2021高考物理（选择性考试）人教版一轮学案：3-3 牛顿运动定律的应用 WORD版含解析.docx

1、第三节牛顿运动定律的应用1实重和视重(1)实重物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关(2)视重弹簧测力计(或台秤)的示数当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力(或对台秤的压力)将不再等于物体的重力2超重、失重和完全失重的比较项目超重失重完全失重概念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)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小等于重力加速度运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以ag加速下降或减速上升原

2、理方程Fmgma，Fm(ga)mgFma，Fm(ga)mgFmg，F01如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景，宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是()A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B火箭加速上升时的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力C飞船加速下落时，宇航员处于超重状态D飞船落地前减速下落时，宇航员对座椅的压力大于其重力答案：D1整体法当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法2隔离法当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物

3、体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法3外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力；如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力2如图所示，木块A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m.现施水平力F拉B(如图甲)，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动若改用水平力F拉A(如图乙)，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则 F不得超过()A2FB.C3FD.答案：B超重和失重现象在现实生活

4、中很普遍当物体做变速运动且在竖直方向上有向上的加速度时，物体对其支持物的压力(或悬挂物的拉力)大于重力，属于超重现象；反之，若在竖直方向有向下的加速度则属于失重现象若运动物体不只一个，往往要灵活运用整体法和隔离法考点一 超重和失重1.对超重、失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变(2)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体的加速度方向，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态(3)当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生ag的加速度效果，不再有其他效果2判断超重、失重现象的方法从受力的角度判断当受向上的

5、拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；当受向上的拉力(或支持力)小于重力时，物体处于失重状态；当拉力(或支持力)等于零时，物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当加速度(或分加速度)向上时，物体处于超重状态；当加速度(或分加速度)向下时，物体处于失重状态；当竖直向下的加速度为重力加速度时，物体处于完全失重状态从速度变化角度判断物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重(2019河南周口中英文学校月考)某同学站在体重计上观察超重与失重现象由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程他稳定站立时，体重计的示数为A0，关于实验

6、现象，下列说法正确的是()A“下蹲”过程，体重计的示数一直小于A0B“起立”过程，体重计的示数一直大于A0C“起立”的过程，先出现失重现象后出现超重现象D“起立”“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于A0的现象思维点拨下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后处于静止状态，根据加速度方向，来判断人处于超重还是失重状态解析：下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，所

7、以“起立”“下蹲”过程，都能出现体重计的示数大于A0的现象，故D正确，A、B、C错误答案：D超重和失重现象判断的三个角度1从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态2从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态3从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重考点二 连接体问题的处理方法1.方法概述整体法就是指对物理问题的整个系统或过程进行研究的方法；隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔

8、离出来，然后单独分析被隔离部分的受力情况和运动情况，从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解的方法2连接体的运动特点(1)轻绳轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等(2)轻杆轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比(3)轻弹簧在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等3处理连接体问题的方法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，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隔离法的选取原则若连接体内

9、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整体法、隔离法的交替运用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”(多选)(2019四川成都联考)如图所示，图甲为光滑水平面上质量为M的物体，用细线通过光滑定滑轮与质量为m的物体相连，由静止释放M.图乙为同一物体M在光滑水平面上用细线通过光滑定滑轮受到竖直向下拉力F的作用，拉力F的大小与m的重力相等，由静止释放M，开始时M距桌边的距离相等，重力加

10、速度大小为g，则()甲乙A甲、乙两图中M的加速度相等，均为B甲、乙两图中细线受到的拉力相等C图甲中M到达桌边用的时间较长，速度较小D图甲中M的加速度为aM，图乙中M的加速度为aM思维点拨(1)图甲中有几个物体具有加速度？系统的合力是多大？(2)图乙中系统的合力是多大？解析：题目中的图甲，以两个物体组成的整体为研究对象，根据牛顿第二定律得aM；图乙aM，故A错误，D正确；图乙中细线拉力大小为Fmg，而图甲中，对M有TMaMF，则图乙中细线受到的拉力较大，故B错误；由公式xat2和v22ax得知，图甲中加速度较小，图甲中M到达桌边用的时间较长，速度较小，故C正确答案：CD整体法、隔离法的使用技巧1

11、不能把整体法和隔离法对立起来，而应该将两者结合起来解题时，从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，恰当地选择使用整体法和隔离法2当系统有相同的加速度时，可依据所求力的情况确定选用整体法还是隔离法若所求的力为外力则用整体法，若所求的力为内力则用隔离法但在具体应用时，绝大多数情况是将两种方法相结合应用：求外力时，一般先隔离后整体；求内力时，一般先整体后隔离先隔离或先整体的目的都是求解共同的加速度考点三 动力学中的临界值与极值问题1.临界值或极值条件的标志(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显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，

12、表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态；(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”“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度2处理临界问题的三种方法极限法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到解决问题的目的假设法临界问题存在多种可能，特别是有非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件、也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学法将物理过程转化为数学表达式，解出临界条件3.动力学中极值问题的临界条件和处理方法(1)“四种”典型临界条件

13、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FN0.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，则发生相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，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FT0.加速度变化时，速度达到最值的临界条件：加速度变为0时(2)“四种”典型数学方法三角函数法；根据临界条件列不等式法；利用二次函数的判别式法；极限法(多选)(2019日照一模)一轻弹簧的一端固定在倾角为的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为2m的小物块A相连，质量为m的小物块B紧靠A静止

14、在斜面上，如图所示，此时弹簧的压缩量为x0.从t0时开始，对B施加沿斜面向上的外力，使B始终做加速度为a的匀加速直线运动经过一段时间后，物块A、B分离弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.若、m、x0、a均已知，则下列说法正确的是()A根据已知条件，可求出从开始到物块A、B分离所用的时间B根据已知条件，可求出物块A、B分离时的速度大小C物块A、B分离时，弹簧的弹力恰好为零D物块A、B分离后，物块A开始减速思维点拨A、B分离的瞬间A、B有共同的加速度和速度，且此时A、B之间的相互作用力为零把握分力时的特点，结合匀加速直线运动的位移特点和初始状态的受力特点即可求解本题解析：分离的瞬间A、

15、B有共同的加速度和速度，且此时A、B之间的相互作用力为零设分离时的加速度为a，弹簧的压缩量为x，对B有：Fmgsin ma，对A有kx2mgsin 2ma，A、B分离前一起做匀加速直线运动，则x0xat2，在初始状态时对整体受力分析有kx03mgsin ，联立以上方程，可求得从开始到物块A、B分离所用的时间，A正确，C错误；物块A、B分离时的速度vat，B正确；物块A、B分离后，物块A先做加速度减小的加速运动，D错误答案：AB1.(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()At2 s时最大Bt2 s时最小Ct8.5 s

16、时最大 Dt8.5 s时最小解析：人乘电梯向上运动，规定向上为正方向，人受到重力和支持力两个力的作用，则有Fmgma，即Fmgma，根据牛顿第三定律知，人对地板的压力大小等于支持力的大小，将对应时刻的加速度(包含正负号)代入上式，可得选项A、D正确，B、C错误答案：AD2广州塔，昵称“小蛮腰”，总高度达600米，游客乘坐观光电梯大约1分钟就可以到达观光平台若将电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t0时由静止开始上升，a-t图象如图所示则下列相关说法正确的是()At4.5 s时，电梯处于失重状态B555 s时间内，绳索拉力最小Ct59.5 s时，电梯处于超重状态Dt60 s时，电梯速度恰好为

17、零解析：利用a-t图象可判断：t4.5 s时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则A错误；05 s时间内，电梯处于超重状态，拉力大于重力，555 s时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力等于重力，5560 s时间内，电梯处于失重状态，拉力小于重力，综上所述，B、C错误；因a-t图线与t轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t60 s时为零，D正确答案：D3(2019吉林模拟)水平足够长且运动的皮带，取向右为速度的正方向将一物块P轻轻放在皮带上，之后P最初一段时间的速度时间图象如图乙，关于皮带的运动情况描述正确的是()图甲图乙A可能是向右

18、的匀加速B可能是向右的匀速C一定是向左的匀加速 D可能是向左的匀速解析：物块轻轻放在皮带上，初速度为零，由图乙知物块向左做匀加速运动，对物块受力分析知受到皮带对它向左的滑动摩擦力，则皮带相对物块向左运动，所以皮带一定向左运动，可能加速、匀速或减速，D正确答案：D4(多选)(2019惠州模拟)物体B放在物体A上，C放在水平地面上，A、C之间接触面光滑(如图)，当A、B以相同的初速度沿斜面C向上做匀减速运动时，C保持静止，则()AA受到B的摩擦力沿斜面方向向上BA受到B的摩擦力沿斜面方向向下CA、B之间的摩擦力为零D水平地面对C的摩擦力水平向左答案：CD5(多选)(2019沈阳一模)如图所示，放在

19、水平面上的物体A和B，质量分别为M和m，而且Mm，物体A与水平面之间的动摩擦因数为，物体B与水平面之间光滑无摩擦当水平外力大小为F，作用在物体A上时，物体A、B间作用力大小为F1；当方向相反的另外一水平外力作用在物体B上时，物体A、B间的作用力大小为F2.已知两种情况下两物体都做加速度大小相同的匀加速直线运动则()A第二次水平外力大小也为FBF1F2FCF1F2DF1F2答案：ABC6(多选)(2019商洛质检)如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M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均为，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右以加速度a1匀加速运动时，弹簧的伸长量为x

20、1；当用同样大小的恒力F沿着倾角为的光滑斜面方向作用于B上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则下列说法中正确的是()A若mM，有x1x2 B若mM，有x1x2C若sin ，有x1x2 D若sin ，有x1x2解析：在水平面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM)g(mM)a1，隔离物块A，根据牛顿第二定律，有FTmgma1，联立解得FT，在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有F(mM)gsin (mM)a2，隔离物块A，根据牛顿第二定律，有FTmgsin ma2，联立解得FT.比较可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，故A、B正确，C

21、、D错误答案：AB7(2019哈尔滨联考)如图所示，物块A放在木板B上，A、B的质量均为m，物块A和木板B之间的动摩擦因数为，B与地面之间的动摩擦因数为.若将水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动，此时A的加速度为a1；若将水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑动，此时B的加速度为a2，则a1与a2的比为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A11 B23C13 D32解析：当水平力作用在A上，使A刚好要相对B滑动时A、B的加速度相等；单独对B分析，B的加速度为aBa1g；当水平力作用在B上，使B刚好要相对A滑动，此时A、B间的静摩擦力刚好达到最大，A、B的加速度相等，对A分析有aAa2g，可得a1a213.答案：C8(多选)(2019陕西城固一中月考)如图所示，质量分别为mA和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，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是()AA对B的摩擦力向左BA受到的拉力比B受到的拉力大CF足够小时，A、B之间可能没有摩擦力D要使A、B之间不发生相对滑动，F的最大值为答案：AD