2018-2019學年高中物理 重難點復習一本通 專題12 牛頓第二定律的應用超重和失重重、難點通關(guān)學案 新人教版必修1

《2018-2019學年高中物理 重難點復習一本通 專題12 牛頓第二定律的應用超重和失重重、難點通關(guān)學案 新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學年高中物理 重難點復習一本通 專題12 牛頓第二定律的應用超重和失重重、難點通關(guān)學案 新人教版必修1（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題12 牛頓第二定律的應用 超重和失重 重難點1 力學兩類問題 一、從受力確定運動情況 如果已知物體的受力情況，可以由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學的規(guī)律確定物體的運動情況． 二、從運動情況確定受力 如果已知物體的運動情況，根據(jù)運動學公式求出物體的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的力． [知識深化] 1．解題步驟 （1）確定研究對象，對研究對象進行受力分析，并畫出物體的受力分析圖． （2）根據(jù)力的合成與分解，求合力（包括大小和方向）． （3）根據(jù)牛頓第二定律列方程，求加速度． （4）結(jié)合物體運動的初始條件，選擇運動學公式，求運動學量—

2、—任意時刻的位移和速度，以及運動時間等． 2．流程 受力情況→合力F求a， 求x、v0、v、t. 三、多過程問題分析 1．當題目給出的物理過程較復雜，由多個過程組成時，要明確整個過程由幾個子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點并逐一分析每個過程． 聯(lián)系點：前一過程的末速度是后一過程的初速度，另外還有位移關(guān)系等． 2．注意：由于不同過程中力發(fā)生了變化，所以加速度也會發(fā)生變化，所以對每一過程都要分別進行受力分析，分別求加速度． 【典例精析】 【例1】如圖所示，質(zhì)量m＝2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面間的滑動摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對物體施

3、加一個大小F＝8 N、與水平方向成θ＝37°角斜向上的拉力，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求： （1）畫出物體的受力圖，并求出物體的加速度； （2）物體在拉力作用下5 s末的速度大??； （3）物體在拉力作用下5 s內(nèi)通過的位移大?。? 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律解答。 【參考答案】（1）見解析圖　1.3 m/s2，方向水平向右 （2）6.5 m/s?。?）16.25 m 【例2】民用航空客機的機艙除通常的艙門外還設(shè)有緊急出口，發(fā)生意外情況的飛機著陸后，打開緊急出口的艙門，會自動生成一個由氣囊組成的斜面，機艙中

4、的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上來．若某型號的客機緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長度為5.0 m．要求緊急疏散時，乘客從氣囊上由靜止下滑到達地面的時間不超過2.0 s（g取10 m/s2），則： （1）乘客在氣囊上下滑的加速度至少為多大？ （2）氣囊和下滑乘客間的動摩擦因數(shù)不得超過多少？ 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律解答。。 【參考答案】（1）2.5 m/s2　（2）0.92 【精準解析】（1）由題意可知，h＝4.0 m，L＝5.0 m，t＝2.0 s. 設(shè)斜面傾角為θ，則sin θ＝. 乘客沿氣囊下滑過程中，由L＝at2得a＝，代入數(shù)

5、據(jù)得a＝2.5 m/s2. （2）在乘客下滑過程中，對乘客受力分析如圖所示，沿x軸方向有mgsin θ－Ff＝ma， 沿y軸方向有FN－mgcos θ＝0， 又Ff＝μFN，聯(lián)立方程解得 μ＝≈0.92. 【例3】如圖所示，ACD是一滑雪場示意圖，其中AC是長L＝8 m、傾角θ＝37°的斜坡，CD段是與斜坡平滑連接的水平面．人從A點由靜止下滑，經(jīng)過C點時速度大小不變，又在水平面上滑行一段距離后停下．人與接觸面間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.25，不計空氣阻力．（取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）求： （1）人從斜坡頂端A滑至底端C所用的時間；

6、 （2）人在離C點多遠處停下？ 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律解答。 【參考答案】（1）2 s　（2）12.8 m 【精準解析】（1）人在斜坡上下滑時，對人受力分析如圖所示． 設(shè)人沿斜坡下滑的加速度為a，沿斜坡方向，由牛頓第二定律得 mgsin θ－Ff＝ma Ff＝μFN 垂直于斜坡方向有 FN－mgcos θ＝0 聯(lián)立以上各式得a＝gsin θ－μgcos θ＝4 m/s2 由勻變速運動規(guī)律得L＝at2 解得：t＝2 s 1．（從受力情況確定運動情況）（多選）一個靜止在水平面上的物體，質(zhì)量為2 kg，受水平拉力F＝6 N的作用

7、從靜止開始運動，已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2（g取10 m/s2），則 A．2 s末物體的速度為2 m/s B．2 s內(nèi)物體的位移為6 m C．2 s內(nèi)物體的位移為2 m D．2 s內(nèi)物體的平均速度為2 m/s 【答案】AC 【解析】物體豎直方向受到的重力與支持力平衡，合力為零，水平方向受到拉力F和滑動摩擦力Ff，則根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma，又Ff＝μmg，聯(lián)立解得，a＝1 m/s2. 所以2 s末物體的速度為v＝at＝1×2 m/s＝2 m/s，A正確；2 s內(nèi)物體的位移為x＝a

8、t2＝2 m，B錯誤，C正確；2 s內(nèi)物體的平均速度＝＝ m/s＝1 m/s，D錯誤． 2．（從運動情況確定受力情況）質(zhì)量為m＝3 kg的木塊放在傾角為θ＝30°的足夠長斜面上，木塊可以沿斜面勻速下滑．如圖所示，若用沿斜面向上的力F作用于木塊上，使其由靜止開始沿斜面向上加速運動，經(jīng)過t＝2 s時間物體沿斜面上升4 m的距離，則推力F為（g取10 m/s2） A．42 N　　　 B．6 N　　　 C．21 N　　　 D．36 N 【答案】D 3．（多過程問題分析）總質(zhì)量為m＝75 kg的滑雪者以初速度v0＝8 m/s沿傾角為θ＝3

9、7°的斜面向上自由滑行，已知雪橇與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.25，假設(shè)斜面足夠長．sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，不計空氣阻力．試求： （1）滑雪者沿斜面上滑的最大距離； （2）若滑雪者滑行至最高點后掉轉(zhuǎn)方向向下自由滑行，求他滑到起點時的速度大?。? 【答案】（1）4 m?。?）4 m/s 【解析】（1）上滑過程中，對滑雪者進行受力分析，如圖所示， 滑雪者受重力mg、支持力FN、摩擦力Ff作用，設(shè)滑雪者的加速度為a1.根據(jù)牛頓第二定律有：mgsin θ＋Ff＝ma1，a1方向沿斜面向下． 在垂直于斜面方向有：FN＝mgcos θ，又摩擦力Ff＝μFN 由以上各

10、式解得：a1＝g（sin θ＋μcos θ）＝8 m/s2 滑雪者沿斜面向上做勻減速直線運動，速度減為零時的位移x＝＝4 m，即滑雪者沿斜面上滑的最大距離為4 m. （2）滑雪者沿斜面下滑時，對其受力分析如圖所示． 重難點2 超重和失重 一、超重和失重 1．超重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象． 2．失重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象． 3．完全失重：如果物體對支持物、懸掛物完全沒有作用力，這時物體正好以大小等于g、方向豎直向下的加速度運動，此時物體處于完全失重狀態(tài)． [知識

11、深化] 1．視重：當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力． 當物體處于超重或失重時，物體的重力并未變化，只是視重變了． 2．超重、失重的比較： 特征 狀態(tài) 加速度 視重（F） 與重力關(guān)系 運動情況 受力示意圖 平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運動 超重 向上 由F－mg＝ma得F＝m（g＋a）>mg 向上加速或向下減速 失重 向下 由mg－F＝ma得F＝m（g－a）

12、落體，拋體，正常運行的衛(wèi)星等 3.對超重、失重的理解 （1）物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運動方向無關(guān)． （2）發(fā)生超重和失重時，物體所受的重力并沒有變化． （3）發(fā)生完全失重現(xiàn)象時，與重力有關(guān)的一切現(xiàn)象都將消失．比如物體對支持物無壓力、擺鐘將停止擺動，靠重力使用的儀器也不能再使用（如天平）．只受重力作用的一切拋體運動，都處于完全失重狀態(tài)． 二、從動力學看自由落體運動 1．自由落體運動 （1）條件：①物體從靜止開始下落，即運動的初速度是0； ②運動過程中只受重力的作用，根據(jù)牛頓第二定律mg＝ma，所以a＝g. （2）運動性質(zhì)：v0＝0、a＝g的勻

13、加速直線運動． 2．豎直上拋 （1）條件：①具有豎直向上的初速度．②只受重力． （2）運動性質(zhì)：初速度v0≠0、加速度a＝g的勻變速直線運動． [知識深化]　對豎直上拋運動的理解 1．性質(zhì)：豎直上拋運動是初速度方向豎直向上，加速度為g的勻變速直線運動． 2．特點 （1）上升過程：加速度與速度方向相反，物體做勻減速直線運動；下降階段，加速度與速度方向相同，物體做自由落體運動． （2）在最高點時，物體速度為零，但加速度仍為g. 3．運動規(guī)律： 基本公式 【典例精析】 【例1】（多選）在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為5

14、0 kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，在這段時間內(nèi)下列說法正確的是 A．曉敏同學所受的重力變小了 B．曉敏對體重計的壓力小于曉敏的重力 C．電梯一定在豎直向下運動 D．電梯的加速度大小為，方向一定豎直向下 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律和超重失重的特點解答。 【參考答案】BD 【例2】如圖所示，A、B兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，降落傘未打開時不計空氣阻力．下列說法正確的是 A．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定

15、為零 B．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B的重力 C．在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B的重力 D．在降落傘打開后減速下降過程中，安全帶的作用力小于B的重力 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律和超重失重的特點解答。 【參考答案】A 【精準解析】據(jù)題意，降落傘未打開時，A、B兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則A、B之間安全帶的作用力為0，A正確，B、C錯誤；降落傘打開后，A、B減速下降，加速度向上，則A、B處于超重狀態(tài)，對B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D錯誤． 【例3】在電梯中，把一重物置于臺秤上，

16、臺秤與力的傳感器相連，當電梯從靜止起加速上升，然后又勻速運動一段時間，最后停止運動時，傳感器的熒屏上顯示出其受的壓力與時間的關(guān)系圖象如圖所示．試由此圖回答問題：（g取10 m/s2） （1）該物體的重力是多少？電梯在超重和失重時物體的重力是否變化？ （2）算出電梯在超重和失重時的最大加速度分別是多大？ 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律和超重失重的特點解答。 【參考答案】（1）30 N　不變?。?）6.67 m/s2　6.67 m/s2 【例4】氣球下掛一重物，以v0＝10 m/s勻速上升，當?shù)竭_離地面高175 m處時，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多

17、長時間落到地面？落地速度多大？（空氣阻力不計，g取10 m/s2） 【典例分析】首先分析物體所受的力，然后利用牛頓第二定律和超重失重的特點解答。 【參考答案】7 s　60 m/s 【精準解析】解法一　分段法 繩子斷裂后，重物先勻減速上升，速度減為零后，再勻加速下降．重物上升階段，時間t1＝＝1 s， 由v＝2gh1知，h1＝＝5 m 重物下降階段，下降距離H＝h1＋175 m＝180 m設(shè)下落時間為t2，則H＝gt，故t2＝ ＝6 s 重物落地速度v＝gt2＝60 m/s，總時間t＝t1＋t2＝7 s 解法二　全程法 取初速度方向為正方向重物全程位移h＝v0t－gt2，h＝

18、－175 m 可解得t1＝7 s，t2＝－5 s（舍去）。由v＝v0－gt，得v＝－60 m/s，負號表示方向豎直向下． 【技巧點撥】 1．分段法 （1）上升過程：v0≠0、a＝g的勻減速直線運動． （2）下降過程：自由落體運動． 2．全程法 （1）整個過程：初速度v0向上、加速度g豎直向下的勻變速直線運動，應用規(guī)律v＝v0－gt，h＝v0t－gt2. （2）正負號的含義 ①v＞0表示物體上升，v＜0表示物體下降． ②h＞0表示物體在拋出點上方；h＜0表示物體在拋出點下方． 1．（對超重和失重的理解）（多選）在沈陽奧體中心進行的第十二屆全運會女子跳高決賽中，福建名將

19、鄭幸娟以1米92的成績成功衛(wèi)冕．如圖為鄭幸娟在本屆全運會上以背越式成功地跳過了1.92米的高度．若忽略空氣阻力，g取10 m/s2.則下列說法正確的是 A．鄭幸娟下降過程處于失重狀態(tài) B．鄭幸娟下降過程處于超重狀態(tài) C．鄭幸娟起跳以后在上升過程中處于超重狀態(tài) D．鄭幸娟起跳時地面對她的支持力大于她的重力 【答案】AD 【解析】鄭幸娟在整個跳高過程中，只受重力作用，處于失重狀態(tài)，故A正確，B、C錯誤；起跳時，有向上的加速度，則地面對她的支持力大于她的重力，故D正確． 2．（超重和失重問題的分析）如圖所示為一物體隨升降機由一樓運動到某高層的過程

20、中的v－t圖象，則 A．物體在0～2 s處于失重狀態(tài) B．物體在2～8 s處于超重狀態(tài) C．物體在8～10 s處于失重狀態(tài) D．物體的質(zhì)量未知，無法判斷超重、失重狀態(tài) 【答案】C 3．（超重、失重和完全失重的有關(guān)計算）質(zhì)量是60 kg的人站在升降機中的體重計上，如圖所示．重力加速度g取10 m/s2，當升降機做下列各種運動時，求體重計的示數(shù)． （1）勻速上升； （2）以4 m/s2的加速度加速上升； （3）以5 m/s2的加速度加速下降． 【答案】（1）600 N?。?）840 N?。?）300 N

21、 【解析】（1）勻速上升時：由平衡條件得： FN1＝mg＝600 N，由牛頓第三定律得：人對體重計壓力為600 N，即體重計示數(shù)為600 N. （2）加速上升時，由牛頓第二定律得： FN2－mg＝ma1，F(xiàn)N2＝mg＋ma1＝840 N 由牛頓第三定律得：人對體重計壓力為840 N，即體重計示數(shù)為840 N. 4．（豎直上拋運動的有關(guān)計算）如圖所示，一同學從一高為H＝10 m的平臺上豎直向上拋出一個可以看成質(zhì)點的小球，小球的拋出點距離平臺的高度為h0＝0.8 m，小球拋出后升高了h＝0.45 m到達最高點，最終小球落在地面上．g＝10 m/s2，求： （1）小球拋出時的初速度大小v0； （2）小球從拋出到接觸地面的過程中經(jīng)歷的時間t. 【答案】（1）3 m/s?。?）1.8 s 【解析】（1）上升階段－v＝－2gh得：v0＝＝3 m/s （2）上升階段：0＝v0－gt1 自由落體過程：h0＋h＋H＝gt 故有：t＝t1＋t2，得：t＝1.8 s. 11