第三章　第2课时　动力学的两类问题、超重与失重-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（粤教版）

高考总复习 物理 第三章　牛顿运动定律 第2课时　动力学的两类问题、 超重与失重 夯实 必备知识 夯实 必备知识 夯实 必备知识 夯实 必备知识 A 夯实 必备知识 夯实 必备知识 夯实 必备知识 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 C 提升 关键能力 提升 关键能力 提升 关键能力 D 提升 关键能力 提升 关键能力 D 提升 关键能力 提升 关键能力 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 B 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 D 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 升华 核心素养 数形结合研析 用函数·析图像 请完成：课后跟踪训练(14) 温馨提示 谢谢观看！ 1．两类动力学问题 2．超重与失重 3．实重和视重 教材原型► 粤教必修第一册P118“实践与拓展” 请根据牛顿第二定律，设计一个能测量水平方向运动物体加速度的装置． 模型对接► (经典高考题)某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”．如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺．不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20 cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40 cm刻度处．将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度．取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g.下列说法正确的是(　　) A．30 cm刻度对应的加速度为－0.5g B．40 cm刻度对应的加速度为g C．50 cm刻度对应的加速度为2g D．各刻度对应加速度的值是不均匀的 解析：取竖直向上为正方向，指针位于30 cm刻度时，有F弹－mg ＝ma，得出a ＝－0.5g，A正确；指针位于40 cm刻度时，有mg＝F弹，则40 cm刻度对应的加速度为0，B错误；指针位于50 cm刻度时，有F弹－mg＝ma，得出a＝0.5g，C错误；设刻度对应值为x，由牛顿第二定律有＝a，且Δx＝|x－0.2|，得出a＝(x≥0.2)或a＝(x<0.2)，可见加速度a与刻度对应值x成线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，D错误． 考点一　动力学的两类问题 1．解题思路 2．解题关键 (1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析． (2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁． [例1] (2025·广东肇庆高三检测)水面救生无人船已经成为水面救援的重要科技装备．在某次测试中，一艘质量为20 kg的无人船在平静水面上沿直线直奔目标地点．无人船先从静止出发，做匀加速运动10 s后达到最大速度4 m/s，接着立即做匀减速运动，匀减速运动了16 m的距离后速度变为零．已知无人船运行过程中受到水的阻力恒定且大小为4 N，不计空气阻力．求： (1)在匀加速过程中，无人船发动机提供的动力的大小F1； (2)在匀减速过程中，无人船发动机提供的阻力的大小F2； (3)无人船在上述测试中，运动的总时间t及总位移大小x. 答案：(1)12 N　(2)6 N　(3)18 s　36 m 解析：(1)匀加速阶段加速度a1＝ 解得a1＝0.4 m/s2 由牛顿第二定律得F1－f＝ma1 解得F1＝12 N. (2)匀减速阶段有0－vm2＝－2a2x2 解得a2＝0.5 m/s2 由牛顿第二定律得F2＋f＝ma2 解得F2＝6 N. (3)匀减速阶段的时间t2＝＝8 s 运动总时间t＝t1＋t2＝18 s 匀加速阶段的位移x1＝t1＝20 m 运动总位移大小x＝x1＋x2＝36 m． 1．(2022·浙江1月选考)第24届冬奥会已在我国成功举办．钢架雪车比赛的一段赛道如图甲所示，长12 m的水平直道AB与长20 m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°.运动员从A点由静止出发，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8 m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(如图乙)，到C点共用时 5.0 s．若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量 为110 kg，sin 15°＝0.26，重力加速度g取10 m/s2，求雪车(包括运动员)： (1)在直道AB上的加速度大小； (2)过C点的速度大小； (3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小． 答案：(1) m/s2　(2)12 m/s　(3)66 N 解析：(1)在AB段有v12＝2a1x1 解得a1＝ m/s2. (2)在AB段有v1＝a1t1，解得t1＝3 s 在BC段有t2＝t总－t1＝2 s，x2＝v1t2＋a2t22 解得a2＝2 m/s2 所以过C点的速度大小v＝v1＋a2t2＝12 m/s. (3)在BC段，根据牛顿第二定律有mg sin θ－Ff＝ma2 解得Ff＝66 N． 考点二　超重和失重 1．对超重和失重的理解 (1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变． (2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会消失． (3)尽管物体的加速度方向不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态． 2．判断超重和失重的方法 从受力的 角度判断 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态 从加速度的 角度判断 当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态 从速度变化 的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重 ②物体向下加速或向上减速时，失重 考向1　超重、失重的判断 [例2] 如图所示是某队员的一次跳起扣球的情境，队员经历了下蹲、蹬地、离地上升过程，动作一气呵成，若不计空气阻力，关于队员的一系列动作．下列说法正确的是(　　) A．队员下蹲过程始终处于失重状态 B．队员蹬地上升到离地过程中，队员蹬地的力大于地面对队员的支持力 C．队员蹬地上升到离地过程中，可能先超重后失重 D．队员离地后上升过程中，处于完全失重状态，因此不受重力作用 解析：队员下蹲过程，先向下加速后向下减速，加速度方向先向下后向上，因此队员先处于失重状态后处于超重状态，A错误；队员蹬地上升到离地过程中，根据牛顿第三定律可知，队员蹬地的力等于地面对队员的支持力，B错误；队员蹬地上升到离地过程中，加速度的方向可能先向上后向下，因此可能先超重后失重，C正确；队员离地后上升过程中，处于完全失重状态，仍受重力作用且所受重力不变，D错误． 考向2　超、失重现象的图像问题 [例3] 一名质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示．乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示．重力加速度大小为g.以下判断正确的是(　　) A．0～t1时间内，v增大，FN>mg B．t1～t2时间内，v减小，FN<mg C．t2～t3时间内，v增大，FN<mg D．t2～t3时间内，v减小，FN>mg 解析：根据位移—时间图像的斜率表示速度可知，0～t1时间内，图像斜率增大，速度v增大，加速度方向向下，由牛顿运动定律可知乘客处于失重状态，所受的支持力FN<mg，A错误；t1～t2时间内，图像斜率不变，速度v不变，加速度为零，乘客所受的支持力FN＝mg，B错误；t2～t3时间内，图像斜率减小，速度v减小，加速度方向向上，由牛顿运动定律可知乘客处于超重状态，所受的支持力FN>mg，C错误，D正确． 2．(2025·云南高考综合改革适应性演练)某位同学站在水平放置于电梯内的电子秤上，电梯运行前电子秤的示数如图甲所示．电梯竖直上升过程中，某时刻电子秤的示数如图乙所示，则该时刻电梯(重力加速度g取10 m/s2)(　　) A．做减速运动，加速度大小为1.05 m/s2 B．做减速运动，加速度大小为0.50 m/s2 C．做加速运动，加速度大小为1.05 m/s2 D．做加速运动，加速度大小为0.50 m/s2 解析：如题图所示，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma，可得a＝ m/s2＝0.50 m/s2，则电梯向上做加速运动，D正确． “数形结合”攻克动力学图像问题 “数形结合”就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来，通过“以形助数”或“以数解形”(即通过抽象思维与形象思维的结合)，可以使复杂问题简单化，抽象问题具体化，从而起到优化解题途径的目的． 1．分清图像的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点． 2．注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等． [例4] (2024·广东卷)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定．木块从弹簧正上方H高度处由静止释放，以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向，木块的位移为y，所受合外力为F，运动时间为t.忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内．关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F－y图像或y－t图像可能正确的是(　　) 明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题做出准确判断． 解析：在木块下落H高度之前，木块所受合外力为木块的重力保持不变，即F＝mg，当木块接触弹簧后，弹簧弹力向上，则木块的合力F＝mg－k(y－H)，到合力为零前，随着y增大F减小；当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中木块所受合外力向上，随着y增大F增大，F－y图像如图甲所示，B正确，A错误；在木块下落H高度之前，木块做匀加速直线运动，根据y＝gt2，速度逐渐增大，y －t图像斜率逐渐增大，当木块接触弹簧后到合力为零前，根据牛顿第二定律mg－k(y－H)＝F＝ma，木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以y－t图像斜率继续增大，当弹簧弹力大于木块的重力后到最低点过程中F＝k(y－H)－mg，木块所受合外力向上，木块做加速度增大的减速运动，所以y－t图像斜率减小，到达最低点后，木块向上运动，经以上分析可知，木块先做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做加速度减小的 加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，大致y－t图像如图乙所示，C、D错误． 　 3.(2024·全国甲卷)如图所示，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略)，盘中放置砝码．改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到a－m图像．重力加速度大小为g.在下列a－m图像中，可能正确的是(　　) 解析：设P的质量为M，P与桌面的动摩擦力为f；以P为对象，根据牛顿第二定律可得T－f＝Ma，以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得mg－T＝ma，联立可得a＝＝·m，可知当砝码的重力大于f时，才有一定的加速度，当m趋于无穷大时，加速度趋近等于g，D正确． $$