《2018-2019學(xué)年高中物理 重難點(diǎn)復(fù)習(xí)一本通 專題12 牛頓第二定律的應(yīng)用超重和失重重、難點(diǎn)通關(guān)學(xué)案 新人教版必修1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 重難點(diǎn)復(fù)習(xí)一本通 專題12 牛頓第二定律的應(yīng)用超重和失重重、難點(diǎn)通關(guān)學(xué)案 新人教版必修1（11頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題12 牛頓第二定律的應(yīng)用 超重和失重 重難點(diǎn)1 力學(xué)兩類問題 一、從受力確定運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況． 二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力 如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)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(shí)深化] 1．解題步驟 （1）確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)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(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求運(yùn)動(dòng)學(xué)量—

2、—任意時(shí)刻的位移和速度，以及運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dāng)題目給出的物理過程較復(fù)雜，由多個(gè)過程組成時(shí)，要明確整個(gè)過程由幾個(gè)子過程組成，將過程合理分段，找到相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)并逐一分析每個(gè)過程． 聯(lián)系點(diǎn)：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(huì)發(fā)生變化，所以對(duì)每一過程都要分別進(jìn)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(dòng)摩擦力大小等于它們間彈力的0.25倍，現(xiàn)對(duì)物體施

3、加一個(gè)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末的速度大小； （3）物體在拉力作用下5 s內(nèi)通過的位移大小． 【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(jī)的機(jī)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(jī)著陸后，打開緊急出口的艙門，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)由氣囊組成的斜面，機(jī)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(hào)的客機(jī)緊急出口離地面高度為4.0 m，構(gòu)成斜面的氣囊長(zhǎng)度為5.0 m．要求緊急疏散時(shí)，乘客從氣囊上由靜止下滑到達(dá)地面的時(shí)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(dòng)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?。?）0.92 【精準(zhǔn)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(duì)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(chǎng)示意圖，其中AC是長(zhǎng)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(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.25，不計(jì)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(shí)間；

6、 （2）人在離C點(diǎn)多遠(yuǎn)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?。?）12.8 m 【精準(zhǔn)解析】（1）人在斜坡上下滑時(shí)，對(duì)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(yùn)動(dòng)規(guī)律得L＝at2 解得：t＝2 s 1．（從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況）（多選）一個(gè)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(yùn)動(dòng)，已知物體與水平面間的動(dòng)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(dòng)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(cuò)誤，C正確；2 s內(nèi)物體的平均速度＝＝ m/s＝1 m/s，D錯(cuò)誤． 2．（從運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t＝2 s時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25，假設(shè)斜面足夠長(zhǎng)．sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，不計(jì)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(diǎn)后掉轉(zhuǎn)方向向下自由滑行，求他滑到起點(diǎn)時(shí)的速度大?。? 【答案】（1）4 m?。?）4 m/s 【解析】（1）上滑過程中，對(duì)滑雪者進(jìn)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(yùn)動(dòng)，速度減為零時(shí)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(shí)，對(duì)其受力分析如圖所示． 重難點(diǎn)2 超重和失重 一、超重和失重 1．超重：物體對(duì)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(duì)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(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，這時(shí)物體正好以大小等于g、方向豎直向下的加速度運(yùn)動(dòng)，此時(shí)物體處于完全失重狀態(tài)． [知識(shí)

11、深化] 1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力． 當(dāng)物體處于超重或失重時(shí)，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(yùn)動(dòng)情況 受力示意圖 平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 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(yùn)行的衛(wèi)星等 3.對(duì)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(yùn)動(dòng)方向無關(guān)． （2）發(fā)生超重和失重時(shí)，物體所受的重力并沒有變化． （3）發(fā)生完全失重現(xiàn)象時(shí)，與重力有關(guān)的一切現(xiàn)象都將消失．比如物體對(duì)支持物無壓力、擺鐘將停止擺動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，都處于完全失重狀態(tài)． 二、從動(dòng)力學(xué)看自由落體運(yùn)動(dòng) 1．自由落體運(yùn)動(dòng) （1）條件：①物體從靜止開始下落，即運(yùn)動(dòng)的初速度是0； ②運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)性質(zhì)：v0＝0、a＝g的勻

13、加速直線運(yùn)動(dòng)． 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(yùn)動(dòng)性質(zhì)：初速度v0≠0、加速度a＝g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)． [知識(shí)深化]　對(duì)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的理解 1．性質(zhì)：豎直上拋運(yùn)動(dòng)是初速度方向豎直向上，加速度為g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)． 2．特點(diǎn) （1）上升過程：加速度與速度方向相反，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)；下降階段，加速度與速度方向相同，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)． （2）在最高點(diǎn)時(shí)，物體速度為零，但加速度仍為g. 3．運(yùn)動(dòng)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(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為5

14、0 kg，電梯運(yùn)動(dòng)過程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示，在這段時(shí)間內(nèi)下列說法正確的是 A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了 B．曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于曉敏的重力 C．電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng) 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(diǎn)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(jī)上跳下進(jìn)行雙人跳傘運(yùn)動(dòng)，降落傘未打開時(shí)不計(jì)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(diǎn)解答。 【參考答案】A 【精準(zhǔn)解析】據(jù)題意，降落傘未打開時(shí)，A、B兩人一起做自由落體運(yùn)動(dòng)，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(cuò)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(duì)B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D錯(cuò)誤． 【例3】在電梯中，把一重物置于臺(tái)秤上，

16、臺(tái)秤與力的傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止起加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器的熒屏上顯示出其受的壓力與時(shí)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(shí)物體的重力是否變化？ （2）算出電梯在超重和失重時(shí)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(diǎn)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(dāng)?shù)竭_(dá)離地面高175 m處時(shí)，懸掛重物的繩子突然斷裂，那么重物經(jīng)多

17、長(zhǎng)時(shí)間落到地面？落地速度多大？（空氣阻力不計(jì)，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(diǎn)解答。 【參考答案】7 s　60 m/s 【精準(zhǔn)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(shí)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(shí)間為t2，則H＝gt，故t2＝ ＝6 s 重物落地速度v＝gt2＝60 m/s，總時(shí)間t＝t1＋t2＝7 s 解法二　全程法 取初速度方向?yàn)檎较蛑匚锶涛灰苃＝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(fù)號(hào)表示方向豎直向下． 【技巧點(diǎn)撥】 1．分段法 （1）上升過程：v0≠0、a＝g的勻減速直線運(yùn)動(dòng)． （2）下降過程：自由落體運(yùn)動(dòng)． 2．全程法 （1）整個(gè)過程：初速度v0向上、加速度g豎直向下的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用規(guī)律v＝v0－gt，h＝v0t－gt2. （2）正負(fù)號(hào)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(diǎn)上方；h＜0表示物體在拋出點(diǎn)下方． 1．（對(duì)超重和失重的理解）（多選）在沈陽奧體中心進(jìn)行的第十二屆全運(yùn)會(huì)女子跳高決賽中，福建名將

19、鄭幸娟以1米92的成績(jī)成功衛(wèi)冕．如圖為鄭幸娟在本屆全運(yùn)會(huì)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(shí)地面對(duì)她的支持力大于她的重力 【答案】AD 【解析】鄭幸娟在整個(gè)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(cuò)誤；起跳時(shí)，有向上的加速度，則地面對(duì)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(jī)由一樓運(yùn)動(dòng)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(jì)算）質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖所示．重力加速度g取10 m/s2，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，求體重計(jì)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(shí)：由平衡條件得： FN1＝mg＝600 N，由牛頓第三定律得：人對(duì)體重計(jì)壓力為600 N，即體重計(jì)示數(shù)為600 N. （2）加速上升時(shí)，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(duì)體重計(jì)壓力為840 N，即體重計(jì)示數(shù)為840 N. 4．（豎直上拋運(yùn)動(dòng)的有關(guān)計(jì)算）如圖所示，一同學(xué)從一高為H＝10 m的平臺(tái)上豎直向上拋出一個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)的小球，小球的拋出點(diǎn)距離平臺(tái)的高度為h0＝0.8 m，小球拋出后升高了h＝0.45 m到達(dá)最高點(diǎn)，最終小球落在地面上．g＝10 m/s2，求： （1）小球拋出時(shí)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(shí)間t. 【答案】（1）3 m/s　（2）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