6/8秘籍03牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用【解密高考】【題型一】瞬時(shí)加速度問題【題型二】超重與失重問題【題型三】?jī)深悇?dòng)力學(xué)問題（含動(dòng)力學(xué)圖像）【題型四】連接體問題【誤區(qū)點(diǎn)撥】易錯(cuò)點(diǎn)：動(dòng)力學(xué)中的臨界、極值問題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律為高中物理的基礎(chǔ)，也是高考必考內(nèi)容，經(jīng)常通過實(shí)際生產(chǎn)和生活中的實(shí)際情景設(shè)計(jì)問題考查學(xué)生的建模能力和對(duì)物體的受力與運(yùn)動(dòng)過程的分析，并通過物體的加速度將物體的運(yùn)動(dòng)和物體的受力緊密結(jié)合在一起；通常以選擇題的形式進(jìn)行考查，有時(shí)也會(huì)綜合電磁場(chǎng)中的力學(xué)問題進(jìn)行考查。：研究對(duì)象和運(yùn)動(dòng)過程的選取是通過牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題的兩大基礎(chǔ)知識(shí)，研究對(duì)象選取時(shí)可采用整體法和隔離法的綜合應(yīng)用，運(yùn)動(dòng)過程應(yīng)對(duì)研究對(duì)象整個(gè)過程運(yùn)動(dòng)的受力分析出物體在每一小過程的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，結(jié)合相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律進(jìn)行列方程求解?！绢}型一】瞬時(shí)加速度問題【例1】如圖所示，四只猴子將一樹枝（可視為彈性桿）壓彎倒掛在樹梢上，從下到上依次為1、2、3、4號(hào)猴子。正當(dāng)1號(hào)猴子打算伸手撈水中的“月亮”時(shí)，2號(hào)猴子突然兩手一滑沒抓穩(wěn)，1號(hào)猴子撲通一聲掉進(jìn)了水里。假設(shè)2號(hào)猴子手滑前四只猴子都處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中1號(hào)猴子的質(zhì)量為m，其余3只猴子的質(zhì)量均為2m，重力加速度為g，則在1號(hào)猴子掉落的瞬間（）A．2、3和4號(hào)猴子的速度和加速度都為零 B．3號(hào)猴子對(duì)2號(hào)猴子的作用力大小為C．4號(hào)猴子對(duì)3號(hào)猴子的作用力大小為 D．4號(hào)猴子對(duì)樹枝的作用力大小為6mg兩種模型【例2】如圖所示，四個(gè)質(zhì)量分別為m、m、3m、3m的小球A、B、C、D通過細(xì)線或輕彈簧相互連接，懸掛在O點(diǎn)和P點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知細(xì)線OA與豎直方向的夾角θ=45°，細(xì)線PD水平，重力加速度為g。若此時(shí)將連接B和C的細(xì)線剪斷，則剪斷瞬間B和C的加速度大小分別為（）A．9g，3g B．3g，gC．6g，2g D．10g，g【變式1】如圖所示，物塊P、Q由豎直輕質(zhì)彈簧拴接，被細(xì)繩懸掛在天花板上的O點(diǎn)，Q靜止在O點(diǎn)正下方的水平地面上，兩物塊的質(zhì)量均為m，重力加速度為g，初始時(shí)系統(tǒng)靜止，彈簧對(duì)物塊P的支持力大小為。某時(shí)刻燒斷細(xì)繩，在物塊P向下運(yùn)動(dòng)直至將彈簧壓縮至最短的過程中（彈簧始終在彈性限度內(nèi)），下列說法正確的是（）A．細(xì)繩燒斷瞬間物塊P的加速度大小為 B．物塊P先失重后超重C．物塊Q對(duì)地面的壓力先減小后增大 D．物塊Q對(duì)地面壓力的最小值為【變式2】如圖所示，質(zhì)量為2m的木箱用細(xì)繩豎直懸掛，質(zhì)量均為m的物塊A、B分別通過輕質(zhì)彈簧連接木箱的底部和頂部。初始時(shí)，A、B和木箱均靜止，已知重力加速度為g。某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，此瞬間，A、B和木箱的加速度大小分別為（

）A．0、0、2g B．g、g、g C．0、g、g D．0、0、g【變式3】如圖所示，三個(gè)質(zhì)量均為m的小球豎直懸掛。B與C小球、A小球與天花板之間均通過輕繩連接，A與B小球之間通過輕彈簧連接，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g。剪斷A球上方輕繩瞬間，A、B、C三球的加速度大小分別為（

）A．，， B．，，C．，， D．，，【題型二】超重與失重問題1.超重和失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變。(2)物體超重或失重多少由物體的質(zhì)量m和豎直加速度a共同決定，其大小等于ma。(3)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)完全消失。(4)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)。(5)盡管整體沒有豎直方向的加速度，但只要整體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會(huì)出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象。2．判斷超重和失重的方法(1)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)處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的角度判斷①物體向上加速或向下減速時(shí)，超重；②物體向下加速或向上減速時(shí)，失重?！纠?】加速度計(jì)是無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)中不可或缺的傳感器之一。如圖所示為加速度計(jì)測(cè)量豎直軸向加速度的部件示意圖，質(zhì)量塊上下兩側(cè)與兩根豎直的輕彈簧連接，兩根彈簧的另一端分別固定在外殼上。固定在質(zhì)量塊上的指針可指示彈簧的形變情況，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，通過信號(hào)系統(tǒng)顯示出質(zhì)量塊受到除重力外的力產(chǎn)生的加速度，加速度的方向豎直向上時(shí)為正值。下列說法正確的是（）A．當(dāng)無人機(jī)懸停在空中時(shí)，B．當(dāng)無人機(jī)自由下落時(shí)，C．當(dāng)時(shí)，無人機(jī)處于失重狀態(tài)D．當(dāng)時(shí)，無人機(jī)處于失重狀態(tài)一、基本方法：二、實(shí)質(zhì)：(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化。(2)在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。【例2】某同學(xué)打開手機(jī)的某款傳感器APP，手握手機(jī)迅速下蹲，手機(jī)記錄的圖像如圖所示，、分別為圖像的峰值，下列說法正確的是（）A．該款A(yù)PP為位移傳感器APPB．該款A(yù)PP為速度傳感器APPC．峰值a對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人對(duì)地面的壓力最大D．峰值b對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人對(duì)地面的壓力最大【變式1】某同學(xué)站在力傳感器下蹲，力傳感器上顯示的圖線可能是（

）A．B．C． D．【變式2】（多選）某舉重運(yùn)動(dòng)員在力傳感器上訓(xùn)練做“下蹲”“站起”動(dòng)作，某段時(shí)間內(nèi)力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。由穩(wěn)定的站姿到穩(wěn)定的蹲姿稱為“下蹲”過程，由穩(wěn)定的蹲姿到穩(wěn)定的站姿稱為“站起”過程，重力加速度g取10m/s2，下列說法正確的是（）A．“下蹲”過程始終處于失重狀態(tài)，“站起”過程始終處于超重狀態(tài)B．“下蹲”過程中，該運(yùn)動(dòng)員先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)C．運(yùn)動(dòng)員在6s內(nèi)完成了兩次“下蹲”和兩次“站起”動(dòng)作D．這段時(shí)間內(nèi)，該運(yùn)動(dòng)員加速度的最大值為6m/s2【變式3】如圖所示，水平桌面上放置一沙漏，A玻璃罐中的沙子穿過狹窄的管道流入B玻璃罐。假設(shè)沙粒完全相同且流量恒定，已知沙漏總重力為G，對(duì)桌面壓力為F。下列說法正確是（）A．第一粒沙子還在下落過程中，F(xiàn)＜GB．如圖所示的沙子下落過程中，F(xiàn)＜GC．最后一粒沙子下落過程中，F(xiàn)<GD．任何時(shí)刻，F(xiàn)=G【題型三】?jī)深悇?dòng)力學(xué)問題（含動(dòng)力學(xué)圖像）一、解決動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的思路二、動(dòng)力學(xué)圖像問題1．常見的動(dòng)力學(xué)圖像v-t圖像、a-t圖像、F-t圖像、F-a圖像等。2．圖像問題的類型(1)已知物體受的力隨時(shí)間變化的圖像，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)間變化的圖像，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像。【例1】如圖甲所示，一可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊在時(shí)刻以某一初速度滑上靜置在水平地面上的斜面體M，內(nèi)滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移s隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，其中內(nèi)的圖線為拋物線。整個(gè)過程中，斜面體M始終保持靜止，下列說法正確的是（）A．初速度大小為B．內(nèi)斜面體M一直受到地面的摩擦力C．內(nèi)斜面體M受到的支持力始終不變D．內(nèi)滑塊處于失重狀態(tài)【例2】如圖甲所示，一算盤靜置在水平桌面上，中間帶孔的算珠可穿在固定的桿上滑動(dòng)，使用時(shí)發(fā)現(xiàn)有一顆算珠位于桿的一端處于未歸零狀態(tài)，在時(shí)刻對(duì)算珠施加沿桿方向的力。F0.1N使其由靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.15s撤去F，此后再經(jīng)0.15s恰好能到達(dá)另一端處于歸零狀態(tài)。算珠在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的v—t圖像如圖乙所示，算珠可視為質(zhì)點(diǎn)，與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定，重力加速度。下列說法正確的是（）A．算珠與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 B．算珠的質(zhì)量為25gC．若不撤去F，則算珠在0.2s時(shí)已處于歸零狀態(tài) D．桿長(zhǎng)9cm【變式1】如圖，一質(zhì)量為1kg的小球套在一根固定的直桿上，直桿與水平面夾角θ為30°，現(xiàn)小球在F=10N的沿桿向上的拉力作用下，從A點(diǎn)靜止出發(fā)沿桿向上運(yùn)動(dòng)。已知桿與球間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。求：(1)小球運(yùn)動(dòng)的加速度a1；(2)若F作用2s后撤去，小球上滑過程中距A點(diǎn)最大距離sm?！咀兪?】在游樂場(chǎng)內(nèi)有這樣一個(gè)大型滑梯，可看成一個(gè)傾角為的斜面，如圖甲所示，在斜面上某處固定一個(gè)與斜面垂直的充氣護(hù)板，護(hù)板與斜面底端邊緣間的夾角也為。質(zhì)量的游客從滑梯頂端的某一位置A點(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)后抵達(dá)護(hù)板，并與護(hù)板反生碰撞，撞擊護(hù)板前后沿護(hù)板方向的分速度不變、垂直護(hù)板方向的分速度減為零，撞擊結(jié)束后游客緊貼護(hù)板運(yùn)動(dòng)后滑離斜面，運(yùn)動(dòng)過程中可將游客視為質(zhì)點(diǎn)，垂直斜面的視圖如圖乙所示。已知游客與斜面和護(hù)板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，g取。求下滑過程中：(1)游客撞擊護(hù)板時(shí)的速度大??；(2)游客緊貼護(hù)板運(yùn)動(dòng)時(shí)，游客與斜面和護(hù)板間的滑動(dòng)摩擦力、分別多大；(3)游客滑離斜面時(shí)速度大小?！绢}型四】連接體問題處理連接體問題的方法整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求出物體之間的作用力，可以“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”【例1】一根一端粗、一端細(xì)的木材，當(dāng)用水平恒力拉較粗的一端在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中點(diǎn)所在截面受到的總彈力大小為T1；若換成用同樣大小的水平恒力推木材較粗的一端運(yùn)動(dòng)時(shí)，木材中點(diǎn)所在截面受到的總彈力大小為T2。則下列說法正確的是（）A．T2>T1B．T2<T1C．T2=T1D．T1、T2的大小關(guān)系與質(zhì)量的分布有關(guān)應(yīng)用整體法和隔離法的解題技巧(1)如圖所示，一起加速運(yùn)動(dòng)的物體系統(tǒng)，若力作用于m1上，則m1和m2間的相互作用力為F12＝eq\f(m2F,m1＋m2)。此結(jié)論與有無摩擦無關(guān)(有摩擦，兩物體與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)必須相同)，物體系統(tǒng)沿水平面、斜面、豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，此結(jié)論都成立。兩物體的連接物為輕彈簧、輕桿時(shí)，此結(jié)論不變。(2)通過跨過滑輪的繩連接的連接體問題：若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法。繩跨過定滑輪連接的兩物體的加速度雖然大小相同但方向不同，故采用隔離法?！纠?】如圖所示，底端帶有擋板的光滑斜面固定在水平面上，一輕彈簧一端與擋板連接，軸線與斜面平行，質(zhì)量為M的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)，與彈簧不連接）緊靠彈簧靜止在斜面上?，F(xiàn)施加沿斜面向下的力進(jìn)一步壓縮彈簧，然后由靜止釋放物塊，物塊沿斜面開始運(yùn)動(dòng)，忽略空氣阻力，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。以釋放點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，沿斜面向上為x軸正方向建立坐標(biāo)系，從物塊釋放到第一次回到坐標(biāo)原點(diǎn)的過程中，物塊的加速度a隨路程s變化的圖像或位移x隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是（）A． B．C． D．【變式1】如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量均為的兩塊木板，其上分別有質(zhì)量均為的機(jī)器人，兩機(jī)器人間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連?，F(xiàn)用水平拉力拉其中一塊木板，使兩機(jī)器人和兩木板以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為，則輕繩對(duì)機(jī)器人的最大拉力大小為（）A． B．C． D．【變式2】小車上固定一根彈性直桿A，桿頂固定一個(gè)小球B（如圖所示），現(xiàn)讓小車從光滑斜面上自由下滑，在下圖的情況中桿發(fā)生了不同的形變，其中正確的是（）A． B． C． D．【變式3】如圖所示，質(zhì)量分別為2m和m的滑塊A和B置于光滑水平桌面上，連接兩滑塊的細(xì)線通過桌子邊緣拉著一個(gè)動(dòng)滑輪，動(dòng)滑輪下面掛質(zhì)量為4m的物塊C。已知左右兩側(cè)細(xì)線互相平行，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)一切摩擦和動(dòng)滑輪的質(zhì)量?，F(xiàn)將A、B、C三者同時(shí)由靜止釋放，在A、B滑出桌面之前，（）A．滑塊A和B的速度始終相等B．物塊A的速度始終等于滑塊B的速度C．滑塊A的加速度大小為3.0m/s2D．物塊C的加速度大小為6.0m/s2易錯(cuò)點(diǎn)一：動(dòng)力學(xué)中的臨界、極值問題1．臨界、極值問題分析臨界問題當(dāng)某個(gè)物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體的平衡“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，即處于臨界狀態(tài)，在問題的描述中常用“剛好”“恰能”“恰好”等字眼極值問題平衡問題的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值2.臨界問題模型分類圖例結(jié)論提醒靜摩擦造成的臨界問題兩物體剛要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)物體間達(dá)到最大靜摩擦力接觸或脫離的臨界條件為彈力FN＝0；速度達(dá)到最值的臨界條件是加速度為零彈力(分離)造成的臨界問題分離時(shí)相互作用力為零，但此時(shí)兩物體的加速度仍相同【例1】如圖所示，足夠長(zhǎng)的木板置于光滑水平面上，傾角的斜面放在木板上，一平行于斜面的細(xì)繩一端系在斜面頂端，另一端拴接一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球。已知木板，斜面，小球質(zhì)量均為1kg，斜面與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度，現(xiàn)對(duì)木板施加一水平向右的拉力，則小球?qū)π泵娴膲毫Υ笮椋ǎ〢．0 B．1N C．2N D．3N【變式1】：（如圖質(zhì)量分別為、的兩滑塊緊貼但不粘連地放在粗糙的水平地面上，滑塊B與滑塊A接觸的那一面固定一個(gè)力傳感器。兩滑塊與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，從時(shí)起，對(duì)A施加一個(gè)水平向右的外力F，且，滑塊與地面間的最大靜摩擦因數(shù)等于動(dòng)摩擦因數(shù)。下列選項(xiàng)中力傳感器測(cè)得A、B之間的彈力與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系正確的是（）A． B．C． D．【變式2】（多選）如圖所示，繞過定滑輪的不可伸長(zhǎng)特殊輕繩左右兩端分別懸掛質(zhì)量為m和2m的重物，現(xiàn)由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)