2019版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 课后分级演练9 牛顿运动定律的综合应用
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第三章牛顿运动定律第7讲牛顿第一、第三定律考(1)内容一切物体总保持__匀速直线运动__状态或__静止__状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.(2)意义①指出了一切物体具有__惯性__,因此牛顿第一定律又称__惯性定律__。
②指出力不是__维持__物体运动状态的原因,而是__改变__物体运动状态的原因,即力是产生__加速度__的原因.③当物体不受力时,物体总保持__匀速直线运动__状态或__静止__状态.(3)惯性①定义:物体具有保持原来__匀速直线运动__状态或__静止__状态的性质.②量度:__质量__是物体惯性大小的唯一量度,与物体的运动状态、受力情况、地理位置均无关,__质量大__的物体惯性大,__质量小__的物体惯性小.③普遍性:惯性是物体的__固有__属性,一切物体都有惯性.2.牛顿第三定律(1)作用力和反作用力两个物体之间的作用总是__相互__的,一个物体对另一个物体施加了力,另一个物体同时对这个物体也施加了力.(2)内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小__相等__、方向__相反__、作用在__同一条直线上__。
(3)表达式__F=-F′__.(4)意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与__反作用力__的相互依赖关系.1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因.(1)物体不受外力作用时一定处于静止状态.(×)解析物体不受外力作用时处于平衡状态(匀速直线运动状态或静止状态).(2)在水平面上滑动的木块最终停下来,是没有外力维持木块运动的结果.(×)解析在水平面上滑动的木块最终停下来是因为受摩擦阻力的结果.(3)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小.(×)解析物体惯性大小的唯一量度是质量.(4)做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性.(×)解析物体的惯性与运动状态无关.(5)作用力与反作用力可以是不同性质的力.(×)解析作用力与反作用力,性质完全相同.(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消.(√)(7)人走在松软的土地上下陷时,人对地面的压力大于地面对人的支持力.(×)解析人对地面的压力和地面对人的支持力是一对作用力与反作用力,而作用力与反作用力大小相等.2.(多选)下列关于牛顿第一定律的说法正确的是(ABD)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3.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(D)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一牛顿第一定律的应用技巧1.应用牛顿第一定律分析实际问题时,要把生活感受和理论问题联系起来深刻认识力和运动的关系,正确理解力不是维持物体运动状态的原因,克服生活中一些错误的直观印象,建立正确的思维习惯.2..如果物体的运动状态发生改变,则物体必然受到不为零的合外力作用.因此,判断物体的运动状态是否改变,以及如何改变,应分析物体的受力情况.[例1]伽利略创造性地把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法,有力地促进了人类科学认识的发展,利用如图所示的装置做如下实验:小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动,并沿右侧斜面上升.斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时,小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比,可以得到的最直接的结论是(A)A.如果斜面光滑,小球将上升到与O点等高的位置B.如果小球不受力,它将一直保持匀速运动或静止状态C.如果小球受到力的作用,它的运动状态将发生改变D.小球受到的力一定时,质量越大,它的加速度越小解析根据题意,铺垫材料粗糙程度降低时,小球上升的最高位置升高,当斜面绝对光滑时,小球在斜面上没有能量损失,因此可以上升到与O点等高的位置,而B、C、D三个选项,从题目不能直接得出,所以选项A正确.二对牛顿第三定律的理解及应用1.相互作用力的特点:“三同、三异、三无关”.(1)三同错误!(2)三异错误!(3)三无关错误!2.一对平衡力与作用力、反作用力的不同点:[例2玻璃打碎了.对于这一现象,下列说法正确的是(C)A.锤头敲玻璃的力大于玻璃对锤头的作用力,所以玻璃才碎裂B.锤头受到的力大于玻璃受到的力,只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C.锤头和玻璃之间的作用力应该是等大的,只是由于锤头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D.因为不清楚锤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关系解析锤头敲玻璃的力与玻璃对锤头的力是作用力与反作用力的关系,不论力的作用效果如何,两者总是大小相等、方向相反,作用在同一条直线上.故选项C正确.应用牛顿第三定律应注意的三个问题(1)定律中的“总是”说明对于任何物体,在任何情况下牛顿第三定律都是成立的.(2)作用力与反作用力虽然等大反向,但因所作用的物体不同,所产生的效果(运动效果或形变效果)往往不同.(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力,不能涉及第三个物体.1.某同学为了取出如图所示羽毛球筒中的羽毛球,一只手拿着球筒的中部,另一只手用力击打羽毛球筒的上端,则(D)A.此同学无法取出羽毛球B.羽毛球会从筒的下端出来C.羽毛球筒向下运动过程中,羽毛球受到向上的摩擦力才会从上端出来D.该同学是在利用羽毛球的惯性解析一手拿着球筒的中部,另一手用力击打羽毛球筒的上端,羽毛球筒在力的作用下向下运动,而羽毛球由于惯性而保持静止,所以羽毛球会从筒的上端出来,故选项D正确.2.某人用绳子将一桶水从井内向上提起的过程中,不计绳子的重力,以下说法正确的是(C)A.只有在桶匀速上升过程中,绳子对桶的拉力才等于桶对绳子的拉力B.桶加速上升的过程中,绳子对桶的拉力大于桶对绳子的拉力C.桶加速上升的过程中,绳子对桶的拉力等于桶对绳子的拉力D.桶减速向上运动的过程中,绳子对桶的拉力小于桶对绳子的拉力3.(多选)下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇小文章:阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中,飞船内宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话.宇航员:“汤姆,我们现在已关闭火箭上所有发动机,正向月球飞去."汤姆:“你们关闭了所有发动机,那么靠什么力量推动火箭向前运动?"宇航员犹豫了半天,说:“我想大概是伽利略在推动火箭向前运动吧.”若不计星球对火箭的作用力,由上述材料可知下列说法不正确的是(AB)A.汤姆问话所体现的物理思想是“力是改变物体运动的原因”B.宇航员答话所体现的物理思想是“力是维持物体运动的原因”C.宇航员答话所体现的物理思想是“物体运动不需要力来维持”D.宇航员答话的真实意思是火箭正在依靠惯性飞行解析由于汤姆对物理知识了解的不全面,只能依据生活经验认为物体的运动要靠力来维持,而宇航员的回答体现了物体靠惯性向前运动,不需要外力维持.选项C、D正确.4。
第三章牛顿运动定律第1节牛顿第一定律__牛顿第三定律(1)牛顿第一定律是实验定律。
(×)(2)在水平面上运动的物体最终停下来,是因为水平方向没有外力维持其运动的结果。
(×)(3)运动的物体惯性大,静止的物体惯性小。
(×)(4)物体的惯性越大,运动状态越难改变。
(√)(5)作用力与反作用力可以作用在同一物体上。
(×)(6)作用力与反作用力的作用效果不能抵消。
(√)(1)伽利略利用“理想实验”得出“力是改变物体运动状态的原因”的观点,推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误观点。
(2)英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了“牛顿第一、第二、第三定律”。
突破点(一) 牛顿第一定律的理解1.对牛顿第一定律的理解(1)提出惯性的概念:牛顿第一定律指出一切物体都具有惯性,惯性是物体的一种固有属性。
(2)揭示力的本质:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。
2.惯性的两种表现形式(1)物体在不受外力或所受的合外力为零时,惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变(静止或匀速直线运动)。
(2)物体受到外力时,惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。
惯性大,物体的运动状态较难改变;惯性小,物体的运动状态容易改变。
3.与牛顿第二定律的对比牛顿第一定律是经过科学抽象、归纳推理总结出来的,而牛顿第二定律是一条实验定律。
[题点全练]1.(2018·三明检测)科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。
在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还需要运用科学的方法。
理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了一个理想实验,如图所示。
①两个对接的斜面,静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;②如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;③减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然会达到原来的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球会沿水平面做持续的匀速运动。
——教学资料参考参考范本——【高中教育】高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律课时规范练9牛顿运动定律的综合应用新人教版______年______月______日____________________部门基础巩固组1.(多选)(超重、失重)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( )A.t=2 s时最大B.t=2 s时最小C.t=8.5 s时最大D.t=8.5 s时最小答案AD解析在时间轴的上方,表示加速度向上,此时处于超重状态,在时间轴的下方,表示加速度向下,此时处于失重状态,对地板的压力减小,在t=2 s 时向上的加速度最大,此时对地板的压力最大,所以A正确;在t=8.5 s时具有向下的最大的加速度,此时对地板的压力最小,所以D正确;故选AD。
2.(多选)(超重、失重)如图,升降机内有一固定斜面,斜面上放一物块。
开始时,升降机做匀速运动,物块相对于斜面匀速下滑。
当升降机加速上升时( )A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑答案BD解析当升降机加速上升时,物体有竖直向上的加速度,则物块与斜面间的正压力增大,根据滑动摩擦力公式Ff=μFN可知物体与斜面间的摩擦力增大,故A错误,B正确;设斜面的倾角为θ,物体的质量为m,当匀速运动时有mgsin θ=μmgcos θ,即sin θ=μcos θ。
当物体以加速度a向上加速运动时,有FN=m(g+a)cos θ,Ff=μm(g+a)cos θ,因为sin θ=μcos θ,所以m(g+a)sin θ=μm(g+a)cos θ,故物体仍相对斜面匀速下滑,C错误,D正确。
3.(连接体)(20xx·湖南衡阳联考)质量不等的两木块A、B,用跨过一轻质定滑轮的轻绳相连,在图示情况下,木块A、B一起做匀速运动。
若木块A、B的位置互相交换,则木块A运动的加速度为(木块A、B与桌面间的动摩擦因数均为μ,且μ<1,重力加速度为g,空气阻力、滑轮摩擦均不计)( )A.(1-μ)gB.(1-μ2)gC.GD.与木块A、B的质量有关〚导学号06400114〛答案A解析A、B匀速运动过程,有mAg=μmBgA、B互相交换后,有mBg-μmAg=(mA+mB)a解得a=(1-μ)g故选A。
第三章牛顿运动定律第一讲牛顿运动定律的理解考点一牛顿第一定律的理解与应用例1、以下说法正确的是()A.物体不受外力作用时,一定处于静止状态B.要物体运动必须有力作用,没有力的作用,物体将静止C.要物体静止必须有力作用,没有力的作用,物体将运动D.物体不受外力作用时,总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态多维练透1、下面对牛顿第一定律和惯性的分析正确的是( )A.飞机投弹时,如果当目标在飞机的正下方时投下炸弹,能击中目标B.地球自西向东自转,你向上跳起来后,还会落到原地C.安全带的作用是防止在汽车刹车时由于惯性作用发生危险D.有的同学说,向上抛出的物体,在空中向上运动时,肯定受到了向上的作用力2、关于物体的惯性,下列说法中正确的是( )A.汽车运动的速度越大越不容易停下来,是因为汽车运动的速度越大惯性越大B.小球由于重力的作用而自由下落时,它的惯性就不存在了C.小球呗竖直向上抛出后继续上升,是因为小球受到一个向上的惯性D.物体惯性的大小仅与物体的质量有关,质量大的惯性大3、考点二牛顿第二定律的理解例2、一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则()A、质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B、质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C、质点加速的方向总是与该恒力的方向相同D、质点单位时间内速率的变化量总是不变多维练透1、下列说法中正确的是()A、物体的质量不确定时,加速度a一定正比于合外力FB、对于不同的合外力,加速度a一定反比于质量mC、在公式F=ma中,当m和a分别用g和m/s2作单位时,F必须用N作单位D、在公式F=ma中,当m和a分别用kg和m/s2作单位时,F必须用N作单位2、3、考点三牛顿第三定律的理解例3、多维练透1、用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验,点击实验菜单中“力的相互作用”如图所示,把两个探头的挂钩钩在一起,向相反方向拉动,观察显示器屏幕上出现的结果如图可以得到以下的实验结论是( )A、作用力与反作用力时刻相同B、作用力与反作用力作用在同一物体上C、作用力与反作用力大小相等D、作用力与反作用力方向相反2、3、第二讲牛顿运动定律的应用考点一牛顿第一定律的瞬时性例1、多维练透1、2、如图所示,在光滑水平桌面上有一质量为1kg的木块A,其左右两侧与轻弹簧相连,弹簧另一端都通过轻绳跨过定滑轮挂着两个质量均为 0.5kg的钩码,滑轮摩擦不计,两钩码间用轻绳相连,系统处于静止状态.现将右侧两钩码间的绳子剪断,在剪断绳的瞬间,下列说法正确的是(取( )A、左侧两钩码的加速度大小为,方向竖直向下B、右侧上方钩码的加速度大小为,方向竖直向上C、物块A的加速度大小为,方向水平向左D、右侧下方钩码的加速度为零3、如图所示,在倾角θ=30°的光滑斜面上,物块A、B质量分别为m和2m,物块A静止在轻弹簧上面,物块B用细线与斜面顶端相连,A、B紧挨在一起,但A、B之间无弹力,已知重力加速度为g,某时刻将细线剪断,则剪断细线的瞬间,下列说法正确的是()A.物体A的加速度为0B.物块A的加速度为g/3C.物块B的加速度为0D.物块B的加速度为g/2考点二动力学两类基本问题例2、多维练透1、2、如图甲所示是高层建筑配备的救生缓降器材,由调速器、安全带、安全钩、缓降绳索等组成。
课后分级演练(九)牛顿运动定律的综合应用【A级一一基础练】1•如图所示,一物体以速度旳冲上粗糙的固定斜面,经过2九吋间返回斜面底端,则物体运动的速度u(以初速度方向为正)随时I'可t的变化关A 系可能正确的是()必解析:C由于斜面粗糙,上滑时,根据牛顿第二定律,有如in 〃+〃/〃弊os 0=呗, 而下滑时,根据牛顿第二定律,有〃炉in “一 "/〃弊os 8 =啊,上滑时加速度比下滑时大, 即上滑时图象的斜率大于下滑时图象的斜率,A、B错误;上滑与下滑的位移大小相同,即上滑与下滑图象与时间轴围成的面枳大小相等,C正确,D错误.2.(多选)某马戏团演员做滑杆表演.已知竖直滑杆上端固定,下端悬空,滑杆的重力为200 N.在杆的顶部装有一拉力传感器,可以显示杆顶端所受拉力的大小.已知演员在滑杆上做完动作之后,先在杆上静止了0.5 s,然后沿杆下滑,3.5 s末刚好滑到杆底端,并且速度恰好为零,整个过程中演员的『一£图彖和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示,g取10 m/s2.则下述说法正确的是()A.演员的体重为600 XB.演员在第1 s内一直处于超重状态C.滑杆所受的最小拉力为620 ND.滑杆所受的最大拉力为900 N解析:AC演员在滑杆上静止时,传感器显示的拉力800 N等于演员重力和滑杆的重力之和,所以演员的体重为600 N,选项A正确,演员在第1 s内先静止后加速下滑,加速下滑处于失重状态,选项B错误.演员加速下滑时滑杆所受的拉力最小,加速下滑的加速度$1 = 3 m/s2,对演员,设受杆对英向上的摩擦力为Fn,由牛顿第二定律,mg —i = ma\,解得凡=420 N.对滑杆,由平衡条件,最小拉力)S=420 N+200 N=620 N,选项C正确•减速下滑时滑杆所受的拉力最大,减速下滑的加速度^=1.5 m/s2,对演员,设摩擦力为斤2, 由牛顿第二定律,甩一帕2,解得^-2=690 N.对滑杆,由平衡条件,最大拉力尺= 690 N+200 N=890 N,选项D 错误.3.放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力尸的作用,厂的大小与时间t的关系及物块速度y 与时间十的关系如图所示,取重力加速度g=10 m/s 2.由此两图线可以 求得物块的质量刃和物块与地面之间的动摩擦因数“分别为()C. 撤去尸的瞬间,日球的加速度为零D. 撤去厂的瞬间,方球处于失重状态解析:A 分别对小球禺方受力分析如图所示.由平衡条件得:F 、= 2mg=k\ 俺尸=3妬tan 60° =3羽/〃虚)庄=3/〃勿cos 60° =&2虑)解①③得kx :心=1 : 3, /\正确,B 错误;撤去尸的瞬间b 球仍处于平衡状态空=0, D 错;对自球由牛顿第二定律得F=3加g =呱,弘=3寸5g 方向水平向右,C 错. 5.如图所示,在光滑的水平面上有一段长为厶质量分布均匀的F iT绳子,绳子在水平向左的恒力厂作用下做匀加速直线运动.绳子上某解析:C 由F-t, y —广图象可知当F=2 N 时,物块做匀速运动,则斥=尺=2 2物44块做匀加速直线运动的加速度m/s 2 = 2 m/s 2,匀减速直线运动的加速度m/s 2=-2 m/s 2,根据牛顿笫二定律得,F —R=m&,尺一斥=加2,解得/〃 =0. 5 kg,则动摩擦因 4. (2017 -济F 联考)如图所示,两小球白"质量之比为1 : 2,用轻弹簧久〃连接并悬挂在天花板上保持静止,水平力F作用在 自上并缓慢拉乩当〃与竖直方向夹角为60°时,A. 〃伸长量刚 好相同.若彳、〃的劲度系数分别为人、也 则以下判断正确的是 ()A. m=0. 5 kg, P =0. 2C. /zz=0. 5 kg, P =0. 4B .一点到绳子右端的距离为匕 设该处的张力大小为T,则能正确描述7•与间的关系的图 象是()解析:B 平衡时,小球受到三个力:重力〃好、斜面支持力斤和弹簧拉力如图所示.突然撤离木板吋,尺突然消失而其他力不变,因此&与重力〃g 的合力F = ------- 产生的加速度自=—选项 cos 30 3 m 3B 正确.7. (多选)利用传感嚣和计算机可以研究力的大小变化情况,实验时让质量为刃的某同学从桌子上跳下,自rti 下落〃后双脚触地,他顺 势弯曲双腿,其重心又下降了力,计算机显示该同学受到地面支持力F 随时间变化的图象如图所示,根据图象提供的信息,以下判断正确的 是() A. 从0至力时间内该同学处于失重状态B. 在/至Z2时间内该同学处于超重状态C. 广2时刻该同学加速度为零D. 在(2到十3时间内该同学的加速度在逐渐减小解析:ABD 0~十】时间内该同学加速度方向向卜处于失重状态,力〜&时间内,该同 学的加速度方向向上处于超重状态,选项A 、B 正确;广2时刻受地面支持力最大,加速度最 大,选项C 错误;九〜力吋间内支持力逐渐减小,合力逐渐减小加速度也逐渐减小,选项D 正确.解析:A 根据牛顿第二定律, 对绳子的整体进行受力分析可知F=Ma,对x 段绳子可 沁丁=秒十x,故7」X 图线是经过原点的直线,故选A.6. 如图所示,质量为加的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°的光滑木板M 〃托住,小球恰好处于静止状态.当木板力〃突然向下撤离的瞬间,小球的加速度大小为() A. 0 B. 2^3 3 &0 h h h t/88.(多选)建设房屋时,保持底边厶不变,要设计好屋顶的倾角“,以o便下雨时落在房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速无摩擦的运 动.下列说法正确的是()解析:AC 设屋檐的底角为 久底边为厶注意底边长度是不变的, 屋顶的坡面长度为丛雨滴下滑时加速度为乩对雨滴做受力分析,只 受重力〃矽和屋顶对雨滴的支持力尺,乖直于屋顶方向:驱 cos ()=R平行于屋顶方向:ma=mgsix\ B雨滴的加速度为:0,则倾角0越大,雨滴下滑时的加速度越大,故A 正确; 雨滴对屋顶的压力:尺=代=/昭cos &,贝I 」倾角〃越大,雨滴对屋顶压力越小,故B 错误;根据三角关系判断,屋顶坡而的长度x =入(:〃,由 心*倚in 〃•/可得:t =可见〃越大,雨滴从顶端0下滑至於时的速度越大,C 正确.9. 为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平, 如图所示,当此车减速上坡时,则乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)()A. 处于超重状态B. 不受摩擦力的作用C. 受到向后(水平向左)的摩擦力作用D. 所受合力竖直向上解析:C 当车减速上坡吋,加速度方向沿斜坡向下,人的加速度 与车的加速度相同,根据牛顿第二定律知人的合力方向沿斜面向下, 合力的大小不变.人受重力、支持力和水平向左的静摩擦力,如图.将加速度沿竖直方向和水平方向分解,则有竖直向下的加速度, 则:mg —F\=ma y .FSg,乘客处于失重状态,故A 、B 、D 错误,C 正确.A. 倾角越大, 雨滴下滑时的加速度越大 B. 倾角 越大, 雨滴对屋顶压力越大c. 倾角越大, 雨滴从顶端o 下滑至屋檐〃时的速度越大 D. 倾角 越大, 雨滴从顶端0下滑至屋檐必吋的吋间越短可见当〃=45°时,用时最短,D 错误;由r=^sin 0 •十可得:$= 0,2厶 弊in 2 010. 某同学近日做了这样一个实验,将一个小铁块(可看成质点)以一定的初速度,沿倾 角可在0〜90°之间任意调整的木板向上滑动,设它沿木板向上能达到的最大位移为上 若 木板倾角不同时对应的最大位移『与木板倾角口的关系如图所示.g 取10 m/s 2.求(结果如 果有根号,可以保留):(1) 小铁块初速度旳的大小以及小铁块与木板间的动摩擦因数“是多少;(2) 当。
基础课3 超重和失重 牛顿运动定律的综合应用知识排查超重和失重1.超重、失重和完全失重比较2.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a =g 的加速度效果,不再有其他效果。
此时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、液体不再产生压强和浮力等。
小题速练1.思考判断(1)超重说明物体的重力增大了。
( )(2)物体超重时,加速度向上,速度也一定向上。
( )(3)物体失重时,也可能向上运动。
( )(4)物体完全失重时,说明物体的重力为零。
( )答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×2.[人教版必修1P89插图改编]如图1所示,某同学站在体重计上,下蹲的全过程中她所处的状态()图1A.一直是超重B.一直是失重C.先超重,后失重D.先失重,后超重答案 D3.[人教版必修1P88插图改编]如图2所示,小李同学站在升降电梯内的体重计上,电梯静止时,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内小李同学发现体重计示数为55 kg。
g取10 m/s2,在这段时间内下列说法正确的是()图2A.体重计对小李的支持力大于小李对体重计的压力B.体重计对小李的支持力等于小李的重力C.电梯的加速度大小为1 m/s2,方向竖直向上D.电梯一定竖直向上运动解析体重计对小李的支持力和小李对体重计的压力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,故选项A错误;小李的体重只有50 kg,体重计的示数为55 kg,说明体重计对小李的支持力大于小李的重力,故选项B错误;小李处于超重状态,说明电梯有向上的加速度,运动情况可能为:向上加速或向下减速;小李受支持力和重力,由牛顿第二定律可知其加速度为a=F N-mgm=55×10-50×1050m/s 2=1 m/s 2,选项C 正确,D 错误。
课后分级演练(九) 牛顿运动定律的综合应用
【A级——基础练】
1.如图所示,一物体以速度v0冲上粗糙的固定斜面,经过2t0时间返回斜面底端,则物体运动的速度v(以初速度方向为正)随时间t的变化关系可能正确的是( )
解析:C 由于斜面粗糙,上滑时,根据牛顿第二定律,有mg sin θ+μmg cos θ=ma1,而下滑时,根据牛顿第二定律,有mg sin θ-μmg cos θ=ma2,上滑时加速度比下滑时大,即上滑时图象的斜率大于下滑时图象的斜率,A、B错误;上滑与下滑的位移大小相同,即上滑与下滑图象与时间轴围成的面积大小相等,C正确,D错误.
2.(多选)某马戏团演员做滑杆表演.已知竖直滑杆上端固定,下端悬空,滑杆的重力为200 N.在杆的顶部装有一拉力传感器,可以显示杆顶端所受拉力的大小.已知演员在滑杆上做完动作之后,先在杆上静止了0.5 s,然后沿杆下滑,3.5 s末刚好滑到杆底端,并且速度恰好为零,整个过程中演员的v-t图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示,g取10 m/s2.则下述说法正确的是( )
A.演员的体重为600 N
B.演员在第1 s内一直处于超重状态
C.滑杆所受的最小拉力为620 N
D.滑杆所受的最大拉力为900 N
解析:AC 演员在滑杆上静止时,传感器显示的拉力800 N等于演员重力和滑杆的重力之和,所以演员的体重为600 N,选项A正确,演员在第1 s内先静止后加速下滑,加速下滑处于失重状态,选项B错误.演员加速下滑时滑杆所受的拉力最小,加速下滑的加速度a1=3 m/s2,对演员,设受杆对其向上的摩擦力为F f1,由牛顿第二定律,mg-F f1=ma1,解得F f1=420 N.对滑杆,由平衡条件,最小拉力F1=420 N +200 N=620 N,选项C正确.减速下滑时滑杆所受的拉力最大,减速下滑的加速度a2=1.5 m/s2,对演员,设摩擦力为F f2,由牛顿第二定律,F f2-mg=ma2,解得F f2=690 N.对滑杆,由平衡条件,最大拉力F2=690 N+200 N=890 N,选项D错误.
3.放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系及物块速度v与时间t的关系如图所示,取重力加速度g=10 m/s2.由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )
A .m =0.5 kg ,μ=0.2
B .m =1.5 kg ,μ=0.2
C .m =0.5 kg ,μ=0.4
D .m =1.0 kg ,μ=0.4
解析:C 由F -t ,v -t 图象可知当F =2 N 时,物块做匀速运动,则F f =F 2=2 N ,物块做匀加速直线运动的加速度a 1=42 m/s 2=2 m/s 2,匀减速直线运动的加速度a 2=-42
m/s 2=-2 m/s 2
,根据牛顿第二定
律得,F -F f =ma 1,F 3-F f =ma 2,解得m =0.5 kg ,则动摩擦因数μ=F f mg =2
5
=0.4.
4.(2017·济宁联考)如图所示,两小球a 、b 质量之比为1∶2,
用轻弹簧A 、
B 连接并悬挂在天花板上保持静止,水平力F 作用在a 上并缓慢拉
a ,当B 与竖
直方向夹角为60°时,A 、B 伸长量刚好相同.若A 、B 的劲度系
数分别为k 1、
k 2,则以下判断正确的是( )
A.k 1k 2=13
B.k 1k 2=23
C .撤去F 的瞬间,a 球的加速度为零
D .撤去F 的瞬间,b 球处于失重状态
解析:A 分别对小球a 、b 受力分析如图所示.由平衡条件得:
F 1=2mg =k 1x ①
F =3mg tan 60°=33mg ② F 2=3mg /cos 60°=k 2x ③
解①③得
k 1∶k 2=1∶3,A 正确,B 错误;
撤去F 的瞬间b 球仍处于平衡状态a b =0,D 错;对a 球由牛顿第二定律得F =33mg =ma a ,a a =33g 方向水平向右,C 错.
5.如图所示,在光滑的水平面上有一段长为L 、质量分布均匀的绳子,绳子在
水平向左的恒力F 作用下做匀加速直线运动.绳子上某一点到绳子右
端的距离为
x ,设该处的张力大小为T ,则能正确描述T 与x 之间的关系的图象是( )
解析:A 根据牛顿第二定律,对绳子的整体进行受力分析可知F =Ma ;对x 段绳子可知T =x
L Ma =Ma L
x ,故T -x 图线是经过原点的直线,故选A.
6.如图所示,质量为m 的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30°
的光滑木板
AB 托住,小球恰好处于静止状态.当木板AB 突然向下撤离的瞬间,
小球的加速
度大小为( )
A .0 B.23
3g C .g
D.
33
g 解析:B 平衡时,小球受到三个力:重力mg 、斜面支持力F
1和弹簧拉力F 2,如图所
示.突然撤离木板时,F 1突然消失而其他力不变,因此F 2与重力mg 的合力F ′=
mg
cos 30°=233mg ,产生的加速度a =F ′m =233
g ,选项B 正确.
7.(多选)利用传感嚣和计算机可以研究力的大小变化情况,实验时让质量为m
的某同学从桌子上跳下,自由下落H 后双脚触地,他顺势弯曲双腿,其重心又下降了h ,计算机显示该同学受到地面支持力F 随时间变化的图象如图所示,根据图象
提供的信息,以下判断正确的是( )
A .从0至t 1时间内该同学处于失重状态
B .在t 1至t 2时间内该同学处于超重状态
C .t 2时刻该同学加速度为零
D .在t 2到t 3时间内该同学的加速度在逐渐减小
解析:ABD 0~t 1时间内该同学加速度方向向下,处于失重状态,t 1~t 2时间内,该同学的加速度方向向上处于超重状态,选项A 、B 正确;t 2时刻受地面支持力最大,加速度最大,选项C 错误;t 2~t 3时间内支持力逐渐减小,合力逐渐减小加速度也逐渐减小,选项D 正确.
8.(多选)建设房屋时,保持底边L 不变,要设计好屋顶的倾角θ,以便下雨时落在
房顶的雨滴能尽快地滑离屋顶,雨滴下滑时可视为小球做无初速无摩擦的运动.下列说法正
确的是( )
A .倾角θ越大,雨滴下滑时的加速度越大
B .倾角θ越大,雨滴对屋顶压力越大
C .倾角θ越大,雨滴从顶端O 下滑至屋檐M 时的速度越大
D .倾角θ越大,雨滴从顶端O 下滑至屋檐M 时的时间越短 解析:AC 设屋檐的底角为θ,底边为L ,注意底边长度是不变的,屋顶的坡面长
度为x ,雨滴下滑时加速度为a ,对雨滴做受力分析,只受重力mg 和屋顶对雨滴的支持力F N ,垂直于屋顶方向:
mg cos θ=F N。