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高考物理一轮复习案
学生姓名 年级 学科 物理
专题05 牛顿运动定律综合应用
【知识要点】
一、超重和失重 1．超重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象． (2)产生条件：物体具有向上的加速度． 2．失重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象． (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(或对悬挂物的拉力)为零的情况称为完全失重现象． (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下． 二、解答连接体问题的常用方法 1．整体法 当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度． 2．隔离法 当求解系统内物体间相互作用力时，常把物体从系统中“隔离”出来进行分析，依据牛顿第二定律列方程． 3．外力和内力 (1)外力：系统外的物体对研究对象的作用力； (2)内力：系统内物体之间的作用力．
考点一 超重与始终现象
【典例归纳】
【例1】电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N, 关于电梯的运动(如图所示)，以下说法正确的是(g取10 m/s2(　　) 电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2 电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2 C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2 【变式1】为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车减速上坡时，则乘客(仅考虑乘客与水平面之间的作用)(　　) A．处于超重状态 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．所受合力方向竖直向上 【变2】原来做匀速运动的升降机内有一被伸长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方．由此可判断，此时升降机的运动可能是(　　) A．加速上升 B．减速上升 C．加速下降 D．减速下降
考点二 连接体问题
【典例归纳】
【例2】质量为 m的物块B与地面的动摩擦因数为μ，A的质量为2 m与地面间的摩擦不计。在已知水平推力F的作用下，A、B做匀加速直线运动，A对B的作用力为____________。 【变式1】如图所示，在倾角为θ的固定斜面上有两个靠在一起的物体A、B，两物体与斜面间的动摩擦因数μ相同，用平行于斜面的恒力F向上推物体A使两物体沿斜面向上做匀加速运动，且B对A的压力平行于斜面，则下列说法中正确的是 (　　) A．只减小A的质量，B对A的压力大小不变 B．只减小B的质量，B对A的压力大小会增大 C．只减小斜面间的倾角，B对A的压力大小不变 D．只减小两物体与斜面间的动摩擦因数μ，B对A的压力会增大 【变式2】如图所示，粗糙水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、2m和3m，物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT.现用水平拉力F拉物体B，使三个物体以同一加速度向右运动，则(　　) A．此过程中物体C受五个力作用 B．当F逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断 C．当F逐渐增大到1.5FT时，轻绳刚好被拉断 D．若水平面光滑，则绳刚断时，A、C间的摩擦力为 【变式3】如图所示,A、B两物体质量为m1和m2,叠放于光滑水平面上,现用水平拉力拉A时,A、B一起运动的最大加速度为a1,若改用水平拉力拉B时,A、B一起运动的最大加速度为a2,则a1∶a2为(　　) A.1∶1　　　　　　　　　　B.m1∶m2 C.m2∶m1 D.m12∶m22 【变式4】如图甲所示,在粗糙的水平面上,质量分别为m和M(m∶M=1∶2)的物块A、B用轻弹簧相连,两物块与水平面间的动摩擦因数相同。当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时,弹簧的伸长量为x1。当用同样大小的力F竖直加速提升两物块时(如图乙所示),弹簧的伸长量为x2,则x1∶x2等于(　　) A.1∶1　　　 B.1∶2　　　 C.2∶1　　　 D.2∶3
考点三 临界值问题
【典例归纳】
【例3】如图所示，质量m＝2 kg的小球用细绳拴在倾角θ＝37°的光滑斜面上，此时，细绳平行于斜面．g 取10 m/s2.下列说法正确的是 (　　) A．当斜面以5 m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为20 N B．当斜面以5 m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为30 N C．当斜面以20 m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为40 N D．当斜面以20 m/s2的加速度向右加速运动时，绳子拉力为60 N 【变式1】如图所示，水平地面上有一车厢，车厢内固定的平台通过相同的弹簧把相同的物块A、B压在竖直侧壁和水平的顶板上，已知A、B与接触面间的动摩擦因数均为μ，车厢静止时，两弹簧长度相同，A恰好不下滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现使车厢沿水平方向加速运动，为保证A、B仍相对车厢静止，则(　　) A．速度可能向左，加速度可大于(1＋μ)g B．加速度一定向右，不能超过(1－μ)g C．加速度一定向左，不能超过μg D．加速度一定向左，不能超过(1－μ)g 【变式2】如图所示，木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变，当θ＝30°时，可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑．若让该小木块从木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上运动，随着θ的改变，小木块沿木板向上滑行的距离x将发生变化，重力加速度为g. (1)求小木块与木板间的动摩擦因数； (2)当θ角为何值时，小木块沿木板向上滑行的距离最小，并求出此最小值．
考点四 传送带模型
【典例归纳】
【例4】如图所示，水平传送带A、B两端相距s＝3.5 m，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1.工件滑上A端瞬时速度vA＝4 m/s，到达B端的瞬时速度设为vB，则(g取10 m/s2)(　　) A．若传送带不动，则vB＝3 m/s B．若传送带以速度v＝4 m/s逆时针匀速转动，vB＝3 m/s C．若传送带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝3 m/s D．若传递带以速度v＝2 m/s顺时针匀速转动，vB＝2 m/s 【变式1】如图所示，倾斜的传送带顺时针匀速转动，一物块从传送带上端A滑上传送带，滑上时速率为v1，传送带的速率为v2，且v2>v1，不计空气阻力，动摩擦因数一定，关于物块离开传送带的速率v和位置，下面可能的是(　　) A．从下端B离开，v>v1　 B．从下端B离开，v考点五 滑块-模板模型
【典例归纳】
【例5】如图所示，质量M＝1 kg的木板A静止在水平地面上，在木板的左端放置一个质量m＝1 kg的铁块B(大小可忽略)，铁块与木板间的动摩擦因数μ1＝0.3，木板长L＝1 m，用F＝5 N的水平恒力作用在铁上，g取10 m/s2. (1)若水平地面光滑，计算说明铁块与木板间是否会发生相对滑动； (2)若木板与水平地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，求铁块运动到木板右端所用的时间． 【变式1】如图所示，质量为M＝8 kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一 水平推力F＝8 N，当小车向右运动的速度达到v0＝1.5 m/s时，在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量为m＝2 kg的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，已知运动过程中，小物块没有从小车上掉下来，g取10 m/s2，求： (1)经过多长时间两者达到相同的速度； (2)小车至少多长，才能保证小物块不从小车上掉下来； (3)从小物块放上小车开始，经过t＝1.5 s小物块对地的位移大小为多少？ 【变式2】如图所示，在光滑的水平面上有一足够长的质量为M＝4 kg的长木板， 在长木板右端有一质量为m＝1 kg的小物块，长木板与小物块间动摩擦因数为μ＝0.2，长木板与小物块均静止．现用F＝14 N的水平恒力向右拉长木板，经时间t＝1 s撤去水平恒力F. (1)在F的作用下，长木板的加速度为多大？ (2)刚撤去F时，小物块离长木板右端多远？ (3)最终长木板与小物块一同以多大的速度匀速运动？ (4)最终小物块离长木板右端多远？
【巩固练习】
一、选择题 1、关于惯性，下列说法中正确的是： （ ） A、物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性 B、物体只有受力作用时才有惯性 C、物体做变速运动时，其惯性不断变化 D、一切物体都具有惯性 2、质量为M的木块位于粗糙的水平面上，若用大小为F的水平恒力拉木块，其加速度为a.当拉力方向不变，大小变为2F时，木块的加速度为a′,则 （ ） A.a′=a B.a′＜2a C.a′＞2a D.a′=2a 3、物体从粗糙斜面的底端，以平行于斜面的初速度υ0沿斜面向上 A．斜面倾角越小，上升的高度越大 B．斜面倾角越大，上升的高度越大 C．物体质量越小，上升的高度越大 D．物体质量越大，上升的高度越大 4、如图甲所示，A、B两物体叠放在光滑水平面上，对物体B施加一水平变力F，F－t关系如图乙所示，两物体在变力作用下由静止开始运动且始终保持相对静止，则 A. t0时刻，两物体之间的摩擦力最大 B．t0时刻，两物体的速度方向开始改变 C. t0~2t0时间内，两物体之间的摩擦力逐渐增大 D．t0~2t0时间内，物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同 5、如图所示，质量相同的木块A、B，用轻质弹簧连接处于静止状态，现用水平恒力推木块A，则弹簧在第一次压缩到最短的过程中 A．A、B速度相同时，加速度aA = aB B．A、B速度相同时，加速度aA>aB? C．A、B加速度相同时，速度υA<υB D．A、B加速度相同时，速度υA>υB 如图所示，吊篮P悬挂在天花板上，与吊篮质量相等的的物体Q被固定在吊篮 中的轻弹簧托住，当悬挂吊篮的细绳烧断的瞬间，吊篮P和物体Q的加速度大 小分别是： （ ） A、aP＝aQ＝g B、aP＝2g，aQ＝g C、aP＝g，aQ＝2g D、aP＝2g，aQ＝0 7、如图一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明出此时斜面不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推此物体，使物体加速下滑，则斜面受地面的摩擦力是 A．大小为零 B．方向水平向右 C．方向水平向左 D．无法判断大小和方向 8、某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，至时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正） 二．计算题 1、如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体 与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20Ｎ，与水平方向成30°角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大 （g取10 m/s2） 2、如图所示，质量分别为mA、mB的两个物体A、B，用细绳相连跨过光滑的滑轮，将A置于倾角为θ的斜面上，B悬空．设A与斜面、斜面与水平地面间均是光滑的，A在斜面上沿斜面加速下滑，求斜面受到高出地面的竖直挡壁的水平方向作用力的大小． 3、水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查.如图1所示为—水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持恒定的速率ｖ＝1ｍ／ｓ运行.一质量为ｍ＝4ｋｇ的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动.设行李与传送带间的动摩擦因数μ＝0．1，A、B间的距离Ｌ＝2ｍ，ｇ取10ｍ／ｓ２． （1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小； （2）求行李做匀加速直线运动的时间； （3）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处.求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率. 4、一辆客车在某高速公路上行驶，在经过某直线路段时，司机驾车作匀速直线运动。司机发现其正要通过正前方高山悬崖下的隧道，遂鸣笛，5s后听到回声；听到回声后又行驶10s司机第二次鸣笛，3s后听到回声。请根据以上数据帮助司机计算一下客车的速度，看客车是否超速行驶，以便提醒司机安全行驶。已知此高速公路的最高限速为120km/h，声音在空气中的传播速度为340m/s。 5、如图所示，质量为m=1kg的物体，以的初速度沿粗糙的水平面向右运动，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2；同时物体受到一个与运动方向相反的3N的力F作用，经过3s，撤去外力F，求物体滑行的总位移。

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