2012届高三物理一轮复习导学案
三、牛顿运动定律（3）
【课 题】牛顿第二定律的应用（一）
【导学目标】
1、进一步加深对牛顿定律的理解
2、会运用牛顿第二定律处理连接体和超、失重问题
【知识要点】
一、超重和失重
1、当系统的加速度竖直向上时（向上加速运动或向下减速运动）发生“超重”现象，超出的部分是ma；当系统的加速度竖直向下时（向下加速运动或向上减速运动）发生“失重”现象，失去的部分是ma；当竖直向下的加速度是g时（自由落体运动或处于绕地球做匀速圆周运动的飞船里）发生“完全失重”现象。
2、不管物体处于失重还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，而是对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力。
3、在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受到浮力、液体柱不再产生向下的压强等。
二、简单连接体问题的处理方法
在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点）分析受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）；
如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程。
三、临界问题的分析
临界是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化的转折点，在这个转折点上，系统的某些物理量达到极值．临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变；利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，也可以说是利用临界条件求解．这类问题的关键在于抓住满足临界值的条件，准确地分析物理过程，进行求解．
【典型剖析】
[例1]（启东市2008届高三第一次调研）某同学把一体重秤放在电梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重秤的示数.（表内时间不表示先后顺序）
时 间t0t1t2t3
体重秤示数/kg45.050.040.045.0
若已知t0时刻电梯静止，则下列说法错误的是 （ ）
A．t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化；
B．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反；
C．t1和t2时刻电梯的加速度大小相等，运动方向不一定相反；
D．t3时刻电梯可能向上运动
[例2]（海门市2008届第一次诊断性考试）如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块AB，水平推力F作用在A上，用FAB代表A、B间的相互作用力，下列说法可能正确的是（ ）
A．若地面是完全光滑的，则FAB=F
B．若地面是完全光滑的，则FAB=F /2
C．若地面是有摩擦的，且AB未被推动，可能FAB=F/3
D．若地面是有摩擦的，且AB被推动，则FAB=F/2
[例3] 如图所示，在光滑水平面上有一小车 A，其质量为mA=2．0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB＝1．0kg，如图甲所示．给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0N时，A、B开始相对滑动．如果撤去F，对A施加一水平推力F’，如图乙所示，要使A、B不相对滑动，求F’的最大值．
[例4]（2008年苏、锡、常、镇四市调查二）（14分）如图所示，质量为M的汽车通过质量不计的绳索拖着质量为m的车厢（可作为质点）在水平地面上由静止开始做直线运动．已知汽车和车厢与水平地面间的动摩擦因数均为? ，汽车和车厢之间的绳索与水平地面间的夹角为? ，汽车的额定功率为P，重力加速度为g，不计空气阻力．为使汽车能尽快地加速到最大速度又能使汽车和车厢始终保持相对静止，问：
（1）汽车所能达到的最大速度为多少？
（2）汽车能达到的最大加速度为多少？
（3）汽车以最大加速度行驶的时间为多少？
[例5] 如图所示物体A静止在台秤的秤盘B上，A的质量mA=10.5 kg，B的质量mB=1.5 kg，弹簧的质量忽略不计，弹簧的劲度系数 k=800 N／m．现给A施加一个竖直向上的力F，使它向上做匀加速直线运动．已知力F在t=0.2s内是变力，在0.2S后是恒力．求 F的最大值与最小值．（取g=10 m／s2）
【训练设计】
1、（通州市2008届第六次调研）如图甲所示，轻弹簧一端竖直固定在水平地面上，其正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧的上端O处，将弹簧压缩了x0时，物块的速度变为零．从物块与弹簧接触开始，在图乙中能正确反映物块加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是（ ）
2、（盐城市2008届六所名校联考）如图所示，一质量为M的直角劈B放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面向上的力F作用于A上，使其沿斜面匀速上滑，在A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止，则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N正确的是（ ）
A．f = 0 ，N = Mg+mg B．f向左，NC．f向右，N 3、（宿迁市2008届第一次调研）如图所示 ,木块A与B用一弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静止于地面,它们的质量之比为1：2：3,设所有接触面是光滑的,当沿水平方向迅速抽出C的瞬间, A和B的加速度分别为（ ）
A．0，0 ； B．0，g ；
C．0，3g /2 ； D．g ，3g /2 ；
4、（2011江苏第9题）如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有（ ）
A．两物块所受摩擦力的大小总是相等
B．两物块不可能同时相对绸带静止
C．M不可能相对绸带发生滑动
D．m不可能相对斜面向上滑动
5、（南京市2008届4月高三调研考试）如图（a）所示，质量为M = 10kg的滑块放在水平地面上，滑块上固定一个轻细杆ABC，∠ABC = 45?．在A端固定一个质量为m = 2kg的小球，滑块与地面间的动摩擦因数为? = 0.5．现对滑块施加一个水平向
右的推力F1 = 84N，使滑块做匀加速运动．求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向．（取g＝10m/s2），有位同学是这样解的??
小球受到重力及杆的作用力F2，因为是轻杆，所以F2方向沿杆向上，受力情况如图（b）所示．根据所画的平行四边形，可以求得：
F2 ＝ mg ＝ ×2×10N ＝ 20 N．
三、牛顿运动定律（3）
【课 题】牛顿第二定律的应用（一）
【导学目标】
1、进一步加深对牛顿定律的理解
2、会运用牛顿第二定律处理连接体和超、失重问题
【知识要点】
一、超重和失重
1、当系统的加速度竖直向上时（向上加速运动或向下减速运动）发生“超重”现象，超出的部分是ma；当系统的加速度竖直向下时（向下加速运动或向上减速运动）发生“失重”现象，失去的部分是ma；当竖直向下的加速度是g时（自由落体运动或处于绕地球做匀速圆周运动的飞船里）发生“完全失重”现象。
2、不管物体处于失重还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，而是对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力。
3、在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受到浮力、液体柱不再产生向下的压强等。
二、简单连接体问题的处理方法
在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点）分析受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）；
如果需知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程。
三、临界问题的分析
临界是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化的转折点，在这个转折点上，系统的某些物理量达到极值．临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变；利用临界值来作为解题思路的起点是一种很有用的思考途径，也可以说是利用临界条件求解．这类问题的关键在于抓住满足临界值的条件，准确地分析物理过程，进行求解．
【典型剖析】
[例1]（启东市2008届高三第一次调研）某同学把一体重秤放在电梯的地板上，他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重秤的示数.（表内时间不表示先后顺序）
时 间t0t1t2t3
体重秤示数/kg45.050.040.045.0
若已知t0时刻电梯静止，则下列说法错误的是 （ ）
A．t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化；
B．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反；
C．t1和t2时刻电梯的加速度大小相等，运动方向不一定相反；
D．t3时刻电梯可能向上运动
[例2]（海门市2008届第一次诊断性考试）如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块AB，水平推力F作用在A上，用FAB代表A、B间的相互作用力，下列说法可能正确的是（ ）
A．若地面是完全光滑的，则FAB=F
B．若地面是完全光滑的，则FAB=F /2
C．若地面是有摩擦的，且AB未被推动，可能FAB=F/3
D．若地面是有摩擦的，且AB被推动，则FAB=F/2
[例3] 如图所示，在光滑水平面上有一小车 A，其质量为mA=2．0 kg，小车上放一个物体B，其质量为mB＝1．0kg，如图甲所示．给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0N时，A、B开始相对滑动．如果撤去F，对A施加一水平推力F’，如图乙所示，要使A、B不相对滑动，求F’的最大值．
[例4]（2008年苏、锡、常、镇四市调查二）（14分）如图所示，质量为M的汽车通过质量不计的绳索拖着质量为m的车厢（可作为质点）在水平地面上由静止开始做直线运动．已知汽车和车厢与水平地面间的动摩擦因数均为? ，汽车和车厢之间的绳索与水平地面间的夹角为? ，汽车的额定功率为P，重力加速度为g，不计空气阻力．为使汽车能尽快地加速到最大速度又能使汽车和车厢始终保持相对静止，问：
（1）汽车所能达到的最大速度为多少？
（2）汽车能达到的最大加速度为多少？
（3）汽车以最大加速度行驶的时间为多少？
[例5] 如图所示物体A静止在台秤的秤盘B上，A的质量mA=10.5 kg，B的质量mB=1.5 kg，弹簧的质量忽略不计，弹簧的劲度系数 k=800 N／m．现给A施加一个竖直向上的力F，使它向上做匀加速直线运动．已知力F在t=0.2s内是变力，在0.2S后是恒力．求 F的最大值与最小值．（取g=10 m／s2）
【训练设计】
1、（通州市2008届第六次调研）如图甲所示，轻弹簧一端竖直固定在水平地面上，其正上方有一个物块，物块从高处自由下落到弹簧的上端O处，将弹簧压缩了x0时，物块的速度变为零．从物块与弹簧接触开始，在图乙中能正确反映物块加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是（ ）
2、（盐城市2008届六所名校联考）如图所示，一质量为M的直角劈B放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m的物体A，用一沿斜面向上的力F作用于A上，使其沿斜面匀速上滑，在A上滑的过程中直角劈B相对地面始终静止，则关于地面对劈的摩擦力f及支持力N正确的是（ ）
A．f = 0 ，N = Mg+mg B．f向左，N
A．0，0 ； B．0，g ；
C．0，3g /2 ； D．g ，3g /2 ；
4、（2011江苏第9题）如图所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有（ ）
A．两物块所受摩擦力的大小总是相等
B．两物块不可能同时相对绸带静止
C．M不可能相对绸带发生滑动
D．m不可能相对斜面向上滑动
5、（南京市2008届4月高三调研考试）如图（a）所示，质量为M = 10kg的滑块放在水平地面上，滑块上固定一个轻细杆ABC，∠ABC = 45?．在A端固定一个质量为m = 2kg的小球，滑块与地面间的动摩擦因数为? = 0.5．现对滑块施加一个水平向
右的推力F1 = 84N，使滑块做匀加速运动．求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向．（取g＝10m/s2），有位同学是这样解的??
小球受到重力及杆的作用力F2，因为是轻杆，所以F2方向沿杆向上，受力情况如图（b）所示．根据所画的平行四边形，可以求得：
F2 ＝ mg ＝ ×2×10N ＝ 20 N．
