第3节 牛顿运动定律的综合应用-2023年高考物理一轮复习对点讲解与练习（通用版）

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第三章 牛顿运动定律
第3节 牛顿运动定律的综合应用
考点一　超重与失重现象
【知识梳理】
1．实重和视重
(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关。
(2)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。
2．超重、失重和完全失重的比较

超重
失重
完全失重
现象
视重大于实重
视重小于实重
视重等于
产生条件
物体的加速度向
物体的加速度向
物体的加速度等于
运动状态
加速上升或减速下降
加速下降或减速上升
以g加速下降或减速上升
原理方程
F－mg＝ma
F＝mg＋ma
mg－F＝ma
F＝mg－ma
mg－F＝mg
F＝0

3．情景拓展(如图所示)


【诊断小练】
(1)超重就是物体的重力增加，失重就是物体的重力减小．(　　)
(2)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上．(　　)
(3)减速下降的物体处于失重状态．(　　)
(4)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态．(　　)
(5)站在台秤上的人下蹲过程，台秤示数减小．(　　)
(6)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。()
(7)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。( )
(8)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。()
(9)物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关。()
【命题突破】
命题点1　超重、失重的理解和判断
1．下列哪一种运动情景中，物体将会处于一段持续的完全失重状态(　　)
A．高楼内正常运行的电梯中
B．沿固定于地面的光滑斜面滑行
C．固定在杆端随杆绕相对地面静止的圆心在竖直平面内运动
D．不计空气阻力条件下的竖直上抛
2．如图所示的装置中，重4 N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置保持静止，斜面的倾角为30°，被固定在测力计上，如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定以后，当细线被烧断物块下滑时，与稳定时比较，测力计的读数(g＝10 m/s2)(　　)
A．增加4 N
B．增加3 N
C．减少1 N
D．不变
3．如图所示，一物体(可视为质点)从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下。A点为弹簧自然状态时上端点的位置，当物体到达B点时，物体速度恰好为零，然后被弹回。下列说法中正确的是(　　)
A．物体从A点下降到B点的过程中，速率不断变小
B．物体在B点时，所受合力为零
C．物体在A点时处于超重状态
D．物体在B点时处于超重状态
命题点2　超重、失重法的应用
4．如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为12 m/s2
B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2
C．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为12 m/s2
5．一木箱静止在地面上，木箱连同固定在箱子上的杆总质量为M，有一质量为m的环套在杆上，给环一初速度，使其沿杆向上减速运动，试求环向上运动的加速度多大时，才使箱子对地面的压力为零？








【归纳总结】
超重和失重现象判断的“三”技巧
1．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，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于0时处于完全失重状态．
2．从加速度的角度判断．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．
3．从速度变化的角度判断
(1)物体向上加速或向下减速时，超重；
(2)物体向下加速或向上减速时，失重.
考点二　动力学中的临界与极值问题
【知识梳理】
动力学中的临界问题一般有三种解法：
1.极限法
在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的．
2．假设法
有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法．
3．数学法
将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件．
【命题突破】
命题点1　接触与脱离的临界条件
1．如图所示，质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离h时，B与A分离。下列说法正确的是(　　)
A．B和A刚分离时，弹簧长度等于原长
B．B和A刚分离时，它们的加速度为g
C．弹簧的劲度系数等于
D．在B与A分离之前，它们做匀加速直线运动
命题点2　相对滑动的临界条件
2.如图所示，12个相同的木块放在水平地面上排成一条直线，相邻两木块接触但不粘连，每个木块的质量m＝1.2 kg，长度l＝0.5 m．木块原来都静止，它们与地面间的动摩擦因数均为μ1＝0.1，在左边第一个木块的左端放一质量M＝1 kg的小铅块(可视为质点)，它与各木块间的动摩擦因数均为μ2＝0.5，现突然给小铅块一个向右的初速度v0＝9 m/s，使其在木块上滑行．设木块与地面间及小铅块与木块间的最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2.求：
(1)小铅块相对木块滑动时小铅块的加速度大小；
(2)小铅块下的木块刚发生运动时小铅块的瞬时速度大小．




命题点3　数学方法求解极值问题
3．如图所示，一质量m＝0.4 kg的小物块，以v0＝2 m/s的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t＝2 s的时间物块由A点运动到B点，A、B之间的距离L＝10 m．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝.重力加速度g取10 m/s2.求：
(1)物块加速度的大小及到达B点时速度的大小；
(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？




【归纳总结】
“四种”典型临界条件
(1)接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力FN＝0.
(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值．
(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：FT＝0.
(4)加速度变化时，速度达到最值的临界条件：当加速度变为0时．
考点三　“传送带模型”问题
【知识梳理】
1．模型特征
(1)水平传送带模型
项目
图示
滑块可能的运动情况
情景1

(1)可能一直加速；
(2)可能先加速后匀速
情景2

(1)v0>v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速；
(2)v0v返回时速度为v，当v0