《備考指南 一輪物理 》課件-第3章 能力課

牛頓運(yùn)動定律第三章能力課牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧03模擬

隨堂集訓(xùn)02題點(diǎn)

各個(gè)擊破04配套訓(xùn)練知識梳理回顧1分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析物體在該時(shí)刻前、后的受力情況及運(yùn)動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度．此類問題應(yīng)注意兩種模型的建立．知識一瞬時(shí)加速度分析1．中學(xué)物理中的“線”和“繩”是理想化模型，具有以下幾個(gè)特性(1)輕：其質(zhì)量和重力均可視為等于零且一根繩(或線)中各點(diǎn)的張力大小相等，其方向總是沿繩且背離受力物體的方向．(2)不可伸長：即無論繩受力多大，繩的長度不變，由此特點(diǎn)，可知繩中的張力可以突變．剛性桿、繩(線)和接觸面都可以認(rèn)為是不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，若剪斷(或脫離)后，其中彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間，一般題目中所給桿、細(xì)線、輕繩和接觸面在不加特殊說明時(shí)，均可按此模型來處理．2．中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有以下幾個(gè)特性(1)輕：其質(zhì)量和重力均可視為零，同一彈簧(或橡皮繩)兩端及其中間各點(diǎn)的彈力大小相等．(2)彈簧既能承受拉力，也能承受壓力；橡皮繩只能承受拉力，不能承受壓力．(3)因?yàn)閺椈珊拖鹌だK受力時(shí)，恢復(fù)形變需要一段時(shí)間，所以彈簧和橡皮繩中的力不能突變．【小題自測】1．(2020年綿陽名校模擬)如圖所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60°，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端．開始時(shí)A、B兩球都靜止不動，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為 (

)【答案】D1．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?______物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有______的加速度．2．失重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?________物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有________的加速度．知識二超重與失重大于向上小于向下3．盡管物體的加速度不在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于______或______狀態(tài)．4．物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于______．超重失重ma

【小題自測】2．下列運(yùn)動物體或人處于超重狀態(tài)的是 (

)A．汽車駛過拱橋頂端時(shí)B．過山車恰好通過軌道的最高點(diǎn)時(shí)C．蕩秋千的小孩通過最低點(diǎn)時(shí)D．景海鵬和陳冬在“天宮二號”中繞地球運(yùn)行時(shí)【答案】C1．整體法當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度相同時(shí)，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的質(zhì)量之和，當(dāng)整體受到的外力已知時(shí)，可用__________求出整體的加速度．2．隔離法從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求解系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，常把物體從系統(tǒng)中“隔離”出來進(jìn)行分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程求解．知識三整體法與隔離法整體法3．外力和內(nèi)力如果以物體系統(tǒng)為研究對象，受到系統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)受到的________，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力．應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮________．如果把某物體隔離出來作為研究對象，則內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力．外力內(nèi)力【小題自測】3．(2021屆廈門名校段考)如圖，物體A、B、C放在光滑水平面上用細(xì)線a、b連接，力F作用在A上，使三物體在水平面上的運(yùn)動，若在B上放一小物體D，D隨B一起運(yùn)動，且原來的拉力F保持不變，那么加上物體D后兩繩中拉力的變化是 (

)A．Tb不變 B．Tb增大C．Ta變小 D．Ta增大【答案】D題點(diǎn)各個(gè)擊破2命題點(diǎn)一超重與失重[自修掌握類]1．當(dāng)出現(xiàn)超重、失重時(shí)，物體的重力并沒變化．2．物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，只取決于加速度方向向上還是向下，與速度方向無關(guān)．3．物體超重或失重的大小計(jì)算：F＝ma．4．當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，一切由于重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等．例1

為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖所示，當(dāng)此車減速上坡時(shí)，乘客(僅考慮乘客與水平面之間的作用) (

)A．處于超重狀態(tài)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．所受合力豎直向上【答案】C【解析】當(dāng)車減速上坡時(shí)，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度與車的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下，合力的大小不變．人受重力、支持力和水平向左的靜摩擦力，如圖．將加速度沿豎直方向和水平方向分解，則有豎直向下的加速度，則mg－FN＝may，F(xiàn)N＜mg，乘客處于失重狀態(tài)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．1．(2020年山東卷)一質(zhì)量為m的乘客乘坐豎直電梯下樓，其位移s與時(shí)間t的關(guān)系圖像如圖所示．乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小為g．以下判斷正確的是 (

)A．0～t1時(shí)間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N＞mgB．t1～t2時(shí)間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N＜mgC．t2～t3時(shí)間內(nèi)，v增大，F(xiàn)N＜mgD．t2～t3時(shí)間內(nèi)，v減小，F(xiàn)N＞mg【答案】D【解析】由于s－t圖像的斜率表示速度，可知在0～t1時(shí)間內(nèi)速度增加，即乘客加速度向下，處于失重狀態(tài)，則FN＜mg，A錯(cuò)誤；在t1～t2時(shí)間內(nèi)速度不變，即乘客勻速下降，則FN＝mg，B錯(cuò)誤；在t2～t3時(shí)間內(nèi)速度減小，即乘客減速下降，處于超重狀態(tài)，則FN＞mg，C錯(cuò)誤，D正確．2．如圖所示，在近地圓軌道環(huán)繞地球運(yùn)行的“天宮二號”的實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，航天員們在敬禮時(shí) (

)A．不受地球引力B．處于平衡狀態(tài)，加速度為零C．處于失重狀態(tài)，加速度約為gD．地板的支持力與地球引力平衡【答案】C【解析】“天宮二號”做勻速圓周運(yùn)動時(shí)航天員處于完全失重狀態(tài)．此時(shí)仍受到地球引力作用，只不過引力恰好充當(dāng)向心力，向心加速度近似等于g；此時(shí)人對地板沒有壓力，地板對人也沒有支持力．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．解題方略超重和失重現(xiàn)象判斷的兩個(gè)技巧1．從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于0時(shí)處于完全失重狀態(tài)．2．從速度變化的角度判斷(1)物體向上加速或向下減速時(shí)，超重；(2)物體向下加速或向上減速時(shí)，失重．命題點(diǎn)二圖像問題[師生共研類]1．常見的圖像常見的圖像有v－t圖像，a－t圖像，F(xiàn)－t圖像，F(xiàn)－a圖像等．2．圖像間的聯(lián)系加速度是聯(lián)系v－t圖像與F－t圖像的橋梁．3．圖像的應(yīng)用(1)已知物體在一過程中所受的某個(gè)力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動情況．(2)已知物體在一運(yùn)動過程中速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況．(3)通過圖像對物體的受力與運(yùn)動情況進(jìn)行分析．4．解答圖像問題的策略(1)弄清圖像坐標(biāo)軸、斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積的物理意義．(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系，以便對有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷．例2

(多選)(2019年全國卷Ⅲ)如圖甲，物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺上，物塊用一不可伸長的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺上的力傳感器相連，細(xì)繩水平．t＝0時(shí)，木板開始受到水平外力F的作用，在t＝4s時(shí)撤去外力．細(xì)繩對物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示．木板與實(shí)驗(yàn)臺之間的摩擦可以忽略，重力加速度取10m/s2．由題給數(shù)據(jù)可以得出 (

)A．木板的質(zhì)量為1kgB．2～4s內(nèi)，力F的大小為0.4NC．0～2s內(nèi)，力F的大小保持不變D．物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2【答案】AB【解析】由速度圖像可知，在0～2s內(nèi)，木板和物塊都處于平衡狀態(tài)，則外力F與細(xì)繩的拉力f大小相等，F(xiàn)逐漸增大，C錯(cuò)誤．在2～4s內(nèi)，細(xì)繩的拉力大小為0.2N，物塊保持靜止，由平衡條件和牛頓第三定律可知，物塊對木板的摩擦力f1＝0.2N，木板做加速運(yùn)動，加速度a1＝0.2m/s2，由牛頓第二定律得F－f1＝Ma1；在4～5s時(shí)間內(nèi)，木板只受摩擦力f1作用而做減速運(yùn)動，加速度大小a2＝0.2m/s2，由牛頓第二定律得f1＝Ma2，聯(lián)立可得M＝1kg，F(xiàn)＝0.4N，A、B正確．物塊的質(zhì)量未知，故無法求出物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)，D錯(cuò)誤．1．廣州塔，昵稱“小蠻腰”，總高度達(dá)600m，游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達(dá)觀光平臺．若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開始上升，a－t圖像如圖所示．則下列相關(guān)說法正確的是 (

)A．t＝4.5s時(shí)，電梯處于失重狀態(tài)B．5～55s時(shí)間內(nèi)，繩索拉力最小C．t＝59.5s時(shí)，電梯處于超重狀態(tài)D．t＝60s時(shí)，電梯速度恰好為零【答案】D【解析】利用a－t圖像可判斷t＝4.5s時(shí)，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則A錯(cuò)誤；0～5s時(shí)間內(nèi)，電梯處于超重狀態(tài)，拉力大于重力，5～55s時(shí)間內(nèi)，電梯處于勻速上升過程，拉力等于重力，55～60s時(shí)間內(nèi)，電梯處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，綜上所述，B、C錯(cuò)誤；因a－t圖線與t軸所圍的“面積”代表速度改變量，而圖中橫軸上方的“面積”與橫軸下方的“面積”相等，則電梯的速度在t＝60s時(shí)為零，D正確．2．(2021年煙臺模擬)如圖甲所示，足夠長的光滑固定的斜面上有一物體，物體在一沿斜面向上的推力F的作用下沿斜面向上運(yùn)動，在0～2s內(nèi)推力的大小F1＝5N，在2～4s內(nèi)推力的大小F2＝5.5N，該過程中物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，g取10m/s2，則 (

)A．物體在前4s內(nèi)的位移為8mB．在第3s末物體的加速度大小為2m/s2C．物體質(zhì)量為2kgD．斜面與水平面的夾角為30°【答案】D【解析】由速度—時(shí)間圖像可知，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，即0～4s內(nèi)物體的位移為5m，A錯(cuò)誤；由圖像得，在2～4s內(nèi)物體的加速度a＝0.5m/s2，B錯(cuò)誤；在0～2s內(nèi)物體做勻速直線運(yùn)動，重力沿斜面向下的分力等于5N，在2～4s內(nèi)由牛頓第二定律有F2－F1＝ma，解得m＝1kg，C錯(cuò)誤；設(shè)斜面與水平面的夾角為α，則F2－mgsinα＝ma，解得α＝30°，D正確．命題點(diǎn)三動力學(xué)多過程問題[師生共研類]求解多過程物理問題，要能夠?qū)⒍噙^程分解為多個(gè)子過程，在每一個(gè)子過程中，對物體進(jìn)行正確的受力分析，正確求解加速度和找到連接各階段運(yùn)動的物理量是關(guān)鍵，作出物體整個(gè)運(yùn)動過程的示意圖，可使問題的分析與求解較為直觀．例3

(2020年大慶名校月考)如圖，斜面AB段粗糙，BC段長為1.2m且光滑．滑塊以初速度v0＝9m/s由A沿斜面開始向上滑行，經(jīng)過B處速度為vB＝3m/s，到達(dá)C處速度恰好為零．滑塊在AB、BC滑行時(shí)間相等．求：(1)滑塊從B滑到C的時(shí)間及加速度大小；(2)滑塊從A滑到B的加速度大?。?3)滑塊從C點(diǎn)回到A點(diǎn)的速度大?。?3)設(shè)斜面傾角為θ，滑塊在BC和AB段上升時(shí)，受力情況如圖所示，－mgsinθ＝－ma1，－mgsinθ－f＝ma2，解得f＝3.75m＝ma1＝mgsinθ．物體從B→C→B，由運(yùn)動的對稱性可知，滑塊返回到B點(diǎn)時(shí)速度大小仍為3m/s,當(dāng)滑塊返回到AB段時(shí)合力為零，滑塊勻速下滑，所以滑塊運(yùn)動到斜面低端A時(shí)速度大小仍然為3m/s．【答案】C2．如圖甲所示，質(zhì)量為M＝4kg足夠長的木板靜止在光滑的水平面上，在木板的中點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)量m＝4kg、大小可以忽略的鐵塊，鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．兩物塊開始均靜止，從t＝0時(shí)刻起鐵塊m受到水平向右、大小如圖乙所示的拉力F的作用，F(xiàn)作用的時(shí)間為6s(取g＝10m/s2)，則：(1)鐵塊和木板在前2s的加速度大小分別為多少？(2)鐵塊和木板相對靜止前，運(yùn)動的位移大小各為多少？(3)力F作用的最后2s內(nèi)，鐵塊和木板的位移大小分別是多少？解：(1)前2s，根據(jù)牛頓第二定律，對鐵塊分析得F－μmg＝ma1，解得a1＝3