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2015年 高三复习学案:第三章 牛顿运动定律 Word版含解析

考纲展示

热点视角

1.牛顿运动定律、牛顿运动定律的应用

2.超重和失重 Ⅰ

3.单位制:要知道中学物理中涉及的国际单

位制的基本单位和其他物理量的单位,

包括小时、分、升、电子伏特(eV) Ⅰ

实验四:验证牛顿运动定律

说明:知道国际单位制中规定的单位符号.

1.高考对本章知识的考查仍然是重点,特别

是牛顿运动定律与曲线运动、万有引力及电

磁学等相结合的题目出现的可能性较大.

2.对牛顿第二定律的考查仍然会放在瞬时关

系、两类基本问题及连接体问题等内容上.

3.对基本概念的考查主要涉及力和运动、超

重、失重等方面.应当注意牛顿第三定律的

知识可能会在高考中出现.

第一节 牛顿第一、第三定律

一、牛顿第一定律

1.内容:一切物体总保持□

01______________状态或□02______状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.

2.意义

(1)揭示了物体的固有属性:一切物体都有□03______,因此牛顿第一定律又叫惯性定律. (2)揭示了力与运动的关系:力不是□

04______物体运动状态的原因,而是□05______物体运动状态的原因,即产生加速度的原因.

二、惯性

1.定义:物体具有保持原来□

06____________状态或□07______状态的性质. 2.表现:物体不受外力作用时,其惯性表现在保持静止或匀速直线运动状态;物体受

外力作用时其惯性表现在反抗运动状态的□

08____. 3.量度:□

09______是惯性大小的唯一量度,□10______大的物体惯性大,□11______小的物体惯性小.

三、牛顿第三定律

1.内容:两物体之间的作用力与反作用力总是大小□

12________,方向□13______,而且在一条直线上.

2.表达式:F =-F ′.

特别提示:(1)作用力和反作用力同时产生,同时消失,同种性质,作用在不同的物体上,各自产生的效果,不会相互抵消.

(2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关.,1.(多选)关于牛顿第一定律的说法正确的是( )

A .牛顿第一定律不能在实验室中用实验验证

B .牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因

C .物体不受外力作用时,一定处于静止状态

D.物体的运动不需要力来维持

2.(多选)(2012·高考新课标全国卷改编)伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验,提出了惯性的概念,从而奠定了牛顿力学的基础.早期物理学家关于惯性有下列说法,其中正确的是()

A.物体抵抗运动状态变化的性质是惯性

B.不受力的物体有惯性,受力的物体没有惯性

C.行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性

D.运动物体如果没有受到力的作用,将继续以同一速度沿同一直线运动

3.(单选)在日常生活中,小巧美观的冰箱贴使用广泛.一磁性冰箱贴贴在冰箱的竖直表面上静止不动时,它受到的磁力()

A.小于受到的弹力

B.大于受到的弹力

C.和受到的弹力是一对作用力与反作用力

D.和受到的弹力是一对平衡力

牛顿第一定律的理解

1.明确了惯性的概念

牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.

2.揭示了力的本质

牛顿第一定律对力的本质进行了定义:力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动状态的原因.例如,运动的物体逐渐减速直至停止,不是因为不受力,而是因为受到了阻力.

3.揭示了不受力时物体的运动规律

牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态,而物体不受外力的情形是不存在的.在实际情况中,如果物体所受的合外力等于零,与物体不受外力时的表现是相同的.

(单选)下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中,正确的是() A.牛顿第一定律说明,只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态B.物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用

C.惯性定律与惯性的实质是相同的

D.物体的运动不需要力来维持,但物体的运动速度越大时其惯性也越大

[尝试解答]________

[总结提升](1)牛顿第一定律并非实验定律.它是以伽利略的“理想实验”为基础,经过科学抽象,归纳推理而总结出来的.

(2)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种固有属性,与物体是否受力、受力的大小无关,与物体是否运动、运动速度的大小也无关.

1.(单选)关于物体的惯性,下列说法正确的是()

A.质量相同的两个物体,在阻力相同的情况下,速度大的不易停下来,所以速度大的物体惯性大

B.质量相同的物体,惯性相同

C.推动地面上静止的物体比保持这个物体匀速运动时所需的力大,所以静止的物体惯性大

D.在月球上举重比在地球上容易,所以同一物体在月球上比在地球上惯性小

牛顿第三定律的理解与应用

1.作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”

(1)“三同”:①大小相同;②性质相同;③变化情况相同.

(2)“三异”:①方向不同;②受力物体不同;③产生效果不同.

(3)“三无关”:①与物体的种类无关;②与物体的运动状态无关;③与物体是否和其他物体存在相互作用无关.

2.相互作用力与平衡力的比较

作用力和反作用力

一对平衡力 不

同 点 受力物体 作用在两个相互作用的物体上 作用在同一物体上 依赖关系 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失

叠加性

两力作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力

两力作用效果可相互抵消,可叠

加,可求合力,合力为零

力的性质 一定是同性质的力 性质不一定相同

相同点 大小、方向 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上

(单选)(2014·海口模拟)建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料.质量为

70.0 kg 的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0 kg 的建筑材料以0.500 m/s 2的加速度拉升,忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力大小为(g 取10 m/s 2)( )

A .510 N

B .490 N

C .890 N

D .910 N

[审题突破] 工人对地面的压力与哪个力是一对相互作用力?绳子对物体的拉力与对人拉力有什么关系?

[尝试解答] ________

2.(单选)

(2014·泉州模拟)如图所示,用细绳把小球悬挂起来,当小球静止时,下列说法中正确的是( )

A .小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力

B .小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对作用力和反作用力

C .小球受到的重力和细绳对小球的拉力是一对平衡力

D .小球受到的重力和小球对细绳的拉力是一对平衡力

对作用力与反作用力关系的认识

范例(多选)(2014·大连模拟)用手托着一块砖,开始静止不动,当手突然向上加速运动时,砖对手的压力()

A.一定小于手对砖的支持力

B.一定等于手对砖的支持力

C.一定大于手对砖的支持力

D.一定大于砖的重力

[误区警示]砖向上加速,误认为手对砖的支持力大于砖对手的压力而错选A.

[解析]砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力与反作用力的关系,大小一定相等,故AC错B对,砖向上加速,由牛顿第二定律知,手对砖的支持力大于重力,因而砖对手的压力大于重力,故D对.

[答案]BD

[真知灼见]相互作用的两物体,不论运动状态如何,产生的效果如何,相互作用力总是等大反向、性质相同、作用时间相同.

3.(单选)一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了.对于这一现象,下列说法正确的是()

A.榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力,所以玻璃才碎裂

B.榔头受到的力大于玻璃受到的力,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

C.榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的,只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

D.因为不清楚榔头和玻璃的其他受力情况,所以无法判断它们之间的相互作用力的大小

一高考题组

1.(多选)(2013·高考山东卷) 伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法,利用这种方法伽利略发现的规律有()

A.力不是维持物体运动的原因

B.物体之间普遍存在相互吸引力

C.忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快

D.物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反

2.(单选)(2011·高考浙江卷)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”.两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢.若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是()

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力

B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力

C.若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利

D.若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利

二模拟题组

3.(单选)(2014·洛阳统考)关于物体的运动状态和其所受外力的关系,下列说法正确的是()

A.力是维持物体运动的原因

B.物体受到的合力为零时,它一定处于静止状态

C.物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同

D.物体受到不为零的合力作用时,它的运动状态一定发生变化

4.(单选)(2014·海口模拟)汽车拉着拖车在水平道路上沿着直线加速行驶,根据牛顿运动定律,以下说法正确的是()

A.汽车能拉着拖车加速前进,是因为汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力

B.加速前进时,汽车对拖车的拉力大小与拖车对汽车的拉力大小相等

C.汽车先对拖车施加拉力,然后才产生拖车对汽车的拉力

D.汽车对拖车的拉力大小与拖车所受地面对它的摩擦力大小相等

5.(多选)(2014·潍坊模拟)在水平路面上有一辆匀速行驶的小车,车上固定一盛满水的碗.现突然发现碗中的水洒出,水洒出的情况如图所示,则关于小车的运动情况,下列叙述正确的是()

A.小车匀速向左运动

B.小车可能突然向左加速

C.小车可能突然向左减速

D.小车可能突然向右减速

三选做题

6.(多选)2013年4月20日8时02分雅安市芦山县发生7.0级地震,如图所示,解放军某部出动直升机救助被困受伤灾民,若不考虑悬索质量,下列说法正确的是() A.只有在匀速吊起时悬索对人的拉力才等于人对悬索的拉力

B.当加速吊起时悬索对人的拉力等于人对悬索的拉力

C.当加速吊起时悬索对人的拉力大于悬索对飞机的拉力

D.无论如何吊起悬索对人的拉力都等于人对悬索的拉力

温馨提示日积月累,提高自我请做课后达标检测7

第二节牛顿第二定律两类动力学问题

一、牛顿第二定律

1.内容:物体加速度的大小跟作用力成□01______,跟物体的质量成□02______,加速度的方向跟作用力的方向□03____.

2.表达式:F=ma

3.适用范围

(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面□04______或□05______________的参考系.

(2)牛顿第二定律只适用于□06______物体(相对于分子、原子等)、□07______运动(远小于光速)的情况.

二、两类动力学问题

1.已知物体的受力情况,求物体的□08__________.

2.已知物体的运动情况,求物体的□09__________.

特别提示:利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用,将运动学规律和牛顿第二定律相结合,寻找加速度和未知量的关系,是解决这类问题的思考方向.

三、力学单位制

1.单位制:由□10______单位和□11______单位一起组成了单位制.

2.基本单位:基本物理量的单位,基本物理量共七个,其中力学有三个,它们是□12______、□13______、□14______,它们的单位分别是□15____、□16______、□17____.

3.导出单位:由基本物理量根据□18__________推导出来的其他物理量的单位.,1.(单选)(2012·高考海南卷)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()

A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比

B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度

C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比

D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比

2.(多选)(2013·高考浙江卷)

如图所示,总质量为460 kg的热气球,从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2,当热气球上升到180 m时,以5 m/s的速度向上匀速运动.若离开地面后热气球所受浮力保持不变,上升过程中热气球总质量不变,重力加速度g=10 m/s2.关于热气球,下列说法正确的是()

A.所受浮力大小为4 830 N

B.加速上升过程中所受空气阻力保持不变

C.从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s

D.以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N

3.(单选)(2013·高考福建卷)在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培).导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为() A.m2·kg·s-4·A-1

B.m2·kg·s-3·A-1

C .m 2·kg·s -

2·A -

1

D .m 2·kg·s -1·A -

1

用牛顿第二定律求解瞬时加速度

牛顿第二定律的表达式为F =ma ,其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时消失、同时变化,具体可简化为以下两种模型:

(1)轻绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间.

(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.

(多选)(2014·银川模拟)如图所示,A 、B 球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为

θ的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )

A .两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为g sin θ

B .B 球的受力情况未变,瞬时加速度为零

C .A 球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2g sin θ

D .弹簧有收缩的趋势,B 球的瞬时加速度向上,A 球的瞬时加速度向下,瞬时加速度都不为零

[思路点拨] 细线烧断瞬间,弹簧的弹力变化吗?绳上的弹力还存在吗?A 球受力如何变化?B 球受力又如何变化?

[尝试解答] ________

[规律总结] 加速度瞬时性涉及的实体模型

(1)分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度,此类问题应注意以下几种模型:

特性 模型 受外力时

的形变量 力能 否突变 产生拉力 或支持力 质量

内部

弹力

轻绳 微小不计 能

只有拉力

没有支持力 不计

处处

相等 橡皮绳 较大 不能

只有拉力

没有支持力 轻弹簧 较大 不能

既可有拉力

也可有支持力 轻杆 微小不计 能

既可有拉力

也可有支持力

(2)解理想化模型问题时应注意的问题 ①分析问题属于哪类理想化模型.

②抓住模型的受力方向和大小变化的特点.

1.(单选)“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳.质量为m的小明如图静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时()

A.加速度为零

B.加速度a=g,沿原断裂绳的方向斜向下

C.加速度a=g,沿未断裂绳的方向斜向上

D.加速度a=g,方向竖直向下

动力学两类基本问题

求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示:

分析解决这两类问题的关键:应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度.

(2014·厦门模拟)如图所示,木块的质量m=2 kg,与地面间的动摩擦因数μ=0.2,木块在拉力F=10 N作用下,在水平地面上从静止开始向右运动,运动5.2 m后撤去外力

F.已知力F与水平方向的夹角θ=37°(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2).求:

(1)撤去外力前,木块受到的摩擦力大小;

(2)刚撤去外力时,木块运动的速度;

(3)撤去外力后,木块还能滑行的距离为多少?

[解题探究](1)木块在撤去外力前后分别做何种运动?

(2)撤去F前后,木块所受摩擦力是否变化?

[课堂笔记]

[方法总结]解答动力学两类问题的基本程序:

(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点,如果是比较复杂的问题,应该明确

整个物理现象是由哪几个物理过程组成的,找出相邻过程的联系点,再分别研究每一个物理过程.

(2)根据问题的要求和计算方法,确定研究对象,进行分析,并画出示意图,图中应注明力、速度、加速度的符号和方向,对每一个力都明确施力物体和受力物体,以免分析力时有所遗漏或无中生有.

(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解,通常先用表示物理量的符号运算,解出所求物理量的表达式,然后将已知物理量的数值及单位代入,通过运算求结果.

2.(2012·高考上海卷)

如图,将质量m=0.1 kg的圆环套在固定的水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径.环与杆间的动摩擦因数μ=0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上、与杆的夹角θ=53°的拉力F,使圆环以a=4.4 m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小.(取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g=10 m/s2)

动力学图象问题

1.图象的类型

(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况.

(2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况.

2.问题的实质

是力与运动的关系问题,求解这类问题的关键是理解图象的物理意义,理解图象的轴、点、线、截距、斜率、面积六大功能.

(2014·河南中原名校二联改编)如图甲所示,光滑水平面上的O处有一质量为m=2 kg的物体.物体同时受到两个水平力的作用,F1=4 N,方向向右,F2的方向向左,大小如图乙所示.物体从静止开始运动,此时开始计时.问:

(1)当t=0.5 s时物体的加速度多大?

(2)物体在t=0至t=2 s内何时物体的加速度最大?最大值为多少?

(3)物体在t=0至t=2 s内何时物体的速度最大?最大值为多少?

[审题突破]物体加速度最大时,合力是不是最大?速度最大时,合力(或加速度)是不是等于零?

[总结提升]数形结合解决动力学问题

(1)物理公式与物理图象的结合是一种重要题型.对于已知图象求解相关物理量的问题,往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手,分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果.

(2)解决这类问题的核心是分析图象,尤其应特别关注v-t图象的斜率(即加速度)和力的图线与运动的对应关系.

3.(单选)(原创题)用与斜面平行的力F拉着物体在倾角为θ的光滑斜面上运动,如改变拉力F的大小,物体的加速度随外力F变化的图象如图所示,已知外力F沿斜面向上,重力加速度g取10 m/s2.请根据图象中所提供的信息计算出斜面的倾角和物体的质量分别是()

A.30°和2 kg B.60°和3 kg

C.30°和3 kg D.60°和2 kg

传送带模型中的动力学问题

[规范解答]————————————该得的分一分不丢!

(1)行李刚开始运动时,受力如图所示, 滑动摩擦力:F f =μmg =4 N(2分) 由牛顿第二定律得:F f =ma (2分) 解得:a =1 m/s 2.(1分)

(2)行李达到与传送带相同速率后不再加速,则:v =at (2分)

解得t =v

a

=1 s .(1分)

(3)行李始终匀加速运行时间最短,且加速度仍为a =1 m/s 2,当行李到达右端时,有:v 2min =2aL (2分)

解得:v min =2aL =2 m/s

故传送带的最小运行速率为2 m/s(1分)

行李运行的最短时间:t min =v min

a

=2 s .(2分)

[答案] (1)4 N 1 m/s 2 (2)1 s (3)2 s 2 m/s [建模感悟] (1)模型特征

一个物体以速度v 0(v 0≥0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型.

(2)处理方法

传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题.不论是哪一种情况,分析处理传送带问题时需要特别注意两点:一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析;二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析.

4.传送带与水平面夹角为37°,皮带以12 m/s 的速率沿顺时针方向转动,如图所示.今在传送带上端A 处无初速度地放上一个质量为m 的小物块,它与传送带间的动摩擦因数为0.75,若传送带A 到B 的长度为24 m ,g 取10 m/s 2,则小物块从A 运动到B 的时间为多少?

一 高考题组 1.(单选)(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)一物块静止在粗糙的水平桌面上.从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用.假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以a 表示物块的加速度大小,F 表示水平拉力的大小.能正确描述F 与a 之间的关系的图象是( )

2.(单选)(2012·高考安徽卷)如图所示,放在固定斜面上的物块以加速度a 沿斜面匀加速下滑,若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F ,则( )

A .物块可能匀速下滑

B .物块仍以加速度a 匀加速下滑

C .物块将以大于a 的加速度匀加速下滑

D .物块将以小于a 的加速度匀加速下滑

3.(单选)(2010·高考福建卷)质量为2 kg 的物体静止在足够大的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等.从t =0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用,F 随时间t 的变化规律如图所示.重力加速度g 取10 m/s 2,则物体在t =0至t =12 s 这段时间的位移大小为( )

A .18 m

B .54 m

C .72 m

D .198 m

二 模拟题组

4.(单选)(2014·宁夏银川一中模拟)如图所示,A 、B 两小球分别连在轻线两端,B 球另一端与弹簧相连,弹簧固定在倾角为30°的光滑斜面顶端.A 、B 两小球的质量分别为m A 、m B ,重力加速度为g ,若不计弹簧质量,在线被剪断瞬间,A 、B 两球的加速度大小分别为( )

A .都等于g 2 B.g

2

和0

C.g 2和m A m B ·g 2

D.m A m B ·g 2和g 2

5.(单选)(2014·甘肃诊断)一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行.现将一个木炭包无初速地放在传送带的最左端,木炭包将会在传送带上留下一段黑色的径迹.下列说法中正确的是( )

A .黑色的径迹将出现在木炭包的左侧

B.木炭包的质量越大,径迹的长度越短

C.传送带运动的速度越大,径迹的长度越短

D.木炭包与传送带间动摩擦因数越大,径迹的长度越短

三选做题

6.(多选)(2014·河南洛阳模拟)利用如图甲所示的装置测量滑块和滑板间的动摩擦因数,将质量为M的滑块A放在倾斜滑板B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示出滑块A的速度-时间(v-t)图象.先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度,得到的v-t图象如图乙所示,则()

A.滑块A上滑时加速度的大小为8 m/s2

B.滑块A下滑时加速度的大小为8 m/s2

C.滑块与滑板之间的动摩擦因数μ=0.25

D.滑块A上滑时运动的位移为2 m

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第三节牛顿运动定律的综合应用

一、超重和失重

1.超重

(1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)□01________物体所受重力的情况称为超重现象.

(2)产生条件:物体具有□02______的加速度.

2.失重

(1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)□03________物体所受重力的情况称为失重现象.

(2)产生条件:物体具有□04______的加速度.

3.完全失重

物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)□05____的情况称为完全失重现象.4.视重

当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重.视重大小等于秤所受的拉力或压力.

特别提示:(1)物体超重或失重时,所受重力并没有变化.

(2)物体是处于超重状态还是失重状态,与物体的速度没有关系.

二、解答连接体问题的常用方法

1.整体法

当系统中各物体的□06__________相同时,我们可以把系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各物体的□07________,当整体受到的外力已知时,可用□08____________

求出整体的加速度.

2.隔离法

当求解系统内物体间□09__________时,常把物体从系统中“隔离”出来,进行分析,依

据牛顿第二定律列方程.

3.外力和内力

(1)外力:系统外的物体对研究对象的作用力; (2)内力:系统内物体之间的作用力.,1.

(单选)如图所示,A 、B 两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是( )

A .在上升和下降过程中A 对

B 的压力一定为零

B .上升过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力

C .下降过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力

D .在上升和下降过程中A 对B 的压力等于A 物体受到的重力 2-1.(多选)(2014·大同模拟)如图所示,水平地面上有两块完全相同的木块A 、B ,在水平推力F 的作用下运动,用F AB 代表A 、B 间的相互作用力,则( )

A .若地面是完全光滑的,F A

B =F

B .若地面是完全光滑的,F AB =F

2

C .若地面是有摩擦的,F AB =F

D .若地面是有摩擦的,F AB =F

2

2-2.(多选)(2014·上饶模拟)如图所示,小车的质量为M ,人的质量为m ,人用恒力F 拉绳,若人与车保持相对静止,且地面为光滑的,不计滑轮与绳的质量,则车对人的摩擦力可能是( )

A .0 B.m -M m +M F ,方向向右 C.m -M m +M F ,方向向左 D.M -m m +M F ,方向向右

超重和失重现象 1.超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全失重也不是重力完全消失了.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)发生了变化(即“视重”发生变化).

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.尽管物体的加速度不是在竖直方向,但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.

4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于ma.

(多选)(2014·石家庄一中高三质检)如

图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲-起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线.由图线可知该同学()

A.体重约为650 N

B.做了两次下蹲—起立的动作

C.做了一次下蹲—起立的动作,且下蹲后约2 s起立

D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态

[审题突破]图中的F是合力吗?它与重力的大小关系是否决定物体处于超重、失重或平衡状态?图线与时间轴平行是什么含义?

[尝试解答]________

[方法总结]超重和失重现象的判断方法

(1)从受力的大小判断,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)从加速度的方向判断,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.

1.(单选)如图所示,一台秤上放一玻璃管,管底放一小圆柱状磁铁,在管顶用细线吊着一圆柱状磁铁,两磁铁的N极相对,现剪断细线,让上面的磁铁由静止下落,则在上面磁铁下落至最低点的过程中(两磁铁未碰撞),对于台秤的示数变化下列说法正确的是() A.示数一直增大

B.示数一直减小

C.示数先增大后减小

D.示数先减小后增大

整体法和隔离法解决连接体问题

1.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,分析整体受到的合外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).

2.隔离法的选取原则

若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内各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.

3.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”.

(单选)(2012·高考江苏卷)如图所示,一夹子夹住木块,在力F 作用下向上提升.夹

子和木块的质量分别为m 、M ,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f .若木块不滑动,力F 的最大值是( )

A.2f (m +M )M

B.2f (m +M )m

C.2f (m +M )M -(m +M )g

D.2f (m +M )m

+(m +M )g

[审题突破] 木块不滑动的含义是什么?木块与夹子的哪个量相同? [尝试解答] ________

[总结提升] (1)通过滑轮和绳的连接体

若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法.绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法.

(2)水平面上的连接体问题

这类问题一般多是连接体(系统)中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.

(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题 当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析.

注意:用整体法时要分清内力、外力.

2.(单选)(2014·长春调研)如图所示,50个大小相同、质量均为m 的小物块,在平行于斜面向上的恒力F 作用下一起沿斜面向上运动.已知斜面足够长,倾角为30°,各小物块与斜面间的动摩擦因数相同,重力加速度为g ,则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为( )

A.125

F

B.2425

F C .24mg +F

2

D .因为动摩擦因数未知,所以不能确定

动力学中的临界极值问题

[规范解答]————————————该得的分一分不丢!

(1)设物块加速度的大小为a ,到达B 点时速度的大小为v ,由运动学公式得

L =v 0t +1

2

at 2①(2分)

v =v 0+at ②(2分)

联立①②式,代入数据得 a =3 m/s 2③

v =8 m/s.④(1分) (2)

设物块所受支持力为F N ,所受摩擦力为F f ,拉力与斜面间的夹角为α,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得

F cos α-mg sin θ-F f =ma ⑤(2分) F sin α+F N -mg cos θ=0⑥(2分) 又F f =μF N ⑦(1分) 联立⑤⑥⑦式得

F =mg (sin θ+μcos θ)+ma cos α+μsin α

⑧(1分)

由数学知识得

cos α+33sin α=23

3

sin(60°+α)⑨(2分)

由⑧⑨式可知对应F 最小时与斜面间的夹角 α=30°⑩(1分)

联立③⑧⑩式,代入数据得F 的最小值为

F min =1335

N .(1分)

[答案] (1)3 m/s 2 8 m/s (2)30° 133

5

N

[题后感悟] (1)遇到新问题时,只要通过分析与已掌握的知识方法或已解决过的类似问题联系起来,就可降低解决新问题的难度.

(2)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,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,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界状态;

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.

3.如图所示,质量为m =1 kg 的物块放在倾角为θ=37°的斜面体上,斜面体质量为M =2 kg ,斜面体与物块间的动摩擦因数为μ=0.2,地面光滑,现对斜面体施一水平推力F ,要使物块m 相对斜面静止,试确定推力F 的取值范围.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g =10 m/s 2 )

“滑块——木板模型”问题的分析

[规范解答]————————————该得的分一分不丢! (1)木板受到的摩擦力F f =μ(M +m )g =10 N

木板的加速度a =F -F f

M

=2.5 m/s 2.(2分)

(2)设拉力F 作用时间t 后撤去

F 撤去后,木板的加速度为a ′=-F f

M

=-2.5 m/s 2(2分)

木板先做匀加速运动,后做匀减速运动,且a =-a ′,故 at 2=L

解得t =1 s ,即F 作用的最短时间为1 s .(2分)

(3)设木块的最大加速度为a 木块,木板的最大加速度为a 木板,则μ1mg =ma 木块 得a 木块=μ1g =3 m/s 2(2分)

对木板:F 1-μ1mg -μ(M +m )g =Ma 木板(2分) 木板能从木块的下方抽出的条件为a 木板>a 木块 解得F 1>25 N .(2分)

(4)木块的加速度a 木块′=μ1g =3 m/s 2(1分) 木板的加速度

a 木板′=F 2-μ1mg -μ(M +m )g

M

=4.25 m/s 2(1分)

木块滑离木板时,两者的位移关系为x 木板-x 木块=L ,即 12a 木板′t 2-1

2

a 木块′t 2=L .(2分) 代入数据解得t =2 s .(2分)

[答案] (1)2.5 m/s 2 (2)1 s (3)大于25 N (4)2 s

[建模感悟] (1)模型特点:上、下叠放两个物体,并且两物体在摩擦力的相互作用下发

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