牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用技術(shù)

1、第3節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用、超重、失重和完全失重.實(shí)重和視重：實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或俞秤的示數(shù)即為視重。.超重、失重和完全失重的比較：現(xiàn)象實(shí)質(zhì)超重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谖矬w重力的現(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向上的加速度或加速度有豎直向上的分量失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谖矬w重力的現(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度或加速度有豎直向下的分量完全失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦榱愕默F(xiàn)象系統(tǒng)具有豎直向下的加速度，且a=g二、連接體問題連接體兩個(gè)

2、或兩個(gè)以上存在相互作用或有一定關(guān)聯(lián)的物體系統(tǒng)稱為連接體，在我們運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答力學(xué)問題中常會(huì)遇到。.解連接體問題的基本方法整體法：把兩個(gè)或兩個(gè)以上相互連接的物體看成一個(gè)整體，此時(shí)不必考慮物體之間的作用內(nèi)力。隔離法：當(dāng)求物體之間的作用力時(shí)，就需要將各個(gè)物體隔離出來單獨(dú)分析。解決實(shí)際問題時(shí)，將隔離法和整體法交叉使用，有分有合，靈活處理。.在中學(xué)階級(jí)，只要掌握簡(jiǎn)單的連接體問題。題型及重點(diǎn)、難點(diǎn)探究題型一：對(duì)超重和失重的理解、應(yīng)用例1、為了研究超重與失重現(xiàn)象，某同學(xué)把一體重秤放在電梯的地板上，他站在體重秤上隨電梯運(yùn)動(dòng)并隨時(shí)觀察體重秤示數(shù)的變化情況.下表記錄了幾個(gè)特定時(shí)刻體重秤的示數(shù)。(表內(nèi)時(shí)間不表

3、示先后順序)時(shí)間tot1t2t3體重秤示數(shù)/kg45.050.040.045.0若已知to時(shí)刻電梯靜止，則以下判斷正確的是()A.t1和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量并沒有變化，但所受重力發(fā)生變化B.t1和t2時(shí)刻電梯的加速度方向一定相反C.t1和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等，運(yùn)動(dòng)方向不一定相反D.t3時(shí)刻電梯可能向上運(yùn)動(dòng)【方法與知識(shí)感悟】解答該類題型，關(guān)鍵在于從以下幾方面來理解超重、失重現(xiàn)象：不論超重、失重或完全失重，物體的重力不變，只是“視重”改變。物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而在于物體是有豎直向上的加速度還是有豎直向下的加速度。當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只產(chǎn)

4、生使物體具有a=g的加速度的效果，不再產(chǎn)生其他效果平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失。ma。物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于例2、如圖所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是m1=m2+m3,這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為Ft,若把物體m2從右邊移到左邊的物體m1上，彈簧秤的讀數(shù)Ft將（）A.增大B減小C.不變D.無法確定題型二：用整體法和隔離法解決連接體問題例3、質(zhì)量分別為m和2m的物塊A、B用輕彈簧相連，設(shè)兩物塊與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同,當(dāng)用水平力F作用于B上且兩物塊在粗糙的水平面上共同向右加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為Xi,如圖甲所示；當(dāng)用同樣大小的力

5、F豎直共同加速提升兩物塊時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為X2。如圖乙所示；f.”.二；.當(dāng)用同樣大小的力F沿固定斜面向上拉兩物塊使之共同加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為X3，如圖丙所示，Xi:X2:X3等于（）1:1:1B.1:2:3C.1:2:1D.無法確定例4、如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定在框架上，下端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒有跳C.0起，當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為（）【方法與知識(shí)感悟】（1）解答問題時(shí)。決不能把整體法和隔離法對(duì)立起來，而應(yīng)該把這兩種方法結(jié)合起來，從具體問題的實(shí)際情況出發(fā)，靈活選取研究對(duì)象，恰當(dāng)選擇使用隔離法和整體法.（2

6、）在使用隔離法解題時(shí)，所選取的隔離對(duì)象可以是連接體中的某一個(gè)物體，也可以是連接體中的某部分物體（包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的單個(gè)物體），而這“某一部分”的選取，也應(yīng)根據(jù)問題的實(shí)際情況，靈活處理.（3）選用整體法或隔離法可依據(jù)所求的力來決定，若為外力則應(yīng)用整.體法；若所求力為內(nèi)力則用隔離法.但在具體應(yīng)用時(shí)，絕大多數(shù)的題目要也I乍求兩種方法結(jié)合應(yīng)用，且應(yīng)用順序也較為固定，即求外力時(shí)，先隔離后整體；求內(nèi)力時(shí)，先整體后隔離先整體或先隔離的目的都是為了求解共同的加速度.題型三：動(dòng)力學(xué)中的臨界、極值問題例5、如圖所示，質(zhì)量為M=4kg的木板長(zhǎng)為L(zhǎng)=3m靜止在桌面上，且右端與桌面右邊緣對(duì)齊，木板與桌面間無摩擦，在木

7、板的正中央靜置一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小滑塊，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為口=0.4，滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2=0.2（1）現(xiàn)用一水平力F向右拉木板，若要將木板從物塊下抽出，則F至少要多大？（2）若要將木板抽出，且物塊不離開桌面，則F要滿足什么條件?（不考慮木板的翻轉(zhuǎn)）例6、一斜面放在水平地面上，傾角為9=53一個(gè)質(zhì)量為0.2kg的小球用細(xì)繩吊在斜面頂端，如圖所示，斜面靜止時(shí)，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計(jì)斜面與水平面間的摩擦，當(dāng)斜面以l0m/s2的加速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求細(xì)繩的拉力及斜面對(duì)小球的彈力。（g取10m/s2）題型四：利用系統(tǒng)的牛頓第二定律解題應(yīng)用牛頓第二定律時(shí)，若研究對(duì)象為一物體

8、系統(tǒng)，可將系統(tǒng)的所有外力及系統(tǒng)內(nèi)每一物體的加速度均沿互相垂直的兩個(gè)方向分解，則牛頓第二定律的系統(tǒng)表達(dá)式為：ZFx二miaixmha2x_mnanxUFyUFyngaiymy亠亠m.any例7、如圖所示，傾角a=30質(zhì)量M=34kg的斜面體始終停在粗造的水平地面上，質(zhì)量mA=14kg,mB=2kg的物體A和B,由細(xì)線通過定滑輪連接.A以a=2.5m/s2的加速度沿斜面下滑，求此過程中地面對(duì)斜面體的摩擦力和支持力各是多少？1.是我國(guó)“長(zhǎng)征”火箭把載人神舟飛船送上太空，宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說法正確的是（BC）火箭加速上升時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài)飛船加速下落時(shí)

9、，宇航員處于失重狀態(tài)飛船落地前減速，宇航員對(duì)座椅的壓力大于其重力火箭上升的加速度逐漸減小時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于其重力2如圖是一種升降電梯的示意圖，A為載人箱，B為平衡重物，它們的質(zhì)量均為M上下均由跨過滑輪的鋼索系住，在電動(dòng)機(jī)的牽引下使電梯上下運(yùn)動(dòng)，如果電梯中人的總質(zhì)量為m,勻速上升的速度為v,電梯即將到頂層前關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，依靠慣性上升h高度后停止，在不計(jì)空氣和摩擦阻力的情況下，h為（D）A.W+初mg3.有一個(gè)光滑斜劈，其質(zhì)量為M在水平力F作用下，在水平地面上向左運(yùn)動(dòng)，這時(shí)質(zhì)量為m的物體恰能在斜面上相對(duì)M靜止，如圖所示，若物體和斜面間、劈和水平地面間摩擦均忽略不計(jì)，劈的斜面傾角為良求：水平力

10、F多大？物體m對(duì)斜面的壓力多大？考點(diǎn)集訓(xùn)1.下列說法中正確的是（D）只有正在向上運(yùn)動(dòng)的物體，才有可能處于超重狀態(tài)超重就是物體所受的重力增加物體處于超重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)λ囊ψ兇蟪貢r(shí)物體所受的重力不變2用手提著一根下端固定一重物的輕彈簧，豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手突然停止運(yùn)動(dòng)的瞬間，重物會(huì)（D）A.立即停止運(yùn)動(dòng).8.開始向上減速運(yùn)動(dòng)C.開始向下加速運(yùn)動(dòng)D.繼續(xù)向上加速運(yùn)動(dòng)3汶川大地震后，為解決災(zāi)區(qū)群眾的生活問題，黨和國(guó)家派出大量直升機(jī)空投救災(zāi)物資.有一直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有物資的箱子，如圖所示。設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過程中箱子始終保持圖示姿

11、態(tài)，在箱子下落過程中，下列說法正確的是（C）箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒有壓力箱子剛投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大若下落距離足夠長(zhǎng)，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來”如圖所示。兩個(gè)質(zhì)量分別為mi=ikg、m2=4kg的物體置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧秤連接.兩個(gè)大小分別為Fi=30NF2=20N的水平拉力分別作用在mi、m?上，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,下列說法正確的是（C）A彈簧秤的示數(shù)是25N彈簧秤的示數(shù)是50N在突然撤去F?的瞬間，m2的加速度大小為7m/s2在突然撤去Fi的瞬間，mi的加速度大小為13m/s2如圖所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平

12、面夾角為0,以速度v逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在傳送帶的上端輕輕放置一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊，小木塊與傳送1.1.如圖所示，質(zhì)量都為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于mg的恒力F向上拉B,運(yùn)動(dòng)距離h時(shí)B與A分離.則下列說法中正確的是（C）A.B和A剛分離時(shí)，彈簧為原長(zhǎng)B.B和A剛分離時(shí)，它們的加速度為g彈簧的勁度系數(shù)等于mg/h在B與A分離之前，它們做勻加速運(yùn)動(dòng)7.如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m和2m的四個(gè)木塊，其中兩個(gè)質(zhì)量為mi的木塊間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，木塊間的最大靜摩擦力是gg,現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為2m的木塊，使四個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則輕繩對(duì)m的最大拉力為

13、（B）A.3mg53-mg3mg3-mg帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)ftan0,則圖中能客觀地反映小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的是（D）&如圖，在傾角為a的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上站著一只貓，已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍。當(dāng)繩子突然斷開時(shí)，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對(duì)斜面的位置不變.則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為(C)3A.sin、；B.gsinC.gsin二d.2gsin-29.舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，而在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中卻只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度。若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動(dòng)員能舉起質(zhì)量為多大的重物？(g取10

14、m/s2)【解析】運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，則運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力F=mig=120X10N=1200N在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，可見該重物超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速度。對(duì)于重物：F-m2g=m2a4所以aF-m2gm2所以aF-m2gm21200-100102m/s100=2m/s2方向豎直向上;當(dāng)升降機(jī)以2.5m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失重.m3120010-2.5kg=160kg10.質(zhì)量分別為mm2的兩個(gè)小物塊用輕繩連接，繩跨過位于傾角a=30的光滑斜面頂端的輕滑輪，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計(jì)，斜面固定在水平桌面上，如圖所示，第一次，m1

15、懸空，m2放在斜面上，用t表示m2自斜面底端由靜止開始運(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間。第二次，將m1和m2位置互換，使m2懸空，m1放在斜面上，發(fā)現(xiàn)m1自斜面底端由靜止開始運(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間為t/3.求m1與m2之比。【解析】第一次，設(shè)Tl為繩中張力，31為兩物塊加速度的大小，I10.質(zhì)量分別為mm2的兩個(gè)小物塊用輕繩連接，繩跨過位于傾角a=30的光滑斜面頂端的輕滑輪，滑輪與轉(zhuǎn)軸之間的摩擦不計(jì)，斜面固定在水平桌面上，如圖所示，第一次，m1懸空，m2放在斜面上，用t表示m2自斜面底端由靜止開始運(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間。第二次，將m1和m2位置互換，使m2懸空，m1放在斜面上，發(fā)現(xiàn)m1自斜面底端由

16、靜止開始運(yùn)動(dòng)至斜面頂端所需的時(shí)間為t/3.求m1與m2之比?！窘馕觥康谝淮危O(shè)Tl為繩中張力，31為兩物塊加速度的大小，I為斜面長(zhǎng)，則有T1-m2gsin：=m?aiI:23112第二次,m1與m2交換位置.設(shè)繩中張力為m：2g-T2=m?a2T2-ggsin：二ga2I=/t、2a2()3T1-m2gsin：=m?aiI:23112第二次,m1與m2交換位置.設(shè)繩中張力為m：2g-T2=m?a2T2-ggsin：二ga2I=/t、2a2()3T2，兩物塊加速度的大小為a2,則有對(duì)于重物：-F=m3a2,得由式注意到滬30得=20一叫g(shù)2（葉+m2）由式注意到a=30得a22m2田-g2（mH

17、m2）TOCo1-5hz由式得a1-9由式可解得旦=Hm21911.如圖所示，物體A的質(zhì)量為M=1kg,靜止在光滑水平面上的平板車B的質(zhì)量為m=0.5kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m,某時(shí)刻物體A以vo=4m/s向右的初速度滑上平板車B的上表面，在A滑上B的同時(shí)，給B施加一個(gè)水平向右的拉力，忽略物體A的大小，已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩=0.2，取重力加速度g=10m/s2，試求：如果要使A不至于從B上滑落，拉力F應(yīng)滿足的條件。【解析】物體A滑上平板車B以后做勻減速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得aA=勺=2m/s2物體A不滑落的臨界條件是A到達(dá)B的右端時(shí)AB具有共同的速度V1,則：Vo-V1wl又Vo-V12aA2aBaA聯(lián)立解得v1=3m/s2,aB=6m/s2拉力F=maB-Mg=1N若FIN，則A滑