高中物理教科版必修1第三章牛頓運(yùn)動定律綜合與測試學(xué)案及答案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

考點(diǎn) STSE中的超重與失重
1．兩類常見的超重失重現(xiàn)象：
2．超重失重的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化：

【典例1】如圖所示，一人站在電梯中的體重計(jì)上，隨電梯一起運(yùn)動，下列各種情況中，體重計(jì)示數(shù)最大時(shí)的電梯運(yùn)動狀態(tài)是( )
A．勻減速下降，加速度的大小為1.0 m/s2
B．勻加速下降，加速度的大小為1.0 m/s2
C．勻減速上升，加速度的大小為2.0 m/s2
D．勻加速上升，加速度的大小為2.0 m/s2
【解析】選D。電梯以1.0 m/s2的加速度勻減速下降，加速度向上，由牛頓第二定律F1－mg＝ma1，解得F1＝m(g＋a1)＝11m；電梯以1.0 m/s2的加速度勻加速下降，加速度向下，由牛頓第二定律mg－F2＝ma2，解得F2＝m(g－a2)＝9m；電梯以2.0 m/s2的加速度減速上升，加速度向下，由牛頓第二定律mg－F3＝ma3，解得
F3＝m(g－a3)＝8m；電梯以2.0 m/s2的加速度勻加速上升，加速度向上，由牛頓第二定律F4－mg＝ma4，解得F4＝m(g＋a4)＝12m。
(多選)如圖是娛樂節(jié)目“中國新歌聲”設(shè)計(jì)的“導(dǎo)師戰(zhàn)車”。當(dāng)坐在戰(zhàn)車中的導(dǎo)師按下按鈕時(shí)，戰(zhàn)車就由靜止開始沿長10 m的傾斜直軌道向下運(yùn)動；某時(shí)刻開始減速，到達(dá)站在軌道末端的學(xué)員面前時(shí)，恰好靜止，整個(gè)過程歷時(shí)4 s。將加速、減速過程視為勻變速直線運(yùn)動，則( )
A．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中導(dǎo)師先失重后超重
B．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中所受外力不變
C．戰(zhàn)車加速過程中的加速度一定等于減速過程中的加速度
D．戰(zhàn)車運(yùn)動過程中的最大速度為5 m/s
【解析】選A、D?！皩?dǎo)師戰(zhàn)車”沿斜面的方向先加速后減速，加速的過程中加速度沿斜面向下，有豎直向下的分加速度，戰(zhàn)車處于失重狀態(tài)；當(dāng)戰(zhàn)車減速時(shí)，加速度沿斜面向上，有豎直向上的分加速度，戰(zhàn)車處于超重狀態(tài)，故A正確；根據(jù)牛頓第二定律知：加速過程戰(zhàn)車所受的外力沿斜面向下，減速過程戰(zhàn)車所受的外力沿斜面向上，外力不同，故B錯(cuò)誤；由于加速和減速的時(shí)間未知，所以不能判斷兩個(gè)過程加速度的大小關(guān)系，故C錯(cuò)誤；設(shè)最大速度為v，則整個(gè)過程戰(zhàn)車的位移x＝ eq \f(v,2) t1＋ eq \f(v,2) t2＝ eq \f(v,2) t。
據(jù)題x＝10 m，t＝4 s，代入上式解得v＝5 m/s。故D正確。
考點(diǎn) 連接體的處理方法
1．連接體的分類：
2.連接體的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化：

【典例2】 (多選)(2020·濟(jì)寧高一檢測)如圖所示，A、B、C三球的質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間由一輕質(zhì)細(xì)線連接，B、C間由一輕桿相連。傾角為θ的光滑斜面固定在地面上，彈簧、細(xì)線與輕桿均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。在細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是( )
A．A球的加速度沿斜面向上，大小為g sin θ
B．C球的受力情況未變，加速度為0
C．B、C兩球的加速度均沿斜面向下，大小均為g sin θ
D．B、C之間桿的彈力大小為0
【解析】選C、D。初始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，把BC看成整體，對其受力分析，BC受重力2mg、斜面的支持力FN、細(xì)線的拉力T；對BC重力沿斜面和垂直斜面進(jìn)行正交分解，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得：T＝2mg sin θ，對A進(jìn)行受力分析，A受重力mg、斜面的支持力、彈簧的拉力F彈和細(xì)線的拉力T，對A重力沿斜面和垂直斜面進(jìn)行正交分解，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得：F彈＝T＋mg sin θ＝3mg sin θ，細(xì)線被燒斷的瞬間，細(xì)線拉力會突變?yōu)榱?，彈簧的彈力不變，根?jù)牛頓第二定律得A球的加速度沿斜面向上，A球的加速度大?。篴＝ eq \f(F彈－mg sin θ,m) ＝2g sin θ，故A錯(cuò)誤；細(xì)線被燒斷的瞬間，把BC看成整體，BC受重力2mg、斜面的支持力FN，根據(jù)牛頓第二定律得BC球的加速度：a′＝ eq \f(2mg sin θ,2m) ＝g sin θ，兩球的加速度相同，方向均沿斜面向下，故B錯(cuò)誤，C正確；對C進(jìn)行受力分析，C受重力mg、桿的彈力F′N和斜面的支持力，根據(jù)牛頓第二定律得：mg sin θ＋F′N＝ma′，解得：F′N＝0，所以B、C之間桿的彈力大小為0，故D正確；故選C、D。
(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體用輕桿相連置于固定斜面上，則( )
A.若斜面光滑，當(dāng)m1＞m2時(shí)，m1拉m2
B．當(dāng)m1、m2靜止在斜面上時(shí)，m1與m2與桿之間可能無相互作用力
C．當(dāng)它們共同下滑時(shí)，桿對m1的作用力可能為斜向上的拉力
D．以上說法都不正確
【解析】選B、C。若斜面光滑，對整體，根據(jù)牛頓第二定律，有：(m1＋m2)g sin θ＝(m1＋m2)a，解得：a＝g sin θ，假設(shè)桿的作用力大小為T，再對m1，根據(jù)牛頓第二定律，有：m1g sin θ－T＝m1a，解得T＝0，即桿沒有作用力，故A錯(cuò)誤；當(dāng)m1、m2靜止在斜面上時(shí)，由于兩個(gè)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)情況未知，不一定相同，即假設(shè)沒有桿時(shí)，可能有一個(gè)物體運(yùn)動，而另一個(gè)物體不動，故桿與物體間可能有彈力，若動摩擦因數(shù)相同，m1與m2與桿之間無相互作用力，故B正確；當(dāng)它們共同下滑時(shí)，假設(shè)沒有桿，兩個(gè)物體均是受重力、支持力和滑動摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg sin θ－μmg cs θ＝ma，解得：a＝g(sin θ－μcs θ)。即加速度與質(zhì)量無關(guān)，與動摩擦因數(shù)有關(guān)，故兩個(gè)物體間的相對運(yùn)動情況與質(zhì)量無關(guān)，與動摩擦因數(shù)有關(guān)，若m1與斜面間的動摩擦因數(shù)比m2與斜面間的動摩擦因數(shù)小，假設(shè)沒有桿時(shí)，m1的加速度比m2的加速度大，兩個(gè)物體相互遠(yuǎn)離，故有桿時(shí)，桿對m1的作用力可能為斜向上的拉力，故C正確，D錯(cuò)誤。連接體
分類
情境
模型建構(gòu)
分析
方法
接觸
連接
兩個(gè)物體通過接觸面的彈力或摩擦力的作用連接在一起
整
體
法
隔
離
法
輕繩
(桿)
連接
兩個(gè)物體通過輕繩或輕桿的作用連接在一起
輕彈簧
連接
兩個(gè)物體通過彈簧的作用連接在一起

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