第4章 第2课时 牛顿运动定律的应用-【学考一号】2025年高中物理学业水平复习方略课堂精讲

课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 第 2 课时 牛顿运动定律的应用 知识点一 超重与失重 对点典例 很多智能手机都有加速度传 感器可以测量手机自身的加速度遥 某同学打开 加速度传感器袁用手水平托着手机遥 手迅速向 下运动袁 让手机脱离手掌而自由下落一会袁然 后接住手机袁手机屏幕上记录一段加速度随时 间变化的图像袁取竖直向上为正方向袁将其图 像简化为如图所示袁空气阻力不计袁重力加速 度为 g袁下列说法正确的是 渊 冤 项目 定义 产生条件 视重 超重 物体对支持物的压 力渊或对悬挂物的拉 力冤大于物体所受重 力的现象 物体有向 上的加速 度 F=m渊g+a冤 失重 物体对支持物的压 力渊或对悬挂物的拉 力冤小于物体所受重 力的现象 物体有向 下的加速 度 F=m渊g-a冤 完全 失重 物体对支持物的压 力渊或对悬挂物的拉 力冤等于零的状态 a=g袁方向 竖直向下 F=0 学·知识清单 构·网络体系 完全失重院a=g尧方向竖直向下 运动状态院加速下降或减速上升 条件院物体的加速度方向向下 概念院物体对支持物的压力渊或对悬挂物的拉力冤小于物体重力的现象 运动状态院加速上升或减速下降 条件院物体的加速度方向向上 概念院物体对支持物的压力渊或对悬挂物的拉力冤大于物体重力的现象 测力计或台秤所显示的数值 物体实际所受的重力 牛 顿 运 动 定 律 的 应 用 超 重 与 失 重 实重 视重 超重 失重 求系统内物体间的相互作用力时袁把一个物体隔离出来单独研究的方法 把加速度相同的物体看作一个整体来研究的方法 内力院系统内各物体间的相互作用力 外力院系统之外的物体对系统的作用力整 体 法 与 隔 离 法 外力与内力 整体法 隔离法 tt2 t1 a O 揖课程要求铱 殷能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象尧 解决 有关问题遥 通过实验袁认识超重和失重现象遥 揖学业要求铱 殷了解超重与失重袁认识超重和失重现象遥 殷能对物体进行受力分析和运动情况分析遥 殷能从物理学的运动与相互作用观的视角分析自然与生 活中的有关简单问题遥 课 程 标 准 从运动情况确定受力 超重与失重 考点 从受力确定运动情况 真题归类 2022.1袁12袁3分 2022.1袁22袁10分 2023.1袁22袁10分 18 A. t1时刻袁手机加速度大小可能大于 g B. t1到 t2时间内袁手机一直处于完全失重 状态 C. t1时刻袁手机处于完全失重状态 D. t2时刻袁手机的运动方向为竖直向上 对点训练 咱2024窑衢州测试暂如图是某校 趣味运动会中女生野击鼓颠球冶场景袁鼓身周围 均匀分布有 8根相同的轻绳袁8位女生围成一 圈各握一根轻绳袁通过手中的轻绳来控制鼓的 运动袁使鼓能和竖直落下的网球发生碰撞遥 鼓 面始终保持水平袁不计空气阻力袁则下列说法 正确的是 渊 冤 A. 网球从接触鼓面到运动至最低点袁速 度一直减小 B. 网球从接触鼓面到运动至最低点袁加速 度先减小后增大 C. 网球运动到最低点时袁速度和加速度均 为零 D. 网球离开鼓面后袁在空中先失重后超重 知识点二 整体法与隔离法 1. 整体法尧隔离法 当问题涉及几个物体时袁我们常常将这几 个物体野隔离冶开来袁对它们分别进行受力分 析袁根据其运动状态袁应用牛顿第二定律或平 衡条件列式求解遥 特别是问题涉及物体间的相 互作用时袁隔离法是一种有效的解题方法遥 而 将相互作用的两个或两个以上的物体看成一 个整体渊系统冤作为研究对象袁去寻找未知量与 已知量之间的关系的方法称为整体法遥 2. 选用整体法和隔离法的策略 渊1冤当各物体的运动状态相同时袁宜选用 整体法曰当各物体的运动状态不同时袁宜选用 隔离法遥 渊2冤对较复杂的问题袁通常需要变换研究 对象袁交替应用整体法与隔离法求解遥 对点典例 用三根细线 a尧b尧c 将重力均 为 G 的两个相同小球 A 和 B连接并悬挂遥 第 一次悬挂方式如图甲所示袁两小球处于静止状 态袁细线 b 水平袁细线 a和细线 c 与竖直方向 的夹角均为 兹1=60毅遥 第二次悬挂方式如图乙所 示袁两小球处于静止状态袁细线 c 水平袁细线 a 与竖直方向的夹角为 兹2=30毅遥 求院 渊1冤图甲中三根细线的拉力 F1a尧F1b和 F1c的 大小遥 渊2冤图乙中三根细线的拉力 F2a尧F2b和 F2c的 大小遥 对点训练 咱2024窑温州测试暂如图所示袁 四个灯笼静止悬于轻质弹性竹竿顶端袁灯笼间 用不可伸长的轻绳连接袁从上到 下依次编号为 1尧2尧3尧4遥 已知四 个灯笼质量均为 m遥 若连接 3尧4 号灯笼的绳子突然断裂袁则在断 裂后瞬间 渊 冤 A. 4号灯笼的加速度为 0 B. 3号灯笼的加速度大小为 g C. 2尧3号灯笼间绳子的张力大小为 2mg D. 1号灯笼与竹竿间绳子的张力大小为 4mg 图甲 BA 兹1 cba兹1 图乙 B A 兹2 cb a 第四章 运动和力的关系 4 3 2 1 鼓面 网球 19 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 知识点三 已知运动情况求受力 已知运动情况判断受力情况袁处理这类问 题的基本思路是院已知加速度或根据已知运动 规律求出加速度袁再由牛顿第二定律求出合 力袁从而确定未知力袁至于牛顿第二定律中合 力的求法袁可用力的合成和分解法渊平行四边 形定则冤或正交分解法遥 对点典例 咱2024窑舟山测试暂如图所示袁 在第 19届杭州亚运赛艇女子轻量级双人双桨 项目比赛中袁邹佳琪和邱秀萍组合取得亚运会 首金袁比赛时两运动员分别在赛艇两侧同步划 水挥桨使艇沿直线运动袁假设两运动员和赛艇 渊含桨冤的总质量为 240 kg袁其受到的阻力恒 定袁在水中划水和在空中挥桨用时均为 0.5 s袁 某段赛程中划水和挥桨过程皮划艇加速度大 小相同袁当双桨刚入水时皮划艇的速度大小为 4 m/s袁完成一个完整的划水和挥桨袁此过程皮 划艇前进 4.5 m袁求此过程中院 渊1冤皮划艇的最大速度遥 渊2冤皮划艇加速运动期间的位移和加速度 大小遥 渊3冤皮划艇加速运动期间运动员划水产生 的动力大小遥 对点训练 民航客机都有紧急出口袁发 生意外情况时打开紧急出口袁狭长的气囊会自 动充气生成一条通向地面的斜面袁乘客可沿斜 面滑行到地面上遥 某客机紧急出口离地面高度 h=3.0 m袁斜面气囊长度 L=5.0 m袁要求紧急疏 散时乘客从气囊上由静止下滑到地面的时间不 超过 2 s袁重力加速度 g取 10 m/s2袁忽略空气 阻力遥 渊1冤请画出乘客在气囊上的受力示意图遥 渊2冤乘客在气囊上滑下的加速度至少为 多大钥 渊3冤乘客和气囊间的动摩擦因数不得超过 多少钥 知识点四 已知受力求运动情况 已知受力情况判断物体的运动状态袁处理 这类问题的基本思路是院先求出几个力的合 力袁由牛顿第二定律求出加速度袁再由运动学 的相关公式求出速度及位移遥 20 对点典例 如图所示袁运动员以 v0=3 m/s 的速度将冰壶沿水平冰面投出袁冰壶在冰面上 沿直线滑行 x1=20 m后袁 其队友开始在冰壶滑 行前方摩擦冰面袁使冰壶和冰面的动摩擦因数 变为原来的 90%袁以延长冰壶的滑行距离遥 已 知运动员不摩擦冰面 时袁冰壶和冰面间的动 摩擦因数 滋=0.02遥 重 力加速度 g取 10 m/s2袁 求院 渊1冤冰壶滑行 20 m过程中的加速度大小a1遥 渊2冤冰壶滑至 20 m处的速度大小 v1遥 渊3冤冰壶投出后在冰面上滑行的距离 x遥 对点训练 咱2024窑金华测试暂2021年 8月 第 32 届夏季奥林匹克运动会在东京举行袁我 国跳水运动员全红婵以五跳三跳满分创女子 10米跳台历史最高分纪录袁夺得金牌遥 如图所 示袁全红婵从跳台上向上跃起袁举起双臂离开 台面袁 跃起后重心升高 0.50 m达到最高点袁下 落时身体竖直手先入水遥 入水前空气阻力恒为 重力的 0.024倍袁计算时把全红婵看成全部质 量集中在重心的一个质点且重心始终位于从 手到脚的中点处袁全过程水平方向的运动忽略 不计遥 重力加速度 g取 10 m/s2遥 求院 渊1冤全红婵跳起后上升阶段的加速度遥 渊2冤全红婵起跳时的速度遥 渊 10.24姨 =3.2冤 渊3冤全红婵在空中下落过程中的加速度遥 图甲 图乙 x x1 v1v0 第四章 运动和力的关系 10 m 21 知识点四 动态平衡 揖对点典例铱 B揖解析铱设吊绳与竖直方向夹角为 兹袁根据 平衡条件有 2Tcos 兹=mg袁夹角 兹增大袁则绳拉力 T增大袁两吊绳 拉力的合力不变袁B正确遥 揖对点训练铱 D揖解析铱物块对直尺的压力是物块发生形变 而产生的袁A错误曰直尺的右端斜面与水平方向的夹角逐渐变 大袁则摩擦力 f=mgsin 兹不断增大袁B错误曰直尺对物块的作用 力与物块对直尺的作用力是相互作用力袁总是等大反向袁C错 误曰直尺对物块的作用力与物块的重力等大反向袁D正确遥 第四章 运动和力的关系 第 1课时 运动和力的关系 揖学窑知识清单铱 知识点一 牛顿第一定律 揖对点典例铱 D揖解析铱野冲淡冶重力是指铜球的加速度变小 了袁A错误曰伽利略的时代还不能准确测量物体的瞬时速度袁 也就无法测出铜球速度随时间的变化规律袁B错误曰伽利略对 倾角为 90毅的情况进行了合理外推袁C错误遥 揖对点训练铱 A揖解析铱质量是物体惯性的量度袁A正确曰在 野空间站冶工作的宇航员在舱中悬浮或静止是处于完全失重状 态袁B错误曰牛顿第一定律是牛顿总结归纳前人学说袁通过推理 得出的袁C错误曰形状规则的物体袁如果质量分布不均匀袁其重 心不一定与它的几何中心重合袁D错误遥 知识点二 牛顿第二定律 揖对点典例铱 B揖解析铱根据 F=ma可知袁如果加速度很大袁 所受的合外力不一定很大袁A错误曰物体所受的合力方向和加 速度方向相同袁但是与速度方向不一定相同袁C错误曰一旦物体 所受的合力为零袁则运动物体的加速度立即为零袁但是其运动 并不一定停止袁D错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱从起跳至最低点 B经历三个阶段院 到 A 点前只受重力袁做自由落体运动曰过 A 点后开始受弹力袁 加速度向下且减小袁做加速度减小的变加速运动袁当弹力等于 重力时袁加速度减为零袁速度达到最大袁此后弹力大于重力袁加 速度向上袁向下做加速度增大的变减速运动袁至 B点速度减为 零遥最大速度在 A尧B两点之间的某一位置曰在 B点袁虽然速度 为零袁但合外力向上且最大袁B正确遥 知识点三 力学单位制 揖对点典例铱 A 揖对点训练铱 D揖解析铱米尧千克尧秒是基本单位袁A错误曰力 的单位野牛顿冶是国际单位制中的一个导出单位袁B错误曰所有 单位制都是由基本单位和导出单位组成袁C错误曰根据 F=滓L袁 物理量 滓的单位可表示为Nm = kg窑m/s 2 m =kg/s2袁D正确遥 第 2课时 牛顿运动定律的应用 揖学窑知识清单铱 知识点一 超重与失重 揖对点典例铱 C揖解析铱手机和手先一起向下加速袁再自由 下落袁当碰到手掌时袁手机向下减速遥 t1时刻对应的是手机自由 下落的时刻袁手机的加速度为 g袁t1到 t2先失重再超重袁t2时刻 手机的加速度向上袁运动方向竖直向下袁C正确遥 揖对点训练铱 B揖解析铱网球从接触鼓面到运动至最低点过 程中袁鼓面对网球的弹力逐渐增大袁刚开始鼓面对网球的弹力 小于网球的重力袁网球向下做加速度逐渐减小的加速运动袁当 鼓面对网球的弹力等于网球的重力时袁 网球速度达到最大袁此 后鼓面对网球的弹力大于网球的重力袁网球向下做加速度逐渐 增大的减速运动袁网球离开鼓面后袁只受重力作用袁有向下的加 速度袁在空中失重袁B正确遥 知识点二 整体法与隔离法 揖对点典例铱 渊1冤对 A 球受力分析袁如 图 1 所示袁F1a= Gcos 兹1 =2G遥 F1b =Gtan 兹1 = 3姨 G遥 同理袁对 B球受力分析可得 F1c= Gcos 兹1 =2G遥 渊2冤将 A尧B两球看作整体受力分析袁 如图 2 所示袁F2a= 2Gcos 兹2 = 4 3姨3 G遥 F2c= 2Gtan 兹2= 2 3姨3 G遥 对 B球受力分析可得 F2b= F2c2+G2姨 = 21姨3 G遥 揖对点训练铱 D揖解析铱在断裂后瞬间袁4号灯笼只受到重 力作用袁所以加速度大小为 g袁A错误曰在绳子断裂前袁设竹竿对 灯笼的作用力为 F袁对整体有 F=4mg袁绳子突然断裂的一瞬间袁 竹竿对灯笼的作用力不变袁则 1号灯笼与竹竿间绳子的张力大 小为 F=4mg袁D正确曰对 1尧2尧3号灯笼整体分析可得 F-3mg= 3ma袁联立解得 a= 13 g袁方向竖直向上袁B错误曰设 2号灯笼对 3 号灯笼的作用力为 F23袁以 3号灯笼为对象袁有 F23-mg=ma袁解得 F23= 43 mg袁C错误遥 知识点三 已知运动情况求受力 揖对点典例铱 渊1冤渊2冤设划水阶段和挥桨阶段赛艇的加速 度大小均为 a袁设赛艇的最大速度为 vmax袁x 加=v0t+ 12 at2袁x 减=vmaxt- 12 at2袁x=x 加+x 减袁vmax=v0+at袁由题意知 x=4.5 m袁v0=4 m/s袁t=0.5 s袁 解得 a=2 m/s2袁vmax=5 m/s袁x 加=2.25 m遥 渊3冤设动力大小为 F袁阻力大小为 f袁由牛顿第二定律可得袁 划水阶段有 F-f=ma袁空中挥桨阶段有 f=ma袁解得 F=960 N遥 揖对点训练铱 渊1冤如图所示遥 渊2冤根据运动学公式有 L= 12 at2袁 解得 a= 2Lt2 =2.5 m/s2遥 渊3冤f=滋FN=滋mgcos 兹袁根据牛顿第二定律得 mgsin 兹-f=ma袁 图 2 2G F2c 兹2 F2a 图 1 G F1b兹1 F1a 课堂精讲参考答案与解析 G FNf 兹 83 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 由几何关系可知 sin 兹=0.6袁cos 兹=0.8袁联立解得 滋= 716 袁乘客和 气囊间的动摩擦因数不得超过 716 遥 知识点四 已知受力求运动情况 揖对点典例铱 渊1冤冰壶自由滑行过程根据牛顿第二定律有 F 合=滋mg=ma1袁解得 a1=0.2 m/s2遥 渊2冤自由滑行时冰壶做匀减速运动袁根据位移速度关系有 v02-v12=2a1x1袁解得 v1=1 m/s遥 渊3冤摩擦冰面后根据牛顿第二定律有 0.9滋mg=ma2袁解得 a2= 0.18 m/s2袁冰壶还能滑行的距离 x2= v122a2 抑2.78 m袁则 x=x1+x2= 22.78 m遥 揖对点训练铱 渊1冤全红婵跳起后上升阶段袁由牛顿第二定 律得袁mg+Ff=ma1袁又 Ff=0.024mg袁解得 a1=10.24 m/s2袁方向竖直 向下遥 渊2冤由运动学公式可得 0-v02=-2a1h1袁解得 v0=3.2 m/s遥 渊3冤全红婵在空中下落过程中袁由牛顿第二定律得 mg-Ff= ma2袁解得 a2=9.76 m/s2袁方向竖直向下遥 第五章 抛体运动 揖学窑知识清单铱 知识点一 曲线运动 揖对点典例铱 B揖解析铱小球在弯道内做曲线运动袁它从出 口 B离开后沿着切线飞出袁在纸上留下的痕迹是 b袁B正确遥 揖对点训练铱 D揖解析铱物体做曲线运动受到的合外力方向 总是指向曲线的凹面袁速度方向为运动轨迹的切线方向袁D正确遥 知识点二 运动的合成与分解 揖对点典例铱 A揖解析铱蜡块参与了竖直方向上的匀速直线 运动和水平方向上的匀速直线运动袁合力为零袁蜡块做匀速直 线运动袁由于竖直方向的速度大于水平方向的速度袁相同时间 内袁竖直方向的位移大小大于水平方向的位移大小遥 揖对点训练铱 B揖解析铱渡河时间只与垂直于河岸速度有 关袁沿水流方向有 t= xv 水 袁根据轨迹可知袁船沿 AC轨迹过河所 用的时间最短袁A错误袁B正确曰因为水流速度相同袁但小船三 次速度大小不同袁船头方向相同袁故三次船相对于静水的速度 不同袁船到对岸的瞬时速度大小不相同袁C尧D错误遥 知识点三 平抛运动 揖对点典例铱 C揖解析铱急救包做平抛运动袁根据 h= 12 gt2袁 解得 t=2 s袁急救包落到目标位置时竖直方向的速度 vy=gt=20 m/s袁 则急救包落到目标位置的速度 v= v02+vy2姨 =5 17姨 m/s袁急救包 水平方向运动的距离 x=v0t=10 m袁C正确遥 揖对点训练铱 C揖解析铱小纸片受空气阻力影响较大袁则不 会做平抛运动袁若只受重力袁则 h= 12 gt2袁解得 t=0.5 s袁但由于存 在空气阻力作用袁则下落时间大于 0.5 s袁水平方向速度可能减 小为零袁即可能竖直落地遥 第六章 圆周运动 揖学窑知识清单铱 知识点一 描述圆周运动的物理量 揖对点典例铱 C揖解析铱由图可知 A尧B是电风扇叶片上的 两点袁同轴转动袁则角速度相等袁即 棕A=棕B袁根据 v=r棕袁rA>rB袁可 知 vA>vB袁C 正确遥 揖对点训练铱 C揖解析铱绳子上 A尧B两点同轴转动袁有 棕A= 棕B袁C正确袁D错误曰根据 v=棕r且 rA约rB袁则 vA约vB袁A尧B错误遥 知识点二 匀速圆周运动 揖对点典例铱 D揖解析铱由于 A尧B两点在同一杆上袁则角速 度相等袁即有 棕A=棕B袁根据 v=棕r袁a=棕2r袁rA约rB袁可得 vA约vB袁aA约aB遥 揖对点训练铱 C揖解析铱转盘匀速转动时袁物块 P所受重力 和支持力平衡袁合外力摩擦力提供圆周运动向心力袁A错误曰当 转盘加速转动时袁物块 P做加速圆周运动袁不仅有沿 c 方向指 向圆心的向心力袁还有指向 a方向的切向力袁使线速度大小 增大袁两方向的合力即摩擦力可能指向 b袁同理袁当转盘减速转 动时袁摩擦力可能指向 d袁C正确袁B尧D错误遥 知识点三 圆周运动动力学问题 揖对点典例铱 D揖解析铱摩托艇受到重力和水的作用力袁两 个力的合力提供向心力袁如图所示袁则水 对摩托艇的作用力方向既不是指向圆心 也不是竖直方向袁F 合= m v2r 袁所以 F= F 合 2+渊mg冤2姨 = mv2r蓸 蔀 2+渊mg冤2姨 袁D 正确遥 揖对点训练铱 C揖解析铱做竖直面内的圆周运动袁合外力不 是恒力袁方向在改变袁所以不可能做匀变速曲线运动袁A尧B 错 误曰通过最低点时袁N-mg=m v2R 袁根据牛顿第三定律袁飞行员对 飞机的作用力大小为 N忆=N= mv2R +mg袁C正确曰通过最低点时袁 N1-渊M+m冤g=渊M+m冤 v2R 袁解得 N1=渊M+m冤g+渊M+m冤 v 2 R 袁D错误遥 知识点四 生活中的圆周运动 揖对点典例铱 B揖解析铱汽车通过凹形桥的最低点时袁由 F- mg= mv2R 可知在最低点的车速越快袁凹形桥对汽车的支持力 F 越大袁越容易爆胎袁A错误曰当野水流星冶恰好通过最高点时 mg= mv2 R 袁解得 v越 gR姨 袁故当野水流星冶通过最高点时的速度小于 gR姨 时袁水就会流出袁C错误曰脱水桶的脱水原理是水滴受到 的附着力小于它所需要的向心力袁水滴做离心运动袁D错误遥 揖对点训练铱 D揖解析铱根据牛顿第二定律可得 mg-N= m v 2 R 袁根据牛顿第三定律可得 N 压=N=mg-m v 2 R 袁当 R 一定时袁 汽车速度越大袁对拱形桥的压力越小曰当汽车速率恒定时袁R 越 大袁汽车对拱形桥的压力越大袁A尧B 错误曰当 N=0 时袁可得 v= mg F 合 F 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