，v变大；当a与v反向时，v变小，而加速度由合力决定所以要分析v、a的变化，必先分析物体受到的合力的变化）如右图所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹【20解析:小球的运动过程是：小球由高处下落，与弹簧接触时，小球有了一定速度，弹簧被压缩，小球受两个力作用，重力竖直向下，弹力竖直向上.开始弹簧形变不大，弹力小于重力，合力方向仍向下，小球速度继续增大，当小球把弹簧压缩到O点时，重力等于弹力，小球加速度为零，但速度不为零，且达到最大.以后小球继续向下运动，弹簧的弹力大于小球重力，小球所受合力方向向上，加速度方向也向上，与小球速度方向相反，所以小球速度开始减小.小球反方向加速度越来越大，而速度越来越小；当弹簧被压缩到B点时，小球速度减为零.所以小球从A→O是做加速度逐渐变小的加速运动，从O→B是做加速度逐渐增大的减速运动.所以正确选项为C.【答案】C【思维拓展】物体受到的合外力的方向就是物体运动的加速度的方向，即合外力的方向和加速度的方向始终相同，因此可以由其中之一的方向确定另外一个量的方向.解析:小球的运动过程是：小球由高处下落，与弹簧接触时，小球有21

（2007年西安交大附中）物体同时受到F1、F2两个力的作用，F1、F2随位移变化的关系如右图所示，如果物体从静止开始运动，当物体具有最大速度时，其位移为

m；位移最大时，速度为

.；【思路剖析】

要分清分力与合力的关系.学会应用解决图象问题.解析:当物体的加速度为零时，物体的速度最大.由图象可知，当x<5时，F1-F2>0,合外力与运动方向相同，物体做加速度逐渐减小的运动，当x

=5时，F1-F2=0,物体的加速度为零，速度最大；当x>5时，F1-F2<0,物体做加速度逐渐增大的运动，到x=10m时，加速度最大，速度为零.（2007年西安交大附中）物体同时受到22【答案】x=5

v=0【思维拓展】图象问题在2008年高考命题中出现的较多，解此类问题的关键是要了解图象所表达的物理意义，通过图象了解所描述的物理情景，收集解题所需的有效信息.【答案】x=5v=0【思维拓展】图象问题在2008年高考23【思路剖析】本题是较简单的连接性问题.要注意的是同验证牛顿第二定律实验不同.没有M

＞m的条件在此.解析:解法一：隔离法将物体M和m作为两个物体隔离开，分别进行受力分析，如图乙所示，因此，通过细绳连接着的物体M与m之间的相互作用力T必须标出，而且对M

和

小亮在实验室做了如图甲所示的实验,他把质量为M的物体放在光滑的水平高台上，用一条可以忽略质量而且不变形的细绳绕过定滑轮把它与质量为m的物体连接起来，求物体M和物体m的运动加速度各是多大.甲乙【思路剖析】本题是较简单的连接性问题.要注意的是同验证牛顿第24m单独来看都是外力.根据牛顿第二定律对物体M可列出下式

T=Ma

①根据牛顿第二定律对物体m可列出下式

mg-T′=ma

②根据牛顿第三定律得

T′=T

③联立求解①②③得

mg-Ma=ma

所以物体M和物体m所共有的加速度大小为a

=

解法二：整体法

将物体M和m看作一个整体，它们的总质量为(M+m).把通过细绳连接着的物体M与m之间的相互作用力看作是内力，既然水平高台是光滑无阻力的，那么这个整体所受的外力就只有mg了.又因细绳不发生形变，所以物体M与m应具有相同大小的加速度a.现将牛顿第二定律用于本题，则可写出下列关系式mg=(M+m)a.所以物体M和物体m所共有的加速度大小为a=gmMm+gmMm+m单独来看都是外力.gmMm+gmMm+25【思维拓展】1.对于一个具有共同运动加速度的连接体所构成的系统而言，牛顿运动定律指出：系统所受的合外力等于系统的总质量与加速度的乘积，即F=(m1+m2+…+mn)a.

2.“整体法”求解“连接体”问题,一般比“隔离法”简单的多,但在求解研究系统内相互作用或某对象运动情况时,则必须采用“隔离法”.其实多数情况是将“隔离法”和“整体法”两种方法有机地结合起来，交替运用，将更能有效、更快捷地解决问题.所以具体选用何种方法还应因题而宜.【思维拓展】1.对于一个具有共同运动加速度的连接体所构成的系26

为了庆祝“六一”儿童节，小明为妹妹小芳买了一盒积木玩具，调皮的小芳选出如图甲所示的两块积木，在光滑的桌面上推着它们共同运动，如乙图所示，小芳测出了两个木块A和B的质量分别为m和M，把它们紧挨着并排放在水平桌面上，A、B垂直于纸面且A、B的接触面与水平面成θ角，各接触面间均无摩擦，现小芳施一水平力作用于A，要使AB向右做加速运动，且A、B不发生相对运动，小芳问哥哥小明，F最大不超过多少才能保持AB共同运动.甲乙丙【思路剖析】（1）读题时要注意各物体之间的关系.（2）在用整体法或隔离法时，最主要的是受力分析.为了庆祝“六一”儿童节，小明为27【思维拓展】本题应用到整体法、隔离法、正交分析法和极限法，其中应用到极限法的是考虑到A对地面压力为零时的情况，这也是解题的关键，如不采用极限法，地面对A的支持力是一个变力，那本题就无法进行求解.解析:设外力最大值为F，此时，A物块与地面之间无相互作用力，共同加速度为a,先把AB看作是一个整体，则有：F=(m+M)a（1）对于A，它受B与接触面垂直向上的推力N，根据受力分析图丙可得：Ncosθ=mg

(2)对于B，在水平方向有：N′sinθ=Ma

(3)根据牛顿第三定律可知N=N′

(4)由上述四式解得

qtan)(MmgmMF+=【答案】【思维拓展】本题应用到整体法、隔离法、正交分析法和极限法，其28

物理公式可以确定物理量的关系，也可以确定物理量的单位，下面的各量L是长度，v是速度，g和a均表示加速度.这些量都采用国际单位，请在下列的表达式中判断表达的单位和物理量：（1）的单位

，物理量

；

（2）的单位

，物理量

.解析:（1）因为

=s，所以是时间单位；

（2）因为

=m，所以是位移的单位.2/smmgl=m/s(m/s)22=av【答案】（1）s

、时间；（2）m

、位移

物理公式可以确定物理量的关系，29【思维拓展】有关单位问题在高考命题中出现的极少（多年来只有一题），这不意味单位制问题不重要，特别是在解答一些复杂问题时，如果中间过程所用物理量较多，推导出的方程复杂且从没见过，此时，最好不要急于计算，首先要用单位制的方法验证一下，方程左右单位是否一样，这样可粗略判断是否正确，以决定下一步行动.返回专题目录【思维拓展】有关单位问题在高考命题中出现的极少（多年来只有一30专题三牛顿第二定律及其应用（二）（动力学中的多个过程）备考导航例题剖析专题三牛顿第二定律及其应用备考导航例题剖析31（一）知识与技能

本专题考查的知识点有牛顿第二定律、牛顿第二定律应用的两种基本类型、多过程和连接体问题等，考查理解能力、综合分析能力、逻辑推理、用数学知识解决物理问题的能力.（二）过程与方法

1.对于已知物体受力情况求运动情况的问题，对物体进行正确受力分析非常重要，要注意隔离法和整体法的选择，在受力分析时一定要画出物体受力示意图，要养成规范解题的良好习惯.

2.对于已知运动情况求受力的问题，可采用画运动过程图、图象法等方法（一）知识与技能32结合运动学规律求解物体的加速度，然后再求合力.

3.本专题是动力学的重要内容，在复习时要在理解牛顿运动定律基础上，正确受力分析或对运动过程进行分析，灵活运用相应公式进行求解，要注意连接体问题、临界问题、极值问题和一些综合问题的求解，要通过大量反复训练达到灵活掌握和运用知识的目的.结合运动学规律求解物体的加速度，然后再求合力.33

（2006年上海）如右图所示，质量为10kg的物体在F＝200N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ＝37°.力F

作用2s后撤去,这很重要物体在斜面上继续上滑了1.25s后，速度减为零.求物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体向上运动的总位移s.（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）【思路剖析】物体在光斜面运动分两个过程，一是做初速度为零匀加速运动，二是做匀减速运动.（2006年上海）如右图所示，质量为10kg的物34解析:力F撤去前，物体受力分析如图甲所示：Fcosθ-mgsinθ-Ff=ma1,Ff=μ(mgcosθ+Fsinθ)整理得a1=撤去力F的瞬间物体的速度v=a1t1

撤去力F后，物体受力分析如图乙所示：mgsinθ+μmgcosθ=ma2

mmgFmgF)cossin(sincosqqmqq+--甲乙mmgmgaqmqcossin2-=解析:力F撤去前，物体受力分析如图甲所示：mmgFmgF)35【思维拓展】本题考查牛顿第二定律的应用——从运动情况确定受力，从受力情况确定运动情况.物体在运动的各个阶段受力情况不同，运动状态也随之变化，求解时要求有较强的分析能力.【答案】0.2516.25m0=v-a2t2

则a1t1=a2t2,解得：物体与斜面间的动摩擦因数为【思维拓展】本题考查牛顿第二定律的应用——从运动情况确定受力36对于涉及物体的多阶段运动问题，应对物体不同的运动阶段做出正确的受力分析，应用牛顿第二定律列出相应的方程；在应用匀变速直线运动公式时，要善于挖掘各运动阶段之间的联系.对于涉及物体的多阶段运动问题，应对物体不同的运动阶段做出正确37

如右图所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上，质量为m的物块A叠放在物块B上，物块B的上表面水平.当A随B一起沿斜面下滑时，A、B保持相对静止.求物块B对A的支持力和摩擦力.【思路剖析】

本题的研究对象分别是A(或B)和AB，解题时应分别用隔离法和整体法.解析:当物块A随B一起沿斜面下滑时，物块A受到竖直向下的重力mg、物块B对A竖直向上的支持力N和水平向左的摩擦力f

的作用而一起做加速运动.如右图所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面【思38【思维拓展】若物体受几个互相垂直的力的作用，应用牛顿运动定律求解时，若分解的力太多，则比较繁琐，所以在建立直角坐标系时，可根据物体的受力情况，使尽可能多的力位于两坐标轴上而分解加速度a，得ax和ay，根据牛顿第二定律得Fx=max,Fy=may,再求解.这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时，其他的力都落在或大多数力落在两个坐标轴上而不需再分解的情况下应设物块B的质量为M，以物块A、B为整体，根据牛顿第二定律，有(m+M)·gsinθ=(m+M)a，得a=gsinθ.利用正交分解法，将加速度沿水平方向和竖直方向进行分解，如图所示，则ax=acosθ=gsinθcosθ,ay=asinθ=gsin2θ，所以Ff=max=mgsinθcosθ,根据mg-FN=may=mgsin2θ，解得FN=mgcos2θ【答案】FN=mgcos2θ

Ff=mgsinθcosθ【思维拓展】若物体受几个互相垂直的力的作用，应用牛顿运动定律39用.至于采用哪种方法，要根据题目的具体条件和所求，灵活地建立坐标系，使解题简便，不能一概而论.此题通过分析受力情况发现力都是互相垂直的，所以采用分解加速度的方法，简化了解题过程.但在具体求解中，一般很少分解加速度.用.至于采用哪种方法，要根据题目的具体条件和所求，灵活地建立40

在地面上方足够高的地方，存在一个高度d=0.30m的“相互作用区域”（如右图中划有虚线的部分）.一小圆环A套在一条均匀直杆B上，A和B的质量均为m，开始时A处于B的最下端，B竖直放置.A距“相互作用区域”的高度h＝0.20m，让A和B一起由静止开始下落，它们之间的滑动摩擦力f=0.5mg.当A进入“相互作用区域”时，A受到方向向上的恒力F作用，F=2mg，“相互作用区域”对杆B不产生作用力已知杆B着地前A和B的速度相同．不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s2.（1）求杆B刚离开“相互作用区域”时的速度.（2）假如杆B着地前A和B的速度相同，求这一速度的大小（设杆B在下落过程中始终保持竖直且足够长）.在地面上方足够高的地方，存在一个高度41【思路剖析】

本题属于特殊连接体，在感应区只有A受作用力，AB相对运动时有摩擦力.解析:过程1：(1)A在“相互作用区域”中运动时，取方向向下为正方向，A受到方向竖直向下的重力mg、滑动摩擦力f和竖直向上的恒力F的作用.

设加速度为aA1、末速度为vA、运动时间为t1,根据牛顿第二定律有：aA1＝

根据运动学公式有：vA＝v0＋aA1t1，d＝

代入数据解出：t1＝0.2s，vA＝1.0m/s

B受到竖直向下的重力mg和竖直向上滑动摩擦力f的作用.同理有：aB1＝

，vB＝v0＋aB1t1

代入数据解出：vB＝3m/s

过程2：A离开“相互作用区域”后，因为vA＜vB，A受到竖直向下滑动摩擦力gmFfmg21-=-+1A0222avvA-gmfmg21=-【思路剖析】解析:过程1：(1)A在“相互作用区域”中运动42【思维拓展】该题是动力学问题中难度较大的一道题，它既有多个物体之间的作用，又有多个过程之间的演变.不同的过程中出现不同的相对运动方向，物体受到的摩擦力方向不同，这也是本题难点之一.只有根据动力学规律对每个过程严谨地、逐步地进行推理，才能顺利作答.【答案】vB＝3m/sv＝4m/sf、竖直向下的重力mg作用，B受到竖直向上滑动摩擦力f和竖直向下的重力mg作用.设加速度分别为aA2、aB2，共同速度为v，运动时间为t2.同理有：v＝vA＋aA2t2

v＝vB＋aB2t2

由上述四式代入数据解得：v＝4m/sgmfmgagmfmgaBA21,2322=-==+=【思维拓展】该题是动力学问题中难度较大的一道题，它既有多个物43

一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知重物P的质量为M=10.5kg，秤盘Q的质量为m=1.5kg，弹簧的质量不计，劲度系数为k=800N/m，系统处于静止，如右图所示.现给重物P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，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.（g取10m/s2）【思路剖析】由于弹簧弹力是变力，则若匀加速运动，则F也是变力.解析:（1）重物P做匀加速运动，它受到的合外力一定是恒力，重物P受到的外力有三个：重力Mg、向上的力F及秤盘Q对它的力N，其中重力Mg为恒力，N为变力，0.2s以后F为恒力，说明t=0.2s的时刻正是重物P与秤盘Q开始一个弹簧测力计放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端44脱离的时刻，即临界点.（2）t=0.2s的时刻，是秤盘Q对重物P的作用力N恰好减为零的时刻，此时重物P与秤盘Q具有相同的加速度和速度.因此，此时的弹簧并未恢复原长，弹簧的弹力并不是零.（3）当t=0的时刻，应是力F最小的时刻，此时Fmin=(M+m)a（a为它们的加速度）.随后由于弹簧弹力逐渐减小，而重物P与秤盘Q所受的合力保持不变，因此力F逐渐变大，至t

=0.2s的时刻力F增至最大，此时刻Fmax=M(g+a).以上三点中，第（2）点是解决此问题的关键所在，只有明确了重物P与秤盘Q脱离接触的瞬间情况，才能确定这0.2s内物体的位移，从而求出加速度a，其余问题也就迎刃而解了.设开始时弹簧压缩量为x1，t

=0.2s时的弹簧压缩量为x2，物体P的加速度为a，则有：kx1=(M+m)g，kx2-mg=ma，x1-x2=at2

21脱离的时刻，即临界点.2145【答案】168N72N【思维拓展】极值问题是在满足一定的条件下，某物理量出现极大值或极小值的情况.临界问题往往是和极值问题联系在一起的.解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件.要特别注意可能出现的多种情况.解得：Fmin=(M+m)a=72N，Fmax=M(g+a)=168N.【答案】168N72N【思维拓展】极值问题是在满足一定46【思路剖析】在解较复杂问题时要注意对过程的分析，如本题M与传送带匀速运动，子弹在M内使M加速运动；子弹离开木块后匀减速运动；木块与传送带共同匀速运动.

一质量为M=2.0kg的小物块和一足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过，如右图所示，地面观察者记录了小物块被击穿后的速度随时间的变化关系如图所示，图中所示向右方向为正方向.已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2.（1）指出传送带速度v的方向及大小，说明理由；（2）计算物块与传送带间的动摩擦因数；（3）计算传送带总共对外做了多少功？子弹射穿物块后系统有多少能量转化为内能？【思路剖析】一质量为M=2.0kg的小物块和47解析:（1）从速度图象中可以看出，物块被击穿后，先向左做减速运动，速度减为零后，又向右做加速运动，当速度2m/s以后随传送带一起做匀速运动，所以，传送带的速度方向向右，传送带的速度v的大小为2m/s.（2）由速度图象可得，物体在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度为a，有：a=

m/s2=2.0m/s2

由牛顿第二定律得滑动摩擦力：Ff=ma

其中：Ff=μFN,FN=mg

由以上各式解得：μ=

=0.2（3）由速度图象可知，传送带与物块存在摩擦力的时间只有3s，传送带在这段时间内移动的位移为s，则：s=vt=2.0×3m=6.0m所以传送带对物块做的功：W=Ff

s=4.0×6.0J=24J20.4=DDtv100.2=MgMa解析:（1）从速度图象中可以看出，物块被击穿后，先向左做减速48【答案】（1）2.0m/s向右；（2）0.2；（3）24J36J【思维拓展】对受力情况和运动情况较复杂的问题，要画出其运动过程图对解题有很大帮助，此题还要注意从图象中提取正确信息，此类由图象、图表、插图中给出解题信息的命题时有出现，同学们应当注意相关例题的训练.在物块获得速度到与传送带一起匀速运动的过程中，物块动能减少了ΔEk:所以转化的内能EQ=W+ΔE=(24+12)J=36J转化的内能还可用以下办法求解：以传送带为参考系，物块相对于传送带的初速度：v′=v0+v=(4.0+2.0)m/s=6m/s从4.0m/s冲上传送带到相对静止的过程中，物块相对传送带通过的路程为：s′=

×3m=9m所以转化的内能EQ=Ffs′=4.0×9J=36J262=¢tv返回专题目录【答案】（1）2.0m/s向右；（2）0.2；（349专题四超重和失重备考导航例题剖析专题四超重和失重备考导航例题剖析50（一）知识与技能

本题考查超重、失重、完全失重等知识点，考查理解能力和综合分析能力.（二）过程与方法

1.超重和失重问题是牛顿第二定律应用的特例，在复习本节时要注意的是物体的重力并没有发生变化，只是视重（支持力或压力）发生变化.

2.超重和失重问题在教材中所占比重并不大，但由于近年航天热导致相关命题频频出现，这要引起同学们的重视.对超重和失重及产生的原因问题要反复训练，灵活运用，特别注意一些取材于现实生活的实例的应用训练.

3.超重、失重问题在高考中有着特殊的地位，特别是在“嫦娥一号”卫星发射、神舟系列飞天计划的实施以来，超重和失重问题经常在高考命题中出现，在复习时要注意题型的新变化.（一）知识与技能51

秀琴是个活泼好动的小姑娘，一天她把校医的体重计借来放到电梯里，当电梯加速上升时她站在体重计上惊奇的发现体重突然增加了10kg，正在秀琴为此烦恼时，体重神奇般地回复了正常，接着又减少了10kg.如下图所示是秀琴乘电梯开始上升时的情况，请根据秀琴在电梯中观察的实验数据，求：（1）秀琴的实重和在电梯上升过程中视重分别是多少？（2）求电梯在运动各阶段的加速度.（3）由实验情况和计算结果填好下表(g取10m/s2).秀琴是个活泼好动的小姑娘，一天她把校医的体重计借52【思路剖析】（1）本题通过文字，实物图提供信息，同学们要提取有效信息（2）问题以两种形式出现，同学们要注意区分和解答【思路剖析】53解析:由图中提供的信息可知在电梯开始上升时，视重为50kg，在电梯正常运动过程中，视重为40kg，电梯在最后运动阶段体重计视重为30kg.秀琴体重实重是40kg.（2）当加速度方向向上时，物体处于超重状态，有：N1-mg=ma1，a1=

-g=2m/s2；当加速度方向向下时，物体处于失重状态，有：mg-N2=ma2，a2=g-

=2m/s2

（3）支持力与重力关系情况如图下表所示mN2mN1解析:由图中提供的信息可知在电梯开始上升时，视重为50kg，54【答案】（1）见解析；（2）当电梯加速上升时，加速度方向向上,加速度大小为2m/s2；当电梯减速上升时，加速度方向向下，加速度大小为2m/s2；（3）见解析.【思维拓展】通过文字、图表提供信的命题同学们并不感到陌生，但通过实物图提供信息的命题则需要学会从图片中提取准确的有效信息，而本题还通过图片和简单计算提供了失重和实重的两个隐含信息.【答案】（1）见解析；（2）当电梯加速上升时，加速度方向向上55

2008年9月27日17时35秒，总计19分35秒的舱外活动中，42岁的航天员翟志刚成为中国飞得最高、“走”得最快的人，据报道他在距地面343公里处“行走”时，飞船正以7.8km/s的速度运行，如图所示是翟志刚在舱外挥动五星红星的照片，则()A.翟志刚在舱外活动中，在太空上总共“走”

了9165公里，即他发生的位移是9165kmB．翟志刚在太空中处于完全失重状态，这种失重

是由于地球对他的吸引力完全消失产生的C．飞船在太空中做匀速圆周运动，其机械能守恒D．翟志刚随飞船做圆周运动规律符合开普勒天体运行三定律2008年9月27日17时35秒，总计19分356【思路剖析】

（1）要注意区别位移和路程的关系.（2）在解答此题过程中要对超重、失重圆周运动，机械能守恒定律及开普勒三定律进行简单复习.解析:翟志刚在太空“行走”的路程s=7.8×(19×60+35)km=9165km，由于飞船轨道是圆的，则他所“行走”的是路程，位移则是起点至终点有向线段，即飞船在这一过程所“走”轨道的弦，则A错；飞船失重并非重力消失，而是重力提供了他做圆周运动的向心力，则B错；由于飞船在343km轨道上做匀速圆周运动故机械能守恒，则C对；任何天体运行都符合开普勒三定律，则D对.【答案】CD【思路剖析】解析:翟志刚在太空“行走”的路程s=7.8×(57【思维拓展】本题以翟志刚太空行走为背景，其命题考查了多个知识点，未来高考命题对超重和失重考查很可能以此类形式出现，因此，同学们在完成选择题的同时要注意题目所涉及的知识点，要知道为什么会选或不选相关内容，这样才能做到在完成训练的同时巩固基础知识、提高应试能力.【思维拓展】本题以翟志刚太空行走为背景，其命题考查了多个知识58

2008年日本机器人展将于10月11日在横滨对公众开放，来自日本各地的40多家科研机构和生产厂商展示机器人领域的科研成果.如右图所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂直攀登表演.关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法正确的是（）A．当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时大B．若机器人在细绳上荡秋千，则它通过最低点时处于超重状态C．当机器人减速下降时，机器人处于失重状态D．机器人加速下降过程中（a

<g）,其机械能在减小【思路剖析】

利用牛顿运动定律对物体受力情况进行分析.牛顿第二定律是连接运动员和受力情况的桥梁.2008年日本机器人展将于10月11日在横滨对公59【答案】3m解析:机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与是否有向上的加速度有关，则A错；物体做圆周运动在最低点时有向上的加速度，处于超重状态，则B对；机器人减速下降时，其加速度方向向上，处于超重状态，则C错；机器人加速下降过程中若加速度小于重力加速度，说明摩擦力做负功，其机械能在减小，则D对.【答案】BD【思维拓展】在解题过程中，同学们首先要了解本题所考查的知识点是什么，需要掌握哪些基础知识，考查的是什么能力，在解题过程和结束后进行一下反思，这样才能提高复习的效率.返回专题目录【答案】3m解析:机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与是否60专题五实验与探究：验证牛顿第二定律备考导航例题剖析专题五实验与探究：验证牛顿第二定律备考导航例题剖析61（一）知识与技能

本专题考查的主要知识点有验证牛顿第二定律实验原理、器材、步骤过程，误差的分析，纸带的处理等知识点，考查实验探究能力.（二）过程与方法

1.验证牛顿第二定律实验是力学部分的重要实验之一，也是近年高考命题者关注的热点，更是同学们复习的重点.

2.在本实验的复习过程中同学们要对实验目的、原理、器材和步骤都熟练地掌握，要注意教材中通过斜面进行的探究实验和其他类似的探究实验，适当进行一些相关实验的设计和开放性实验的训练.

3.对纸带和类似纸带问题的处理是复习要关注的重点，要能准确提取纸带中的有效信息.（一）知识与技能62

在做本实验时，按实验要求装置好器材后，应按一定的步骤进行实验，下

列给出供选择的操作步骤A．保持小桶和沙的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B．保持小车质量不变，改变小桶里沙的质量，测出加速度，重复几次C．用天平测出小车和小桶的质量D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力E．根据测出的数据，分别画出a-F和a-(1/m0)的图线F．用秒表测出小车运动的时间G．将装有沙的小桶用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸

带上打下一系列的点以上步骤中，不必要的步骤是

，正确步骤的合理顺序是

(填写代表字母).在做本实验时，按实验要求装置好器材后，应按一定的63【思路剖析】本题考查实验步骤的了解，对实验步骤的记忆应根据实验原理，实验过程的需要按逻辑思维的方法进行记忆解析:本实验利用打点计时器进行计时，相邻两点的时间间隔为0.02s，不需要秒表，步骤F是不必要的，记住本实验的重要步骤不难作答．本探究实验中，可以先保持外力F不变，研究加速度a与小车质量m0的关系;再保持小车质量m0不变，研究加速度与外力F的关系,因此，实验步骤中的A、B可以互换.【答案】F;CDGABE(或CDGBAE)【思维拓展】本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力F成正比，导致实验失败.平衡摩擦力时，斜面倾角不能过大，否则小车在没有拉力的情况下会产生加速度，同样会导致实验失败.【思路剖析】解析:本实验利用打点计时器进行计时，相邻两点的时64

某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如下图（长度单位：cm），图中各点为每5个打点选出的计数点（两计数点间还有4个打点未标出）.某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与65(1)请由纸带上的数据，计算缺少的加速度值并填入表中(小数点后保留两位数).(2)请在下图中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标系上，并作出平滑的图线.(3)由图象得出的结论是：

.(1)请由纸带上的数据，计算缺少的加速度值66【思路剖析】

物体的加速度可以由纸带利用逐差法求得.为了便于研究a与M之间的关系，可以作出a-

图象，图象为直线说明物体在拉力一定时加速度与质量成反比.解析:(1)a的计算利用逐差法

22m/s99.0m/s210

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