高届高级高三物理一轮复习步步高全书学案第三章 第2讲.docx

1、高届高级高三物理一轮复习步步高全书学案第三章 第2讲第2讲应用牛顿第二定律处理“四类”问题一、瞬时问题1.牛顿第二定律的表达式为:F合ma,加速度由物体所受合外力决定,加速度的方向与物体所受合外力的方向一致.当物体所受合外力发生突变时,加速度也随着发生突变,而物体运动的速度不能发生突变.2.轻绳、轻杆和轻弹簧(橡皮条)的区别:(1)轻绳和轻杆:剪断轻绳或轻杆断开后,原有的弹力将突变为0.(2)轻弹簧和橡皮条:当轻弹簧和橡皮条两端与其他物体连接时,轻弹簧或橡皮条的弹力不能发生突变.自测1如图1,A、B、C三个小球质量均为m,A、B之间用一根没有弹性的轻质细绳连在一起,B、C之间用轻弹簧拴接,整个

2、系统用细线悬挂在天花板上并且处于静止状态.现将A上面的细线剪断,使A的上端失去拉力,则在剪断细线的瞬间,A、B、C三个小球的加速度分别是()A.1.5g,1.5g,0 B.g,2g,0C.g,g,g D.g,g,0答案A解析剪断细线前,由平衡条件可知,A上端的细线的拉力为3mg,A、B之间细绳的拉力为2mg,轻弹簧的拉力为mg.在剪断细线的瞬间,轻弹簧中拉力不变,小球C所受合外力为零,所以C的加速度为零；A、B小球被细绳拴在一起,整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力,由牛顿第二定律得3mg2ma,解得a1.5g,选项A正确.二、超重和失重1.超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

3、大于物体所受重力的现象.(2)产生条件:物体具有向上的加速度.2.失重(1)定义: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.(2)产生条件:物体具有向下的加速度.3.完全失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于0的现象称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度ag,方向竖直向下.4.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关.(2)视重: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等于物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.自测2关于超重和失重的下列说法中,正确的是()A.超重就是物体所

4、受的重力增大了,失重就是物体所受的重力减小了B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态,所以做自由落体运动的物体不受重力作用C.物体具有向上的速度时处于超重状态,物体具有向下的速度时处于失重状态D.物体处于超重或失重状态时,物体的重力始终存在且不发生变化答案D三、动力学图象1.类型(1)已知图象分析运动和受力情况；(2)已知运动和受力情况分析图象的形状.2.用到的相关知识通常要先对物体受力分析求合力,再根据牛顿第二定律求加速度,然后结合运动学公式分析.自测3(2016海南单科5)沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度时间图线如图2所示.已知物体与斜面之间的动摩擦因数为

5、常数,在05 s,510 s,1015 s内F的大小分别为F1、F2和F3,则()图2A.F1F3C.F1F3 D.F1F3答案A命题点一超重与失重现象1.对超重和失重的理解(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)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失.(3)尽管物体的加速度不是竖直方向,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)尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重现象.2.判断超重和失重的方法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

6、于超重状态；小于重力时,物体处于失重状态；等于零时,物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态；具有向下的加速度时,物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态从速度变化的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,失重例1(2018四川省乐山市第二次调研)图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,中间的O表示人的重心.图乙是根据传感器采集到的数据画出的Ft图线,两图中ag各点均对应,其中有几个点在图甲中没有画出.取重力加速度g10 m/s2,根据图象分析可知() A.人的重力为1 500 NB.c点位置

7、人处于失重状态C.e点位置人处于超重状态D.d点的加速度小于f点的加速度答案C解析开始时人处于平衡状态,人对传感器的压力是500 N,根据平衡条件与牛顿第三定律可知,人的重力也是500 N,故A错误；c点时人对传感器的压力大于其重力,处于超重状态,故B错误；e点时人对传感器的压力大于其重力,处于超重状态,故C正确；人在d点时:a1m/s220 m/s2,人在f点时:a2m/s210 m/s2,可知d点的加速度大于f点的加速度,故D错误.变式1广州塔,昵称小蛮腰,总高度达600米,游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若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,at图

8、象如图4所示.则下列相关说法正确的是()A.t4.5 s时,电梯处于失重状态B.555 s时间内,绳索拉力最小C.t59.5 s时,电梯处于超重状态D.t60 s时,电梯速度恰好为零答案D解析利用at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,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at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.变式2(201

9、8广东省深圳市三校模拟)如图5,将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中,上顶板和下底板装有压力传感器.当箱子随电梯以a4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的传感器显示的压力为4.0 N,下底板的传感器显示的压力为10.0 N.取g10 m/s2,若下底板示数不变,上顶板示数是下底板示数的一半,则电梯的运动状态可能是()图5A.匀加速上升,a5 m/s2B.匀加速下降,a5 m/s2C.匀速上升D.静止状态答案B解析当箱子随电梯以a4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,对金属块受力分析,由牛顿第二定律知:FN上mgFN下ma,mkg1 kg,Gmg10 N若上顶板传感器

10、的示数是下底板传感器的示数的一半,由于弹簧压缩量不变,下底板传感器示数不变,仍为10 N,则上顶板传感器的示数是5 N.对金属块,由牛顿第二定律知 FN上mgFN下ma解得 a5 m/s2,方向向下,故电梯以a5 m/s2的加速度匀加速下降,或以a5 m/s2的加速度匀减速上升.故A、C、D错误,B正确.命题点二瞬时问题的两类模型1.两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种模型:2.解题思路3.两个易混问题(1)如图6甲、乙中小球m1、m2原来均静止,现如果均从图中A处剪断,则图甲中的轻质弹簧和图乙中的下段绳子的拉力将如何变化呢？图6(

11、2)由(1)的分析可以得出什么结论？答案(1)弹簧的弹力来不及变化,下段绳的拉力变为0.(2)绳的弹力可以突变而弹簧的弹力不能突变.例2(2019河北省衡水中学第一次调研)如图7所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着A小球,同时水平细线一端连着A球,另一端固定在右侧竖直墙上,弹簧与竖直方向的夹角是60,A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端.开始时A、B两球都静止不动,A、B两小球的质量相等,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在水平细线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为()图7A.aAaBg B.aA2g,aB0C.aAg,aB0 D.aA2g,aB0答案D解析水平细线被剪断前对A、

12、B进行受力分析如图所示,静止时,FTFsin 60,Fcos 60mAgF1,F1mBg,又mAmB解得FT2mAg水平细线被剪断瞬间,FT消失,其他各力不变,A所受合力与FT等大反向,所以aA2g,aB0.例3(多选)如图8所示,倾角为的斜面静置于地面上,斜面上表面光滑,A、B、C三球的质量分别为m、2m、3m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接.弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态,现突然剪断细线.下列判断正确的是()图8A.细线被剪断的瞬间,A、B、C三个小球的加速度均为零B.细线被剪断的瞬间,A、B之间杆的弹力大小

13、为零C.细线被剪断的瞬间,A、B球的加速度沿斜面向上,大小为gsin D.细线被剪断的瞬间,A、B之间杆的弹力大小为4mgsin 答案CD解析剪断细线前,以A、B、C组成的系统为研究对象,系统静止,处于平衡状态,所受合力为零,则弹簧的弹力为F(3m2mm)gsin 6mgsin .以C为研究对象知,细线的拉力为3mgsin .剪断细线的瞬间,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,以A、B组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得F(m2m)gsin (m2m)aAB,解得A、B两个小球的加速度为aABgsin ,方向沿斜面向上,以B为研究对象,由牛顿第二定律得:FAB2mgsin 2maAB,解得杆

14、的拉力为FAB4mgsin ,以C为研究对象,由牛顿第二定律得aCgsin ,方向沿斜面向下,故C、D正确,A、B错误.变式3(2018山西省吕梁市第一次模拟)如图9所示,A球质量为B球质量的3倍,光滑固定斜面的倾角为,图甲中,A、B两球用轻弹簧相连,图乙中A、B两球用轻质杆相连,系统静止时,挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面平行,则在突然撤去挡板的瞬间有()图9A.图甲中A球的加速度为gsin B.图甲中B球的加速度为2gsin C.图乙中A、B两球的加速度均为gsin D.图乙中轻杆的作用力一定不为零答案C解析设B球质量为m,A球的质量为3m.撤去挡板前,挡板对B球的弹力大小为4mgsi

15、n ,因弹簧弹力不能突变,而杆的弹力会突变,所以撤去挡板瞬间,题图甲中A球所受的合力为零,加速度为零,B球所受合力为4mgsin ,加速度为4gsin ；题图乙中,撤去挡板的瞬间,A、B两球整体的合力为4mgsin ,A、B两球的加速度均为gsin ,则每个球的合力等于重力沿斜面向下的分力,轻杆的作用力为零,C正确.命题点三动力学图象问题1.常见的动力学图象vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象等.2.图象问题的类型(1)已知物体受的力随时间变化的图线,要求分析物体的运动情况.(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线,要求分析物体的受力情况.(3)由已知条件确定某物理量的变化图象.3.解题策略(1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确