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1、1 / 7 第 3 讲牛顿运动定律的综合应用一、 超重和失重1.超重(1)定义： 物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的情况(2)产生条件： 物体具有向上的加速度2失重(1)定义： 物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的情况 (2)产生条件： 物体具有向下的加速度3完全失重(1)定义： 物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象(2)产生条件： 物体的加速度ag，方向竖直向下. 二、 牛顿运动定律的应用(二)1.牛顿运动定律是力学乃至整个物理学的基本规律同时又是高考的热点复习中应重点理解及掌握以下几个问题：(1)灵活运用隔离法
2、和整体法求解加速度相等的连接体问题；(2)用正交分解法解决受力复杂的问题；(3)综合运用牛顿运动定律和运动学规律分析、解决多阶段(过程 )的运动问题；(4)运用超重和失重的知识定性分析一些力学现象另外，还应具有将实际问题抽象成物理模型的能力2牛顿定律应用中的整体法和隔离法(1)整体法当连接体内 (即系统内 )各物体具有相同的加速度时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为整体考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法(2)隔离法当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的相互作用力，则应把某个物体或某几个物体从系统中隔离出来，分析其受力情况及运动情况，再
3、利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法考点一超重、失重的理解及应用(小专题 ) 1不论超重、失重或完全失重，物体的重力不变，只是“视重”改变2物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 / 7 3当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有ag 的加速度效果，不再产生其他效果平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma. 【典例 1】 一枚火
4、箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则()At3时刻火箭距地面最远Bt2t3的时间内，火箭在向下降落Ct1t2的时间内，火箭处于失重状态D0t3的时间内，火箭始终处于失重状态【变式 1】 在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是()A晓敏同学所受的重力变小了B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C电梯一定在竖直向下运动D电梯的加速度大小为g5，方向一定竖直向下【变式2】 (2018 梅州模拟 )2009 年当地时间9 月 23 日，
5、在位于印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什 达万航天中心，一枚PSLVC14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，相关图片如图335 所示则下列说法不正确的是()A火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力B发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小C高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等D发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态考点二牛顿定律解题中整体法和隔离法的应用1隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，
6、应用牛顿第二定律列方程求解2整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量 )3整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页3 / 7 【典例 2】 如图所示，车厢在运动过程中所受阻力恒为F阻，当车厢以某一加
7、速度a向右加速时，在车厢的后壁上相对车厢静止着一物体m，物体与车厢壁之间的动摩擦因数为 ，设车厢的质量为M，则车厢内发动机的牵引力至少为多少时，物体在车厢壁上才不会滑下来？【变式3】 质量为 M 的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水 平 恒力 F 作用在其上促使质量为m 的小球静止在圆槽上，如图所示，则 ()A小球对圆槽的压力为MFmMB小球对圆槽的压力为mFmMC水平恒力F 变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力增加D水平恒力F 变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力减小(1)模型概述一个物体以速度v0(v0 0)在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做“传送带”模型
8、，如图338(a)、(b)、(c)所示图 338 【典例】水平传送带AB 以 v200 cm/s 的速度匀速运动，如图3 39 所示， A、B 相距0.011 km，一物体 (可视为质点 )从 A 点由静止释放，物体与传送带间的动摩擦因数 0.2，则物体从A 沿传送带运动到B 所需的时间为多少？(g10 m/s2) 图 339 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页4 / 7 【应用】传送带与水平面夹角为37 ，皮带以 12 m/s 的速率沿顺时针方向转动，如图3310 所示今在传送带上端A 处无初速度地放上一个质量为m
9、的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.75，若传送带A 到 B 的长度为24 m，g取 10 m/s2，则小物块从A 运动到 B 的时间为多少？图 3310 一、对超重、失重的考查(中频考查 ) 1.(2018海南高考 )如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为()A加速下降B加速上升C减速上升D减速下降2.(2018浙江理综 )如图所示， A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力 )下列说法正确的是()A在上升和下降过程中A 对 B 的压力一
10、定为零B上升过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力C下降过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力D在上升和下降过程中A 对 B 的压力等于A 物体受到的重力二、对整体法和隔离法应用的考查(中频考查 ) 3.(2018课标全国卷，21)如图3313 所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等现给木块施加一随时间t 增大的水平力Fkt(k 是常数 )，木板和木块加速度的大小分别为a1和 a2.下列反映a1和 a2变化的图线中正确的是()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
11、- - - - - -第 4 页，共 7 页5 / 7 1关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化2下列说法正确的是()A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态3.如图所示，质量m1
12、kg、长 L0.8 m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上，其右端与桌子边缘相平板与桌面间的动摩擦因数为 0.4.现用 F5 N 的水平力向右推薄板，使它翻下桌子，力F 的作用时间至少为(取 g10 m/s2)()A0.8 s B1.0 s C.255 s D.2510 s 4如图 332 所示，两个质量分别为m11 kg、m2 4 kg 的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接两个大小分别为F130 N、F220 N 的水平拉力分别作用在m1、m2上，则达到稳定状态后，下列说法正确的是()图 332 A弹簧秤的示数是25 N B弹簧秤的示数是50 N C在突然撤去F2的瞬间， m2的加速度
13、大小为7 m/s2D在突然撤去F1的瞬间， m1的加速度大小为13 m/s25一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，运动时间为t1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，运动时间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 / 7 为 t2，则 ()At1 t2 Bt1t2 D无法判断t1与 t2的大小【典例 2】解读以车厢和物块整体为研究对象，则由牛顿第二定律得：F F阻(Mm)a.以物块为研究对象，受力情况如图所示，其中 F 摩擦力则Fmg FN. 而 FN m
14、a，所以 ag，代入得F F阻(Mm)g. 【典例】解读统一单位： v200 cm/s2 m/s，x0.011 km11 m开始时，物体受的摩擦力为fmg ，由牛顿第二定律得物体的加速度afmg0.210 m/s22 m/s2. 设经时间t物体速度达到2 m/s，由 vat 得：t1va22 s1 s. 此时间内的位移为：x112at1212212 m1 m11 m. 此后物体做匀速运动，所用时间：t2xx1v11 12 s5 s. 故所求时间tt1t21 s5 s6 s. 【应用】解读小物块无初速度放在传送带上时，所受摩擦力为滑动摩擦力，方向沿斜面向下，对小物块用牛顿第二定律得精选学习资料
15、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 / 7 mgsin mg cos ma 解得 a12 m/s2设小物块加速到12 m/s运动的距离为x1，所用时间为t1由 vt202ax1得 x16 m 由 vtat1得 t11 s 当小物块的速度加速到12 m/s时，因 mgsin mg cos ，小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦力突变为静摩擦力，而且此时刚好为最大静摩擦力，小物块此后随皮带一起做匀速运动设 AB 间的距离为L，则 Lx1vt2解得 t21.5 s 从 A 到 B的时间 tt1t2解得 t2.5 s. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页