2020屆高考物理總復(fù)習(xí)第三單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律第1講牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用教師用書.docx

第1講牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一,每年必考,且分值較高。題型既有選擇題,又有計(jì)算題;既有單獨(dú)考查,又有與其他章節(jié)知識(shí)的綜合考查。能力的考查側(cè)重推理能力。本模塊涉及超重和失重、單位制兩個(gè)級(jí)考點(diǎn),牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用兩個(gè)級(jí)考點(diǎn)。具體特點(diǎn)有:(1)對(duì)慣性、超重與失重、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解;(2)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體的運(yùn)動(dòng)過程;(3)將牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)(特別是與圖象相聯(lián)系)等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行綜合考查;(4)靈活運(yùn)用整體法和隔離法處理連接體問題,并能選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系列方程求解;(5)與實(shí)際生活應(yīng)用相結(jié)合,將實(shí)際問題理想化、模型化。試題可能以選擇題或?qū)嶒?yàn)題單獨(dú)考查,還可能以計(jì)算題與其他知識(shí)綜合考查。預(yù)計(jì)2020年高考對(duì)本章內(nèi)容的考查仍將以概念和規(guī)律的應(yīng)用為主,單獨(dú)考查的題目多為選擇題,與曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力及電磁學(xué)等相結(jié)合以計(jì)算題的形式出現(xiàn)的可能性較大。命題存在以下特點(diǎn)和趨勢(shì):一是它是高考考查的重點(diǎn),命題次數(shù)較多;二是題型全面,從選擇到實(shí)驗(yàn),再到計(jì)算都有可能涉及;三是命題趨勢(shì)大體呈現(xiàn)以下特點(diǎn),(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用,(2)動(dòng)力學(xué)方法的應(yīng)用,(3)動(dòng)力學(xué)方法和功能關(guān)系的綜合應(yīng)用。試題以實(shí)際生活、生產(chǎn)和科技實(shí)驗(yàn)等有關(guān)問題為背景考查物理知識(shí)。其中整體法和隔離法、瞬時(shí)關(guān)系、連接體問題、力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系、超重和失重問題、彈簧問題、傳送帶問題、板塊模型等應(yīng)特別關(guān)注。第1講牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用1牛頓第一定律(1)伽利略用“實(shí)驗(yàn)+科學(xué)推理”的方法推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)。伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)雖然是想象中的實(shí)驗(yàn),但這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了一種物理思想在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)之上,以事實(shí)為依據(jù),以抽象為指導(dǎo),抓住主要因素,忽略次要因素,科學(xué)地揭示自然規(guī)律。(2)牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。意義:揭示了物體的固有屬性,一切物體都有慣性,因此牛頓第一定律又叫慣性定律;揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即力是產(chǎn)生加速度的原因。(3)牛頓第一定律的應(yīng)用技巧:應(yīng)用牛頓第一定律分析實(shí)際問題時(shí),要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來深刻認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,糾正生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象,建立正確的思維習(xí)慣。如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變,則物體必然受到不為零的合外力作用。因此,判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變,以及如何改變,應(yīng)分析物體的受力情況。1.1(2019天津市和平區(qū)高三第一次模擬)(多選)關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是()。A.只要接觸面的摩擦力相當(dāng)小,物體在水平面上就能勻速運(yùn)動(dòng)下去B.這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是永遠(yuǎn)無法做到的C.利用氣墊導(dǎo)軌,就能使實(shí)驗(yàn)成功D.雖然是想象中的實(shí)驗(yàn),但它是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的【答案】BD1.2(2018濟(jì)南市平陽縣高三質(zhì)量檢測(cè))根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知,下列說法正確的是()。A.力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因B.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因C.外力停止作用后,物體由于慣性會(huì)停止D.物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力可以不為零【答案】B2慣性(1)定義:物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。(2)普遍性:一切物體都具有慣性,慣性是物體的固有屬性。(3)相關(guān)性:慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),與其他因素(如受力情況、運(yùn)動(dòng)情況)無關(guān)。(4)唯一性:質(zhì)量是慣性大小的唯一量度?！疽族e(cuò)警示】誤區(qū)一,認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的物體有慣性,靜止的物體沒有慣性。誤區(qū)二,認(rèn)為運(yùn)動(dòng)速度大的物體慣性大。誤區(qū)三,認(rèn)為重力越小,慣性越小。誤區(qū)四,認(rèn)為慣性是一種特殊的力。2.1(2018長(zhǎng)春市農(nóng)安縣高三模擬)有一熱氣球以一定的速度勻速豎直上升到某一高度時(shí),從熱氣球里掉出一個(gè)物體,這個(gè)物體離開熱氣球后將()。A.繼續(xù)上升一段距離,然后下落B.立即下落C.以原來的速度永遠(yuǎn)上升D.以上說法都不對(duì)【答案】A2.2(2019安徽皖南八校監(jiān)測(cè))物體A的質(zhì)量為1 kg,物體B的質(zhì)量為2 kg,A、B分別以2 m/s和1 m/s的速度運(yùn)動(dòng),則下列說法中正確的是()。A.A的慣性比B的大B.B的慣性比A的大C.A和B的慣性一樣大D.不能確定A、B的慣性大小關(guān)系【答案】B3牛頓第二定律(1)內(nèi)容:物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的質(zhì)量成反比。加速度的方向跟作用力的方向相同。表達(dá)式為F=ma。(2)牛頓第二定律的基本特性【溫馨提示】力是產(chǎn)生加速度的原因,若不存在力,則沒有加速度。力和加速度都是矢量,物體加速度方向由物體所受合力的方向決定。3.1(2018安徽四校高三聯(lián)考)物體以一定的初速度豎直向上拋出,已知空氣對(duì)物體的阻力大小與速度大小成正比,則下列關(guān)于此物體加速度大小的說法正確的是()。A.上升過程加速度增大,下降過程加速度減小B.上升過程加速度增大,下降過程加速度也增大C.上升過程加速度減小,下降過程加速度也減小D.上升過程加速度減小,下降過程加速度增大【答案】C3.2(2018長(zhǎng)沙大學(xué)附屬中學(xué)月考)如圖所示,一木塊在光滑水平面上受一個(gè)恒力F作用而運(yùn)動(dòng),前方固定有一個(gè)輕質(zhì)彈簧,當(dāng)木塊接觸彈簧后,下列判斷正確的是()。A.木塊將立即做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B.木塊將立即做變減速直線運(yùn)動(dòng)C.在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí),木塊的速度最大D.在彈簧壓縮量最大時(shí),木塊的加速度為零【答案】C4力學(xué)單位制(1)單位制:由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成。(2)基本單位:基本物理量的單位。力學(xué)中的基本物理量有三個(gè),分別是質(zhì)量、時(shí)間和長(zhǎng)度,它們的國際單位分別是千克(kg)、秒(s)和米(m)。(3)導(dǎo)出單位:由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。4.1(2019南京十二中高三第一次模擬)在國際單位制(簡(jiǎn)稱SI)中,力學(xué)和電學(xué)的基本單位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。導(dǎo)出單位V(伏特)用上述基本單位可表示為()。A.m2kgs-4A-1B.m2kgs-3A-1C.m2kgs-2A-1D.m2kgs-1A-1【答案】B5超重和失重(1)超重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件:物體具有向上的加速度。(2)失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件:物體具有向下的加速度。(3)完全失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于零的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件:物體的加速度a=g,方向豎直向下。(4)實(shí)重和視重。實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力,它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。視重:當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí),物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力,此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重。5.1(2018貴州遵義航天中學(xué)四模)蹦極是一種極限體育項(xiàng)目,可以鍛煉人的膽量和意志。運(yùn)動(dòng)員從高處跳下,在彈性繩被拉伸前做自由落體運(yùn)動(dòng),在彈性繩被拉伸后運(yùn)動(dòng)員在彈性繩的緩沖作用下,下落一定高度后速度減為零。關(guān)于下降的全過程,下列說法中正確的是()。A.彈性繩拉伸前運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),彈性繩拉伸后運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)B.彈性繩拉伸后運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài),后處于超重狀態(tài)C.彈性繩拉伸后運(yùn)動(dòng)員先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài)D.運(yùn)動(dòng)員一直處于失重狀態(tài)【答案】B5.2(2018鹽城市伍佑中學(xué)調(diào)研)在德國首都柏林舉行的世界田徑錦標(biāo)賽女子跳高決賽中,克羅地亞選手弗拉西奇以2.04 m的成績(jī)獲得冠軍,如圖所示。弗拉西奇的身高約為1.93 m,忽略空氣阻力,g取10 m/s2,則下列說法正確的是()。A.弗拉西奇在下降過程中處于完全失重狀態(tài)B.弗拉西奇起跳以后在上升過程中處于超重狀態(tài)C.弗拉西奇起跳時(shí)地面對(duì)她的支持力等于她所受的重力D.弗拉西奇起跳時(shí)的初速度大約為3 m/s【答案】A6牛頓第三定律(1)作用力和反作用力:兩個(gè)物體之間的作用總是相互的,一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加了力,后一個(gè)物體同時(shí)對(duì)前一個(gè)物體也施加了力。牛頓第三定律內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。(2)作用力與反作用力的關(guān)系:六同,即大小相同、性質(zhì)相同、同一直線、同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失。三異,即方向相反、不同物體、不同效果。二無關(guān),即與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)、與物體是否受其他力無關(guān)。(3)一對(duì)平衡力與一對(duì)相互作用力的比較名稱項(xiàng)目一對(duì)平衡力作用力與反作用力作用對(duì)象同一個(gè)物體兩個(gè)相互作用的不同物體作用時(shí)間不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失力的性質(zhì)不一定相同一定相同合力零不存在合力(4)牛頓第三定律在受力分析、處理連接體問題中都有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)某個(gè)力不方便直接分析或求解時(shí),可利用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對(duì)象,通過分析或求解反作用力,從而快捷地解決問題。6.1(2019浙江省金華五校模擬)牛頓在總結(jié)了雷恩、沃利斯和惠更斯等人的研究結(jié)果后,提出了著名的牛頓第三定律,闡述了作用力和反作用力的關(guān)系,從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學(xué)體系。下列關(guān)于作用力和反作用力的說法正確的是()。A.物體先對(duì)地面產(chǎn)生壓力,然后地面才對(duì)物體產(chǎn)生支持力B.物體對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體的支持力互相平衡C.人推車前進(jìn),人對(duì)車的作用力大于車對(duì)人的作用力D.物體在地面上滑行,不論物體的速度多大,物體對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)物體的摩擦力始終大小相等【答案】D6.2(2019長(zhǎng)春九臺(tái)區(qū)一中考試)當(dāng)人站在體重計(jì)上稱重時(shí),下列說法正確的是()。A.人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)平衡力B.人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力和反作用力C.人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)平衡力D.人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)作用力和反作用力【答案】B題型一牛頓第二定律的應(yīng)用1.合力、加速度、速度間的決定關(guān)系(1)物體所受合力的方向決定了其加速度的方向,只要合力不為零,不管速度是大是小,或是零,物體都有加速度,只有合力為零時(shí),加速度才為零。一般情況下,合力與速度無必然的聯(lián)系。(2)合力與速度同向時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng);合力與速度反向時(shí),物體做減速運(yùn)動(dòng)。(3)a=vt是加速度的定義式,a與v、t無直接關(guān)系;a=Fm是加速度的決定式,aF,a1m。2.牛頓第二定律的矢量性由于加速度的方向與合力的方向總相同,若已知合力的方向,即可確定加速度的方向;反之,若已知加速度的方向,即可確定合力的方向。3.牛頓第二定律的瞬時(shí)性(1)瞬時(shí)問題的三種模型內(nèi)容輕繩(細(xì)線)輕桿輕彈簧模型的建立不計(jì)質(zhì)量,只能產(chǎn)生拉力,勁度系數(shù)很大,可看成不可伸長(zhǎng)不計(jì)質(zhì)量,可提供拉力、壓力或不沿桿的力,勁度系數(shù)很大,可看成不可伸長(zhǎng)或壓縮可以被拉伸或壓縮,彈力大小與彈簧的形變量有關(guān)(彈性限度內(nèi))模型的特點(diǎn)各處張力大小相等,方向沿繩收縮的方向,瞬時(shí)問題中其彈力發(fā)生突變各處彈力大小相等,但方向不一定沿桿方向,瞬時(shí)問題中其彈力發(fā)生突變各處彈力大小相等,方向與形變方向相反,瞬時(shí)問題中其彈力大小不變(2)求解瞬時(shí)加速度的一般思路分析物體的受力情況列牛頓第二定律方程求瞬時(shí)加速度。4.牛頓第二定律的獨(dú)立性(1)作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵循牛頓第二定律。(2)物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和。(3)力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵循牛頓第二定律,即ax=Fxm,ay=Fym?！纠?】在托乒乓球跑步比賽時(shí),某同學(xué)將球置于球拍中心,以大小為a的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度達(dá)到v0時(shí),再以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)跑至終點(diǎn)。比賽中,該同學(xué)在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段保持球拍的傾角為0,如圖所示,設(shè)整個(gè)過程中球一直保持在球拍中心不動(dòng),球在運(yùn)動(dòng)中受到的空氣阻力大小與其速度大小成正比,方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,不計(jì)球與球拍之間的摩擦力,球的質(zhì)量為m,重力加速度為g。求: (1)空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k。(2)在加速跑階段球拍傾角 隨速度v變化的關(guān)系式?！窘馕觥?1)在勻速運(yùn)動(dòng)階段,有mgtan0=kv0解得空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k=mgtan0v0。(2)加速階段,設(shè)球拍對(duì)球的支持力為FN,有FNsin-kv=ma,FNcos=mg得在加速跑階段球拍傾角 隨速度v變化的關(guān)系式tan=ag+vtan0v0。【答案】(1)mgtan0v0(2)tan=ag+vtan0v0運(yùn)用牛頓第二定律解題的基本思路(1)通過審題,靈活地選取研究對(duì)象。(2)分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。通?？梢园蜒芯繉?duì)象提取出來(隔離法),從它跟周圍物體的聯(lián)系上去尋找作用于研究對(duì)象的所有外力,并畫出受力示意圖;再進(jìn)一步明確研究對(duì)象做何種運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中能知曉哪些量以及判斷加速度的方向等。(3)根據(jù)牛頓第二定律列出方程。(4)統(tǒng)一單位后,將數(shù)值代入方程求解。(5)檢查答案是否完整、合理。注意:如果所求的未知量是矢量,必須將所求量的大小和方向都在答案中明確寫出。如果題目中所求的力與求解得到的力是一對(duì)作用力與反作用力,還需借助牛頓第三定律得到題目中所求的力?！咀兪接?xùn)練1】(2018湖南岳陽模擬)物塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))與輕彈簧的上端連接,彈簧下端固定在光滑斜面底端,斜面的傾角為30,如圖所示。因有人拉著物塊B(可視為質(zhì)點(diǎn)),所以A、B挨在一起但A、B之間無彈力,已知A、B質(zhì)量分別為m和2m,重力加速度大小為g。某時(shí)刻人松手,則在松手的瞬間,下列說法正確的是()。A.物塊A的加速度為0B.物塊A的加速度為g3C.物塊B的加速度為0D.物塊B的加速度為g2【解析】A、B挨在一起但A、B之間無彈力,此時(shí)彈簧的彈力大小F=mgsin30=12mg,彈簧不能突變,但A、B之間彈力可發(fā)生突變,由牛頓第二定律得3mgsin30-mgsin30=3ma,解得兩者共同的加速度為13g,B項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽【變式訓(xùn)練2】(2018黑龍江佳木斯一中月考)滑雪運(yùn)動(dòng)是近年來逐漸興起的一種休閑運(yùn)動(dòng),某滑雪游樂場(chǎng)有由兩個(gè)傾角=37的正對(duì)的斜坡組成的滑道(粗糙程度相同),如圖所示,滑道底端平滑連接,滑道OA高為h,滑道OB高為23h,一質(zhì)量m=70 kg的游客從A點(diǎn)由靜止滑下,不受其他影響時(shí),經(jīng)O點(diǎn)恰好滑到B點(diǎn)停止,取sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g=10 m/s2。問:(1)游客在OB段向上滑動(dòng)時(shí)的加速度為多大?(2)滑雪過程中通過滑雪杖向后推地可獲得沿速度方向向前的持續(xù)推力作用,若該游客到B點(diǎn)后,想返回A點(diǎn),需要在整個(gè)過程中獲得的持續(xù)推力至少是多大?【解析】(1)游客由A到O的過程中,有mgsin-mgcos=ma1,2a1hsin=v12-0由O到B的過程中,有mgsin+mgcos=ma2又-2a22h3sin=0-v12聯(lián)立解得=0.15,a2=7.2m/s2。(2)設(shè)推力為F,則游客由B到O的過程中,有F+mgsin-mgcos=ma3,2a32h3sin=v22-0由O到A的過程中,有mgsin+mgcos-F=ma4-2a4hsin=0-v22聯(lián)立解得F=168N?！敬鸢浮?1)7.2m/s2(2)168N題型二超重和失重問題超重、失重和完全失重比較比較超重失重完全失重產(chǎn)生條件加速度方向向上加速度方向向下加速度方向向下,且大小a=g動(dòng)力學(xué)原理F-mg=maF=m(g+a)mg-F=maF=m(g-a)mg-F=mgF=0可能狀態(tài)加速上升;減速下降加速下降;減速上升自由落體運(yùn)動(dòng)和所有的拋體運(yùn)動(dòng);繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星、飛船等【溫馨提示】在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)消失。【例2】如圖所示是游樂場(chǎng)的一項(xiàng)娛樂設(shè)備。一環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上,由升降機(jī)送上幾十米的高處,然后讓座艙自由落下,落到一定位置時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng),到地面時(shí)剛好停下。已知座艙開始下落的高度H=75 m,當(dāng)落到離地面h=30 m的位置時(shí)開始制動(dòng),座艙做勻減速運(yùn)動(dòng)。在一次娛樂中,某乘客的質(zhì)量m=60 kg。g取10 m/s2,不計(jì)座艙與柱子間的摩擦力及空氣阻力。當(dāng)座艙落到離地面高h(yuǎn)1=60 m和h2=20 m的位置時(shí),求該乘客對(duì)座位的壓力各為多大。【解析】當(dāng)座艙距地面h1=60m時(shí),乘客處于完全失重狀態(tài)此時(shí)乘客對(duì)座位的壓力F1=0座艙自由下落高度h2=H-h=(75-30)m=45m時(shí),座艙開始制動(dòng),設(shè)此時(shí)的速度為v由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2gh2座艙制動(dòng)過程做勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)其加速度大小為a,則有v2=2ah聯(lián)立可得a=15m/s2,方向豎直向上設(shè)此過程中乘客受到座位的支持力為F2,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)乘客有F2-mg=ma代入數(shù)據(jù)可得F2=1500N根據(jù)牛頓第三定律可知,該乘客對(duì)座位的壓力大小F2=F2=1500N?！敬鸢浮?1500N判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài);小于重力時(shí),物體處于失重狀態(tài);等于零時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);具有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài);向下的加速度a=g時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷物體向上加速或向下減速時(shí),超重物體向下加速或向上減速時(shí),失重【變式訓(xùn)練3】(2018廣東省佛山市高三下學(xué)期測(cè)試)圖示為一物體被吊車用鋼索豎直向上提升過程的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖象。下列判斷正確的是()。A.036 s內(nèi)物體被吊起的高度為25 mB.010 s內(nèi)的平均速度大于30 s36 s內(nèi)的平均速度C.30 s36 s內(nèi)物體處于超重狀態(tài)D.前10 s內(nèi)鋼索最容易發(fā)生斷裂【解析】在v-t圖象中,圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示位移,所以036s內(nèi)物體被吊起的高度x=12(20+36)1m=28m,A項(xiàng)錯(cuò)誤;010s內(nèi)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),所以平均速度v1=v01+vt12=0.5m/s,同理30s36s內(nèi)的平均速度v2=v02+vt22=0.5m/s,所以平均速度相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;30s36s內(nèi)物體勻減速上升,加速度向下,物體處于失重狀態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;前10s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度向上,由牛頓第二定律可知F=mg+ma,拉力最大,鋼索最容易發(fā)生斷裂,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿【變式訓(xùn)練4】(2018河北省唐山市灤縣二中模擬)如圖所示是“神舟十號(hào)”飛船返回艙成功返回地面時(shí)的情景。返回艙返回時(shí),先靠降落傘減速,豎直落地前還靠反沖火箭使其速度進(jìn)一步降低。假設(shè)返回艙在啟動(dòng)火箭反沖前速度是8 m/s,反沖火箭工作0.3 s后,速度降為2 m/s,g取10 m/s2,在這個(gè)過程中,返回艙中的航天員()。A.處于超重狀態(tài),對(duì)座椅的平均壓力約是自身重力的3倍B.處于失重狀態(tài),對(duì)座椅的平均壓力約是自身重力的13C.處于超重狀態(tài),對(duì)座椅的平均壓力約是自身重力的2倍D.處于失重狀態(tài),對(duì)座椅的平均壓力約是自身重力的12【解析】返回艙向下減速,加速度向上,航天員處于超重狀態(tài)。設(shè)反沖火箭工作時(shí)返回艙的加速度大小為a,則a=v0-vt=20m/s2;以人為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律得F-mg=ma,則座椅對(duì)人的支持力F=m(g+a)=3mg,由牛頓第三定律可知人的對(duì)座椅的壓力為航天員自身重力的3倍,A項(xiàng)正確?！敬鸢浮緼題型三動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題兩類動(dòng)力學(xué)問題的解題步驟【例3】“跳臺(tái)滑雪”是冬奧會(huì)中一項(xiàng)極為壯觀的運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)過程包括助滑、起跳、空中飛行和著陸四個(gè)階段。其中的助滑過程可簡(jiǎn)化如下:如圖,助滑道由長(zhǎng)為L(zhǎng)、傾角為的斜坡AB和弧形坡BCD構(gòu)成,AB和BCD在B處相切,運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))踩著滑雪板從A端無初速度下滑,沿助滑道滑至D端起跳。假設(shè)滑雪板與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。求運(yùn)動(dòng)員在斜坡AB上滑行的時(shí)間?！窘馕觥窟\(yùn)動(dòng)員在斜坡AB上做勻加速運(yùn)動(dòng)所受的摩擦力f=FN垂直斜坡方向,由平衡條件有FN=mgcos平行斜坡方向,由牛頓第二定律有mgsin-f=ma解得a=g(sin-cos)由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有L=12at2解得t=2Lg(sin-cos)?！敬鸢浮?Lg(sin-cos)以加速度為“橋梁”,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解,具體邏輯關(guān)系如圖所示?！咀兪接?xùn)練5】(2018四川省成都市第二次診斷)一個(gè)小圓環(huán)瓷片最高能從h=0.18 m高處由靜止釋放后直接撞擊地面而不被摔壞?，F(xiàn)讓該小圓環(huán)瓷片恰好套在一圓柱體上端且可沿圓柱體下滑,瓷片與圓柱體之間的摩擦力是瓷片重力的4.5倍,如圖所示。若讓該裝置從距地面H=4.5 m高處從靜止開始下落,瓷片落地恰好沒被摔壞。已知圓柱體與瓷片所受的空氣阻力都為自身重力的0.1,圓柱體碰地后速度立即變?yōu)榱闱冶３重Q直方向。求:(g取10 m/s2) (1)當(dāng)瓷片直接撞擊地面而不被摔壞時(shí),瓷片著地瞬間的最大速度。(2)瓷片隨圓柱體從靜止到落地,下落的總時(shí)間?！窘馕觥?1)瓷片從h=0.18m處下落,設(shè)加速度為a0,瓷片質(zhì)量為m,根據(jù)牛頓第二定律,有mg-0.1mg=ma0得a0=9m/s2又v02=2a0h,得v0=1.8m/s。(2)瓷片隨圓柱體一起加速下落,設(shè)加速度為a1,則有a1=a0=9m/s2,又v12=2a1H,得v1=9m/s下落時(shí)間t1=v1a1=1s瓷片繼續(xù)沿圓柱體減速下落直到落地,設(shè)加速度大小為a2,根據(jù)牛頓第二定律,有4.5mg+0.1mg-mg=ma2得a2=3.6g=36m/s2則瓷片繼續(xù)下落的時(shí)間t2=v1-v0a2=0.2s瓷片隨圓柱體從靜止到落地,下落總時(shí)間t=t1+t2=1.2s?！敬鸢浮?1)1.8m/s(2)1.2s【變式訓(xùn)練6】(2018德州實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)一質(zhì)量m=2 kg的滑塊能在傾角=30的足夠長(zhǎng)的固定斜面上以a=2.5 m/s2的加速度勻加速下滑。如圖所示,若用一水平向右的恒力F作用于滑塊,使之由靜止開始在t=2 s內(nèi)能沿斜面運(yùn)動(dòng)位移x=4 m。求:(g取10 m/s2) (1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(2)恒力F的大小。【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin30-mgcos30=ma解得=36。(2)由x=12a1t2,得a1=2m/s2當(dāng)加速度沿斜面向上時(shí),有Fcos30-mgsin30-(Fsin30+mgcos30)=ma1解得F=7635N當(dāng)加速度沿斜面向下時(shí),有mgsin30-Fcos30-(Fsin30+mgcos30)=ma1解得F=437N?！敬鸢浮?1)36(2)7635N或437N題型四動(dòng)力學(xué)中的圖象問題1.常見的動(dòng)力學(xué)圖象v-t圖象、a-t圖象、F-t圖象、F-a圖象等。2.圖象問題的類型(1)已知物體受到的力隨時(shí)間變化的圖線,要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。(2)已知物體的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線,要求分析物體的受力情況。(3)由已知條件確定某物理量的變化圖象。3.解題策略(1)分清圖象的類別:分清橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量,明確其物理意義,掌握物理圖象所反映的物理過程,會(huì)分析臨界點(diǎn)。(2)注意圖線中的一些特殊點(diǎn)所表示的物理意義:圖線與橫、縱坐標(biāo)的交點(diǎn),圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn),兩圖線的交點(diǎn),等等。(3)明確能從圖象中獲得哪些信息:把圖象與具體的題意、情景結(jié)合起來,應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式,進(jìn)而明確“圖象與公式”“圖象與物體”間的關(guān)系,以便對(duì)有關(guān)物理問題做出準(zhǔn)確判斷?！疽族e(cuò)提醒】(1)沒有看清橫、縱坐標(biāo)所表示的物理量及單位。(2)沒有注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從零開始。(3)不清楚圖線的點(diǎn)、斜率、面積等表示的物理意義。(4)忽視對(duì)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的分析?！纠?】如圖甲所示,一質(zhì)量m=1 kg的物體置于水平面上,在水平外力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),水平外力隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示,物體運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的情況如圖丙所示(4 s后的圖線沒有畫出),g取10 m/s2。求:(1)物體在第3 s末的加速度大小。(2)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。(3)物體在前6 s內(nèi)的位移。【解析】(1)由v-t圖象可知,物體在前4s做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以物體在第3s末的加速度a1等于前4s內(nèi)的加速度,根據(jù)v-t圖象和加速度定義式a=vt,得a1=44m/s2=1m/s2。(2)在04s內(nèi),在水平方向,有F1-mg=ma1,解得=0.4。(3)設(shè)前4s的位移為x1,由位移公式有x1=12a1t12=8m設(shè)4s后物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a2,則 F2-mg=ma2解得a2=-2m/s2物體在4s末時(shí)的速度v=4m/s設(shè)物體從4s末運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2后速度減為零,則 0=v+a2t2,解得t2=2s所以物體在6s末速度恰好減為零,故后2s內(nèi)的位移x2=vt2+12a2t22代入數(shù)據(jù)解得x2=4m所以物體在前6s內(nèi)的位移x=x1+x2=12m?！敬鸢浮?1)1m/s2(2)0.4(3)12m在解答牛頓第二定律的應(yīng)用與圖象問題時(shí),要注意明確受力分析、明確運(yùn)動(dòng)過程,要注意正確應(yīng)用圖象分析以及注意運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的選擇。圖象類問題的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題,以牛頓第二定律F=ma為紐帶,理解圖象的種類,圖象的軸、點(diǎn)、線、截距、斜率、面積等所表示的物理意義。運(yùn)用圖象解決問題一般包括兩個(gè)角度:(1)用給定圖象解答問題;(2)根據(jù)題意作圖,用圖象解答問題。在實(shí)際的應(yīng)用中要建立物理情景與函數(shù)、圖象的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系?！咀兪接?xùn)練7】(2019南京市棲霞區(qū)高三一診)如圖甲所示,E為斜面的中點(diǎn),斜面上半段光滑,下半段粗糙,一個(gè)小物體從頂端由靜止釋放,沿斜面下滑到底端時(shí)速度為零。小物體下滑過程中位移x、速度v、合力F、加速度a與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。以沿斜面向下為正方向,則下列圖象中可能正確的是()。甲乙【解析】物體先在光滑的斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移時(shí)間圖線的開口向上,然后在粗糙段做勻減速直線運(yùn)動(dòng),圖線開口變?yōu)橄蛳?A項(xiàng)錯(cuò)誤。物體在前半段做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后半段做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由于到達(dá)底端的速度為零,則前半段和后半段的平均速度相等,在前半段和后半段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等,B項(xiàng)正確。勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度即勻減速直線運(yùn)動(dòng)的初速度,則勻加速和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等,方向相反,則合力大小相等,方向相反,C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽題型五動(dòng)力學(xué)中的臨界極值問題1.“四種”典型臨界條件(1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力FN=0。(2)相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件:兩物體相接觸且處于相對(duì)靜止時(shí),常存在著靜摩擦力,則相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件是靜摩擦力達(dá)到最大值。(3)繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力,繩子松弛與拉緊的臨界條件是FT=0。(4)加速度變化時(shí),速度達(dá)到最值的臨界條件:當(dāng)加速度變?yōu)榱銜r(shí)。2.處理臨界問題的三種方法極限法把物理問題(或過程)推向極端,從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來,以達(dá)到正確解決問題的目的假設(shè)法臨界問題存在多種可能,特別是非此即彼兩種可能時(shí),或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件,也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí),往往用假設(shè)法解決問題數(shù)學(xué)法將物理過程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式,根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件【溫馨提示】在應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題的過程中,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的加速度不同時(shí),物體有可能處于不同的狀態(tài)。特別是題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時(shí),往往會(huì)有臨界現(xiàn)象,此時(shí)要采用極限分析法,看物體在不同加速度時(shí),會(huì)有哪些現(xiàn)象發(fā)生,盡快找出臨界點(diǎn),求出臨界條件。【例5】如圖所示,水平平臺(tái)AB長(zhǎng)為20 m,平臺(tái)B端與長(zhǎng)度未知的特殊材料制成的斜面BC連接,斜面傾角為30。在平臺(tái)A端放上質(zhì)量為5 kg的物塊,并給物塊施加與水平方向成37角的50 N推力后,物塊由靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知物塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度g=10 m/s2,sin 37=0.6。(1)求物塊由A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間。(2)若物塊從A端運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)撤掉推力,物塊剛好能從斜面B端開始下滑,則A、P間的距離為多少?(物塊在B端無能量損失)(3)若物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)BC=0.277+0.03LB,式中LB為物塊在斜面上所處的位置到B端的距離,則在(2)中的情況下,物塊沿斜面滑到什么位置時(shí)速度最大?【解析】(1)設(shè)給物塊施加與水平方向成37角的推力為F,由受力分析知物體的加速度a1=Fcos37-(Fsin37+mg)m=1.6m/s2由x=12a1t2,解得物塊由A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間t=2201.6s=5s。(2)設(shè)物體從A到P的位移為x1,從P到B的位移為x2,根據(jù)位移速度關(guān)系列方程求解,物體從A到P,有vP2=2a1x1物塊由P到B,有vP2=2a2x2,a2=g又x=x1+x2,解得A、P間的距離x114.3m。(3)物體沿斜面下滑的速度最大時(shí),加速度為零,即a=mgsin-BCmgcosm=0,BC=0.277+0.03LB,聯(lián)立解得LB=10m因此若斜面長(zhǎng)度L10m,則LB=10m時(shí)速度最大;若斜面長(zhǎng)度L10m,則在斜面最低點(diǎn)速度最大?！敬鸢浮?1)5s(2)14.3m(3)若斜面長(zhǎng)度L10m,則LB=10m時(shí)物塊速度最大;若斜面長(zhǎng)度L10m,則在斜面最低點(diǎn)物塊速度最大本題考查的是牛頓第二定律及共點(diǎn)力平衡問題,但是由于涉及動(dòng)摩擦因數(shù)的變化,增加了難度,故在分析時(shí)要注意物體沿斜面下滑的速度最大時(shí),加速度為零這個(gè)條件。解決臨界問題的基本思路:(1)認(rèn)真審題,詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個(gè)階段);(2)尋找過程中變化的物理量;(3)探索物理量的變化規(guī)律;(4)確定臨界狀態(tài),分析臨界條件,找出臨界關(guān)系;(5)列方程求結(jié)果?！咀兪接?xùn)練8】(2018廣東江門市第一中學(xué)一模)如圖所示,一足夠長(zhǎng)的木板,上表面與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=33,重力加速度為g,木板與水平面成角,讓小木塊從木板的底端以大小恒定的初速率v0沿木板向上運(yùn)動(dòng)。隨著的改變,小木塊沿木板向上滑行的距離x將發(fā)生變化,當(dāng)角為何值時(shí),小木塊沿木板向上滑行的距離最小?求出此最小值。【解析】當(dāng)變化時(shí),取沿斜面向上為正方向,木塊的加速度為a,則木塊沿木板斜面方向由牛頓第二定律有-mgsin-mgcos=ma設(shè)木塊的位移為x,有0-v02=2ax根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系知木塊加速度最大時(shí)位移最小,有a=-g(sin+cos)根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系有sin+cos=1+2sin(+),其中tan=33,則=30當(dāng)+=90時(shí)加速度有最大值,且最大值a=g1+2所以此時(shí)=90-=60,加速度的最大值a=-2g3解得xmin=3v024g。【答案】603v024g題型六“等時(shí)圓模型”問題1.模型特征(1)質(zhì)點(diǎn)在豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦從其上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等,如圖甲所示。(2)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖乙所示。(3)兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖丙所示。2.思維模板【例6】如圖甲所示,在傾角為的斜面上方的A點(diǎn)放置一光滑的木板AB,B端剛好在斜面上,木板與豎直方向AC所成角度為,一小物塊由A端沿木板由靜止下滑,要使物塊滑到斜面的時(shí)間最短,則與角的大小關(guān)系為()。A.=B.=2C.=2D.=3【解析】如圖乙所示,在豎直線AC上選取一點(diǎn)O,以適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度為半徑畫圓,使該圓過A點(diǎn),且與斜面相切于D點(diǎn)。由等時(shí)圓模型的特點(diǎn)知,由A點(diǎn)沿木板滑到D點(diǎn)所用時(shí)間比由A點(diǎn)到達(dá)斜面上其他各點(diǎn)所用時(shí)間都短。將木板下端B點(diǎn)與D點(diǎn)重合即可,而COD=,則=2,B項(xiàng)正確?！敬鸢浮緽在豎直線AC上取一點(diǎn)O,以適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度為半徑畫圓,使該圓過A點(diǎn),且與斜面相切于D點(diǎn),再根據(jù)等時(shí)圓的結(jié)論及幾何關(guān)系即可求解。本題有其特殊的解題方法,作等時(shí)圓是一種快捷、方便的方法?！咀兪接?xùn)練9】(2018河南省西平縣高級(jí)中學(xué)質(zhì)檢)如圖所示,幾條足夠長(zhǎng)的光滑直軌道與水平面成不同角度,從P點(diǎn)以大小不同的初速度沿各軌道發(fā)射小球,若各小球恰好在相同的時(shí)間內(nèi)到達(dá)各自的最高點(diǎn),則各小球最高點(diǎn)的位置()。A.在同一水平線上B.在同一豎直線上C.在同一拋物線上D.在同一圓周上【解析】設(shè)某一直軌道與水平面成角,末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)可逆向看成初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則小球在直軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度a=mgsinm=gsin,由位移公式得l=12at2=12gsint2,即lsin=12gt2,不同的傾角對(duì)應(yīng)不同的位移l,但lsin相同,即各小球最高點(diǎn)的位置在直徑為12gt2 的圓周上,D項(xiàng)正確。【答案】D【變式訓(xùn)練10】(2019江蘇徐州市侯集高級(jí)中學(xué)模擬)如圖甲所示,位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn),與豎直墻相切于A點(diǎn)。豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60,C是圓環(huán)軌道的圓心。已知在同一時(shí)刻a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運(yùn)動(dòng);c球由C點(diǎn)自由下落。則()。A.a球最先到達(dá)M點(diǎn)B.b球最先到達(dá)M點(diǎn)C.c球最先到達(dá)M點(diǎn)D.b球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn)【解析】如圖乙所示,設(shè)圓環(huán)半徑為R,則c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)用時(shí)滿足R=12gtc2,所以tc=2Rg;設(shè)AM與水平面成角,則a球下滑到M用時(shí)滿足AM=2Rsin=12gsinta2,即ta=2Rg;同理b球從B點(diǎn)下滑到M點(diǎn)用時(shí)也滿足tb=2rg(r為過B、M且與水平面相切于M點(diǎn)的豎直圓的半徑,rR)。綜上所述可得tbtatc,C項(xiàng)正確?！敬鸢浮緾1.(2018湖北宜城一中月考)如圖所示,一只盛水的容器固定在一個(gè)小車上,在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球,容器中水和鐵球、乒乓球都處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)容器隨小車突然向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是(以小車為參考系)()。A.鐵球向左,乒乓球向右B.鐵球向右,乒乓球向左C.鐵球和乒乓球都向左D.鐵球和乒乓球都向右【解析】小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí),由于慣性,鐵球和乒乓球都“想”保持原有的靜止?fàn)顟B(tài),由于與同體積的“水球”相比,鐵球的質(zhì)量大,慣性大,鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變,而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變,所以小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí),鐵球相對(duì)于小車向左運(yùn)動(dòng)。同理,由于與同體積的“水球”相比,乒乓球的質(zhì)量小,慣性小,乒乓球相對(duì)“水球”向右運(yùn)動(dòng)?！敬鸢浮緼2.(2018福建泉州五中一模)下列對(duì)牛頓第一定律和慣性的分析正確的是()。A.飛機(jī)投彈時(shí),如果當(dāng)目標(biāo)在飛機(jī)的正下方時(shí)投下炸彈,能擊中目標(biāo)B.地球自西向東自轉(zhuǎn),你向上跳起來后,還會(huì)落到原地C.在月球上舉重比在地球上容易,所以質(zhì)量相同的物體在月球上的慣性比在地球上的大D.向上拋出的物體,在空中向上運(yùn)動(dòng)時(shí),肯定受到了向上的作用力【解析】因?yàn)閼T性,在理想條件下,投下的炸彈會(huì)以它離開飛機(jī)瞬間的速度繼續(xù)向前飛行,直到落地,A項(xiàng)錯(cuò)誤。人沒跳起來的時(shí)候,具有跟地球相同的旋轉(zhuǎn)速度,即一起按照一定的速度自西向東自轉(zhuǎn),跳起來后,因?yàn)閼T性,人依然具有這個(gè)旋轉(zhuǎn)的速度,也就是地球和人在水平方向上是相對(duì)靜止的,所以,落下來之后依然是在原地,B項(xiàng)正確。慣性大小只與質(zhì)量有關(guān),所以在月球上的物體慣性不變,之所以舉重容易是因?yàn)槲矬w受到的引力減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤。向上拋出的物體,獲得了一個(gè)向上的初速度,由于慣性,它將保持向上運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽3.(2018廣東中山市模擬)(多選)抖空竹是人們喜愛的一項(xiàng)體育活動(dòng)。最早的空竹是兩個(gè)如同車輪的竹筒,中間加一個(gè)轉(zhuǎn)軸,由于外形對(duì)稱,其重心在中間位置,初玩者能很好地找到支撐點(diǎn)而使之平衡。隨著制作技術(shù)的發(fā)展,如圖所示的不對(duì)稱的空竹也受到人們的歡迎,現(xiàn)在的空竹大多是塑料制成的,也有天然竹木制成的。關(guān)于抖空竹,在空氣阻力不可忽略的情況下,下列說法中正確的是()。A.空竹啟動(dòng)前用繩子拉住提起,要保證支持力和重力在同一條直線上B.空竹的轉(zhuǎn)動(dòng)依靠的是繩子的拉動(dòng),繩子與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦力越小越好C.空竹拋起后由于慣性而繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),在空中受重力和慣性作用D.空竹從拋起到接住,轉(zhuǎn)速會(huì)減小,表演時(shí)還要繼續(xù)牽拉繩子使其加速轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】空竹啟動(dòng)前用繩子拉住提起,此時(shí)要選擇恰當(dāng)?shù)奈恢?保證支持力和重力在同一條直線上,滿足二力平衡的條件,否則空竹就要翻倒從繩子上落下,A項(xiàng)正確;空竹是利用繩子與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦力使其轉(zhuǎn)動(dòng)的,因此繩子選用比較粗糙、摩擦力比較大的較好,B項(xiàng)錯(cuò)誤;空竹拋起后由于慣性而繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng),在空中受重力和空氣阻力的作用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;空竹從拋起到接住,由于空氣阻力的作用,轉(zhuǎn)速比拋出前小,因此表演時(shí)還要繼續(xù)牽拉繩子使其加速轉(zhuǎn)動(dòng),D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緼D4.(2018浙江嘉興模擬)(多選)如圖所示是我國首次立式風(fēng)洞的跳傘實(shí)驗(yàn),風(fēng)洞噴出豎直向上的氣流將實(shí)驗(yàn)者加速向上“托起”。此過程中()。A.地球?qū)θ说奈腿藢?duì)地球的吸引力大小相等B.人受到的重力和人受到氣流的力是一對(duì)作用力與反作用力C.人受到的重力大小等于氣流對(duì)人的作用力大小D.人被向上“托起”時(shí)處于超重狀態(tài)【解析】地球?qū)θ说奈腿藢?duì)地球的吸引力是一對(duì)相互作用力,大小相等、方向相反,A項(xiàng)正確;相互作用力是兩個(gè)物體間的相互作用,而人受到的重力和人受到氣流的力涉及人、地球、氣流三個(gè)物體,不是一對(duì)相互作用力,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于風(fēng)洞噴出豎直向上的氣流將實(shí)驗(yàn)者加速向上“托起”,在豎直方向上合力不為零,所以人受到的重力大小不等于氣流對(duì)人的作用力大小,C項(xiàng)錯(cuò)誤;人被向上“托起”時(shí)加速度向上,處于超重狀態(tài),D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緼D5.(2018杭州二中月考)(多選)如圖所示,總質(zhì)量為460 kg的熱氣球,從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2,當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí),以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng),若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變,上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變,重力加速度g=10 m/s2。關(guān)于熱氣球,下列說法正確的是()。A.所受浮力大小為4830 NB.加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C.從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/sD.以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N【解析】剛開始上升時(shí),空氣阻力為零,F浮-mg=ma,解得F浮=m(g+a)=4830N,A項(xiàng)正確;加速上升過程,若保持加速度不變,則熱氣球上升到180m時(shí),速度v=2ah=65m/s5m/s,所以熱氣球做加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng),上升10s后的速度vat=5m/s,C項(xiàng)錯(cuò)誤;再由F浮-F阻-mg=ma可知空氣阻力F阻增大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;勻速上升時(shí),F浮=F阻+mg,所以F阻=F浮-mg=230N,D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緼D6.(2018河北唐山十中月考)用細(xì)線將籃球拴在升降機(jī)光滑的側(cè)壁上,當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),出現(xiàn)如圖所示的情形。四位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象做出了分析與判斷,其中可能正確的是()。A.升降機(jī)的加速度大于g,側(cè)壁對(duì)球無擠壓B.升降機(jī)的加速度小于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓C.升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球無擠壓D.升降機(jī)的加速度等于g,側(cè)壁對(duì)球有擠壓【解析】當(dāng)升降機(jī)加速下降且加速度等于g時(shí),小球在豎直方向上僅受重力,拉力為零,由于小球在水平方向上不受力,可知側(cè)壁對(duì)小球無擠壓,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)升降機(jī)加速下降且加速度大于g時(shí),小球受重力、繩子的拉力,由于水平方向上平衡,則側(cè)壁對(duì)小球有彈力,即側(cè)壁對(duì)球有擠壓,A項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)升降機(jī)加速下降且加速度小于g時(shí),不會(huì)出現(xiàn)如圖所示的情況,球會(huì)在懸點(diǎn)下方,B項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾7.(2018山東威海一中質(zhì)檢)以不同初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開始計(jì)時(shí),一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象可能正確的是()?！窘馕觥渴芸諝庾枇ψ饔玫奈矬w,上升過程,有mg+kv=ma,得a=g+kmv,v減小,a減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤。到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)v=0,a=g,即兩圖線與t軸相交時(shí)斜率相等,故D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿8.(2018陜西榆林中學(xué)質(zhì)檢)(多選)彈簧測(cè)力計(jì)掛在升降機(jī)的頂板上,下端掛一質(zhì)量為2 kg的物體。當(dāng)升降機(jī)在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)始終是16 N,如果從升降機(jī)的速度大小為3 m/s時(shí)開始計(jì)時(shí),則經(jīng)過1 s,升降機(jī)的位移大小可能是(g取10 m/s2)()。A.3 mB.5 mC.2 mD.4 m【解析】對(duì)物體進(jìn)行受力分析,受向下的重力和向上的彈簧彈力,加速度a=mg-F彈m=2m/s2,方向向下,升降機(jī)初速度大小為3m/s,方向可能向下,也可能向上,所以在1s內(nèi)的位移有兩種情況: