2024年高考物理第一轮复习课件：第三章 第2讲　牛顿运动定律的应用

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第三章 第2讲　牛顿运动定律的应用，共60页。PPT课件主要包含了运动情况，受力情况，加速度，牛顿第二定律，等于零，减速下降，减速上升，瞬时加速度问题，答案D，答案C等内容，欢迎下载使用。
[自主落实]一、动力学两类基本问题1．动力学的两类基本问题第一类：已知物体的受力情况求________；第二类：已知物体的运动情况求________。
2．解决两类基本问题的方法以______为“桥梁”，由运动学公式和____________列方程求解，具体逻辑关系如图：
二、超重与失重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____，在地球上的同一位置是____的。(2)视重①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____称为视重。②视重大小等于弹簧测力计所受物体的____或台秤所受物体的____。
2．超重、失重和完全失重的比较
[自我诊断]一、判断题(1)研究动力学两类问题时，做好受力分析和运动分析是关键。( )(2)超重就是物体的重力变大的现象。( )(3)失重时物体的重力小于mg。( )(4)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。( )(5)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。( )
二、选择题1．(2022·湖南长郡中学高三模拟)新型冠状病毒的主要传播途径是经呼吸道飞沫传播，佩戴口罩可以有效预防新型冠状病毒感染。研究表明打喷嚏时飞沫喷出的速度可达40 m/s，携带病毒的飞沫最远可以到达8 m远的地方。若把飞沫的运动简化为匀减速直线运动，则飞沫运动中所受合外力与自身重力的比值约为(　　)A．0.1　　　　B．1 C．10 D．100
2．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c点是人所到达的最低点，b点是人静止地悬吊着时的平衡位置，空气阻力不计，则人从P点落下到最低点c的过程中(　　)A．人从a点开始做减速运动，一直处于失重状态B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于超重状态C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态D．在c点，人的速度为零，其加速度也为零
解析：在Pa段绳还没有被拉长，人做自由落体运动，处于完全失重状态，在ab段绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，处于失重状态，在bc段绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故A、B错误，C正确；在c点，绳的形变量最大，绳的拉力最大，人受到的合力向上，有向上的加速度，处于超重状态，故D错误。
3．(2021·全国甲卷)如图所示，将光滑长平板的下端置于铁架台水平底座上的挡板P处，上部架在横杆上。横杆的位置可在竖直杆上调节，使得平板与底座之间的夹角θ可变。将小物块由平板与竖直杆交点Q处静止释放，物块沿平板从Q点滑至P点所用的时间t与夹角θ的大小有关。若θ由30°逐渐增大至60°，物块的下滑时间t将(　　)A．逐渐增大　　　　　B．逐渐减小C．先增大后减小 D．先减小后增大
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，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。
【例1】　(2022·河北五校联盟联考)如图所示，A、B、C三个小球质量均为m，A、B用一根没有弹性的绳子连在一起，B、C之间用轻弹簧拴接，用细线将A悬挂在天花板上，整个系统静止。现将A上面的细线剪断，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
[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之间绳子的拉力为2mg，轻弹簧的拉力为mg。在剪断细线的瞬间，轻弹簧的拉力不变，C所受合外力为零，C的加速度为零。A、B小球被绳子拴在一起，整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力，由牛顿第二定律有3mg＝2ma，解得a＝1.5g，选项A正确。
【例2】　如图所示，质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在光滑的水平面上，木块A上放有质量为2m的木块C，三者均处于静止状态。现将木块C迅速移开，若重力加速度为g，则在木块C移开的瞬间(　　)A．弹簧的长度变短B．弹簧的弹力大小为mgC．木块A的加速度大小为2gD．木块B对水平面的压力大小迅速变为2mg
[解析]　由于弹簧弹力不能突变，所以移开C的瞬间，弹簧的形变量不变，故A错误；开始整体处于平衡状态，弹簧的弹力大小等于A和C的重力，即F＝3mg，移开C的瞬间，弹簧的形变量不变，即弹簧的弹力不变，仍为3mg，故B错误；移开C的瞬间，A受到的合力大小等于C的重力大小，对木块A，由牛顿第二定律得2mg＝ma，解得a＝2g，方向竖直向上，故C正确；对木块B，由平衡条件得3mg＋mg＝FN，解得FN＝4mg，由牛顿第三定律可知，木块B对水平面的压力大小为4mg，故D错误。
1．(轻杆、轻弹簧模型的比较)(2022·福建厦门外国语学校月考)两小球A、B先后用弹簧和轻杆相连，放在光滑斜面上静止，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，如图甲、乙所示，A、B质量相等，重力加速度为g，斜面的倾角为θ。在突然撤去挡板的瞬间(　　)
A．两图中两球加速度均为g sin θB．两图中A球的加速度均为零C．图甲中B球的加速度为g sin θD．图乙中B球的加速度为g sin θ
解析：撤去挡板前，对整体分析，挡板对B球的弹力大小均为2mg sin θ，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球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mg sin θ，加速度为2g sin θ；题图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mg sin θ，加速度均为g sin θ，故D正确，A、B、C错误。
2．(轻绳、轻弹簧模型的比较)如图甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两小球质量相同且均处于平衡状态，细线和弹簧与竖直方向的夹角均为θ。如果突然把两水平细线剪断，则剪断瞬间(　　)
A．图甲中小球的加速度大小为g sin θ，方向水平向右B．图乙中小球的加速度大小为g sin θ，方向水平向右C．图甲中倾斜细线的拉力与图乙中弹簧的拉力之比为1∶cs2θD．图甲中倾斜细线的拉力与图乙中弹簧的拉力之比为cs2θ∶1
3．如图所示，吊篮用轻绳悬挂在天花板上，吊篮A及物块B、C的质量均为m，重力加速度为g，则将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间，下列说法正确的是(　　)
4．如图所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m，2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。已知重力加速度大小为g，则有(　　)
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。
2．判断超重和失重的方法
【例3】　(2022·江苏盐城模拟)质量为m的某同学在背越式跳高过程中，恰好越过高度为h的横杆，不计空气阻力，重力加速度为g，则 (　　)
A．起跳阶段，地面对人的弹力不做功B．上升过程中，重力势能增加mghC．从起跳最低点到上升最高点过程先失重后超重D．刚接触海绵垫时，在竖直方向即做减速运动
[解析]　起跳阶段，地面对人的弹力作用点始终没有离开地面，并没有向上的位移，故地面对人的弹力不做功，故A正确；上升过程中，重心高度增加小于h，则人的重力势能增加小于mgh，故B错误；从起跳到上升过程，加速度先向上，后向下，所以该同学先超重后失重，故C错误；刚接触海绵垫时，重力大于海绵垫的弹力，加速度向下，该同学在竖直方向上向下加速运动，当海绵垫的弹力大于该同学的重力后，该同学即做减速运动，故D错误。
5．(超重、失重的判断)(2020·山东卷)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是(　　)A．0～t1时间内，v增大，FN＞mgB．t1～t2时间内，v减小，FN＜mgC．t2～t3时间内，v增大，FN＜mgD．t2～t3时间内，v减小，FN＞mg
解析：根据s-t图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内v增大，t2～t3时间内v减小，t1～t2时间内v不变，B、C错误；0～t1时间内速度越来越大，加速度向下，处于失重状态，则FN＜mg，A错误；t2～t3时间内，速度逐渐减小，加速度向上，处于超重状态，则FN＞mg，D正确。
6．(超重、失重的计算)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/s2B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2C．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为12 m/s2
解析：电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，此时拉力大小等于重力大小，则重物的重力等于10 N。当弹簧测力计的示数变为8 N时，对重物有mg－F＝ma，代入数据解得a＝2 m/s2，则电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下，电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故C正确，A、B、D错误。
1．动力学问题的解题思路
　动力学两类基本问题　　
2．解题关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。
7．(已知运动情况求受力情况)大型商场的螺旋滑梯是小孩喜欢游玩的设施，该设施由三段轨道组成，小孩从第一段OA轨道进入后，从第二段轨道A处由静止开始加速下滑到B处，AB段总长为16 m，小孩在该段通过的路程s随时间t变化规律为s＝0.125t2(m)，小孩在第三段BC看作匀减速直线运动，BC长度为x＝2 m，高度差h＝0.4 m，小孩最终刚好停在C点处。小孩可视为质点，求：
(1)小孩在BC段的加速度大小；(2)小孩与BC轨道的动摩擦因数μ。
8．(已知受力情况求运动情况)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F1＝32 N，试飞时飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的空气阻力大小恒为f＝4 N，飞行器上升9 s后由于出现故障而失去升力，出现故障9 s后恢复升力但升力变为F2＝16 N，重力加速度大小g取10 m/s2，假设飞行器只在竖直方向运动。求：(1)飞行器9 s末的速度大小v1；(2)飞行器0～18 s内离地面的最大高度H；(3)飞行器落回地面的速度大小v2。
答案：(1)36 m/s　(2)216 m　(3)48 m/s
9．(2022·辽宁六校联考)如图甲所示，物块的质量m＝1 kg，初速度v0＝10 m/s，在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动，某时刻F突然反向，大小不变，整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示，g＝10 m/s2。下列说法中错误的是(　　)
A．0～5 m内物块做匀减速运动B．在t＝1 s时刻，恒力F反向C．恒力F大小为10 ND．物块与水平面间的动摩擦因数为0.3解析：0～5 m内，由v12－v02＝2a1x1，得v12＝2a1x1＋v02，由题图乙知，2a1＝－20 m/s2，则a1＝－10 m/s2，则物块做匀减速运动，A正确；由题图乙知，物块的初速度v0＝10 m/s，恒力F在5 m处反向，在0～5 m
10．(2021·湖南长沙二模)在风洞实验室中进行如图所示的实验。在倾角为37°的固定斜面上，有一个质量为1 kg的物块，在风洞施加的水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经过1.2 s到达B点时立即关闭风洞，撤去恒力F，物块到达C点时速度变为零，通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2 s的瞬时速度，下表给出了部分数据：
已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2，求：(1)A、C两点间的距离；(2)水平恒力F的大小。
(2)由牛顿第二定律得匀加速过程：F cs 37°－mg sin 37°－μ(mg cs 37°＋F sin 37°)＝ma1匀减速过程：－(mg sin 37°＋μmg cs 37°)＝ma2联立两式代入数据得F＝30 N。答案：(1)5.4 m　(2)30 N