第三章 [应用拓展·素养提升3] 高考热考的牛顿运动定律三类情境命题-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

牛顿运动定律是力学中的核心问题，在科学、社会、生活、体育中有极其重要的作用，牛顿运动定 律解决实际问题比比皆是，随处可见. 体育赛事类 [典例1]　2022年7月16日，田径世界锦标赛，苏炳添以10秒142的成绩闯入男子100米飞人大战半决赛．他的肌肉特别发达，因为肌肉与脂肪的比例越高，他运动过程中受到阻力的影响就越小，加速跑的时候加速度就越大，因此可以提高他的比赛成绩．假设苏炳添的质量m＝80.0 kg，他的百米跑可以简化成两个阶段：第一阶段为匀加速直线运动，第二阶段为匀速运动．假设苏炳添跑动时所受到的阻力大小恒等于他自身重力的0.24倍．若苏炳添平时训练的百米成绩为10.0 s，匀速运动的速度v＝12.0 m/s.重力加速度g取10 m/s2.求： (1)苏炳添加速跑阶段的加速度大小和加速的距离； (2)假设苏炳添通过科学训练使体重减小到75.0 kg，而他的肌肉力量不变，所能达到的最大速度不变，则他的百米成绩能提高到多少秒？(结果保留三位有效数字) [解析]　(1)设加速时间为t， 有 vt＋v(t0－t)＝x 代入已知数据解得t＝ s，故a＝ ＝3.6 m/s2 加速的距离s＝ vt＝20 m. (2)设苏炳添加速跑时的动力为F，对该运动员有F－Ff＝ma，解得F＝480 N 体重减少到m1＝75 kg后， 对苏炳添有F－Ff′＝m1a1 解得a1＝4 m/s2，又v2＝2a1x1，解得x1＝18 m 苏炳添加速的时间t1＝ ＝3 s 匀速的时间t2＝ ≈6.83 s， 所以苏炳添的百米成绩为t＝t1＋t2＝9.83 s. 答案：(1)3.6 m/s2　20 m　(2)9.83 s 交通安全类 [典例2]　“避险车道”是由粗糙碎石铺成的上坡路段，供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险．如图是某公路的避险车道及周围路段示意图(俯视图)，其中下坡路段倾角为5°，避险车道倾角为37°.一辆总质量为4.5×103 kg，以54 km/h的速率在下坡路段向下匀速行驶的汽车突然刹车失灵(同时发动机失去动力)，司机仅控制方向，使汽车驶入避险车道，最后停下．后经交警勘察和回放录像，发现该汽车在避险车道上运动的距离为28 m，且从刹车失灵到停止运动经历了28 s．若该汽车在避险车道上运动时受到的平均阻力大小为汽车总重力的 ，它在下坡路段和避险车道上的运动均看成匀变速直线运动且不计其在下坡路段和避险车道交界处的能量损失，取sin37°＝0.6，sin5°＝0.09，g取10 m/s2，求： (1)汽车在避险车道上的加速度的大小； (2)汽车在运动过程中的最大动量的大小； (3)汽车在刹车失灵后进入避险车道前受到的平均阻力的大小． 解析：(1)在避险车道上mgsin37°＋ mg＝ma 所以a＝14 m/s2 (2)由运动公式－2ax＝0－v 所以vm＝28 m/s 最大动量p＝mvm＝1.26×105 kg·m·s－1 (3)在避险车道上减速过程有0－vm＝－at2 所以t2＝2 s 故加速下滑过程t1＝28 s－t2＝26 s a1＝ mg·sin 5°－f＝ma1 求得f＝1.8×103 N 答案：(1)14 m/s2　(2)1.26×105 kg·m·s－1 (3)1.8×103 N 生活情境类 [典例3]　如图所示，一条鱼在水面处来了个“鲤鱼打挺”，弹起的高度为H＝2h，以不同的姿态落入水中，其入水深度不同．若鱼身水平，落入水中的深度为h1＝h；若鱼身竖直，落入水中的深度为h2＝1.5h.假定鱼的运动始终在竖直方向上，在水中保持姿态不变，受到水的作用力也不变，空气中的阻力不计，鱼身的尺寸远小于鱼入水深度．重力加速度为g，求： (1)鱼入水时的速度v； (2)鱼两次在水中运动的时间之比t1∶t2； (3)鱼两次受到水的作用力之比F1∶F2. 解析：(1)由v2＝2gH，得v＝2 ，方向竖直向下 (2)因h1＝ t1，h2＝ t2，得 ＝ (3)v2＝2a1h1，F1－mg＝ma1 得F1＝3mg，同理得F2＝ mg，所以 ＝ 答案：(1)2 　方向竖直向下　(2)2∶3　(3)9∶7 180 学科网（北京）股份有限公司 $