《2014年高中物理(广西)一轮复习课件：3.3牛顿运动定律的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2014年高中物理(广西)一轮复习课件：3.3牛顿运动定律的应用（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 牛顿运动定律的应用,考点1 超重和失重,1.视重 （1）当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力 计或台秤的_称为视重. （2）视重大小等于弹簧测力计所受物体的_或台秤所受物 体的_.,示数,拉力,压力,2.超重、失重和完全失重比较,超重现象,失重现象,完全失重,概念,物体对支持物的压 力（或对悬挂物的 拉力）_物体 所受重力的现象,大于,物体对支持物的 压力（或对悬挂 物的拉力）_ 物体所受重力的 现象,小于,物体对支持物的 压力（或对悬挂 物的拉力）_ 零的现象,等于,产生 条件,物体的加速度方向 _,竖直向上,物体的加速度方向 _,竖直向下,物体的加速度 方向_， 大小
2、_,竖直向下,a=g,超重现象,失重现象,完全失重,原 理式,运动 状态,F-mg=ma F=m(g+a),mg-F=ma F=m(g-a),mg-F=ma F=0,加速上升或_,减速下降,加速下降或 _,减速上升,以a=g加速下降或减速上升,1.尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态 2.超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了.在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生变化,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，如天平失效、
3、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等,电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动（如图所示），以下说法正确的是（g取10 m/s2）（ ） A.电梯可能向上加速运动, 加速度大小为4 m/s2 B.电梯可能向下加速运动, 加速度大小为4 m/s2 C.电梯可能向上减速运动, 加速度大小为2 m/s2 D.电梯可能向下减速运动, 加速度大小为2 m/s2,【解析】选C.电梯匀速运动时，对重物由平衡条件得mg=F,m= 1 kg，当弹簧测力计的示数变为8 N时，对重
4、物由牛顿第二定律得mg-F=ma，得a=2 m/s2,加速度方向向下，其运动情况可能向上减速或向下加速，故只有C正确.,1.整体法：当连接体内（即系统内）各物体的_相同 时，可以把系统内的所有物体看成_，分析其受力和 运动情况，运用牛顿第二定律对_列方程求解的方法 2.隔离法：当求系统内物体间_时，常把某个 物体从系统中_出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿 第二定律对_出来的物体列方程求解的方法,考点2 牛顿运动定律的应用,加速度,一个整体,整体,相互作用的内力,隔离,隔离,1.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，分析整体受
5、到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）. 2.隔离法的选取原则 若连接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,应用牛顿第二定律列方程求解.,3.整体法、隔离法的交替运用 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”.,如图所示，水平地面上有两块完全相同 的木块A、B，在水平推力F的作用下运 动，用FAB代表A、B间的相互作用力，则（ ） A.若地面是完全光滑的，FAB=F B.若地面是完全光滑
6、的，FAB= C.若地面是有摩擦的，FAB=F D.若地面是有摩擦的，FAB=,【解析】选B、D.地面光滑时，对A、B整体有:F=2ma 对B有：FAB=ma 由以上两式得:FAB= A错误，B正确. 地面有摩擦时，对A、B整体有： F-2mg=2ma 对B有：FAB-mg=ma 由以上两式得：FAB= C错误，D正确.,超重、失重的应用 【例证1】（2012长沙模拟）在升降电梯内的地板上放一体重计，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
7、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g/5，方向一定竖直向下 【解题指南】解答本题时，应把握以下两点： （1）体重计的示数等于其受到的压力所对应的质量，但并不一定是人的质量. （2）仅根据加速度的大小和方向无法判断物体的运动性质.,【自主解答】选D.由题知体重计的示数为40 kg时，人对体重计 的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并 没有变化，A错；由牛顿第三定律知B错；电梯具有向下的加速 度，但不一定是向下运动，C错；由牛顿第二定律mgFNma， 可知 方向竖直向下,D对.,【互动探究】在【例证1】中，如果某一段时间内晓敏同
8、学发现体重计的指针指向“60”，请判断电梯的运动情况.（g= 10 m/s2） 【解析】体重计指针指向“60”可知人对体重计的压力大于人的重力，所以人一定处于超重状态，故电梯具有向上的加速度. 对人,由牛顿第二定律得FN-mg=ma 代入数据，解得a=2 m/s2,方向向上. 所以电梯的运动情况有两种可能，可能是以2 m/s2的加速度向上匀加速运动，也可能是以2 m/s2的加速度向下匀减速运动. 答案：见解析,【总结提升】超重和失重现象的判断“三”技巧 1.从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态 2.从加
9、速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态 3.从速度变化角度判断 （1）物体向上加速或向下减速时，超重. （2）物体向下加速或向上减速时，失重.,整体法、隔离法的灵活应用 【例证2】在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志与自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用力,可将此过程简化为一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示,设运动员的质量为65 kg,吊椅的质量为15 kg,
10、不计定滑轮与,绳子间的摩擦,重力加速度取g=10 m/s2,当运动员与吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升时,试求: （1）运动员竖直向下拉绳的力. （2）运动员对吊椅的压力. 【解题指南】解答本题可以整体法与隔离法交叉运用,也可选用隔离法,利用牛顿运动定律列方程求解.,【自主解答】解法一:（整体法与隔离法的交叉运用） （1）设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过 定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力 也是F,对运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲 所示,则有: 2F-（m人+m椅）g=（m人+m椅）a 得F=440 N 由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力F=F=440 N.,（2）
11、设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行 受力分析如图乙所示,则有:F+FN-m人g=m人a FN=275 N 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力为 FN=FN=275 N,解法二:（隔离法） 设运动员和吊椅的质量分别为M和m,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支持力为FN,运动员对吊椅的压力大小为FN,分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律有 F+FN-Mg=Ma F-FN-mg=ma 根据牛顿第三定律有FN=FN 解得F=440 N,FN=275 N 根据牛顿第三定律,运动员竖直向下的拉力为F=F=440 N. 答案：（1）440 N （2）275 N,【总结提升】整体法与
12、隔离法常涉及的问题类型 1.涉及隔离法与整体法的具体问题类型 （1）涉及滑轮的问题. 若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法.本例中，绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法.,（2）水平面上的连接体问题. 这类问题一般多是连接体（系统）各物体保持相对静止，即具有相同的加速度.解题时，一般采用先整体、后隔离的方法.建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度.,（3）斜面体与上面物体组成的连接体的问题. 当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析. 2.解决这类问题的关键 正确地选取研究对象
13、是解题的首要环节，弄清各个物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，分别确定出它们的加速度,然后根据牛顿运动定律列方程求解.,【变式训练】（2011新课标全国卷）如图，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F=kt（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（ ）,【解析】选A.开始运动时F较小，两物体之间为静摩擦力，不会 相对滑动，由牛顿第二定律有，kt=（m1m2）a，解得 在a -t图象中是一条直线，设木板与木块之间的动
14、 摩擦因数为，木板的最大加速度 使木块与木板保持 相对静止的最大外力 当外力FF0时，两物体开 始相对滑动，此时两物体之间为滑动摩擦力，对木板应用牛,顿第二定律有，m2g=m1a1，解得 为定值，在at 图象中是一条平行于t轴的直线，对木块应用牛顿第二定律有， kt-m2g=m2a2，解得 由于 则相对滑动 后在a-t图象中a2的斜率更大，故B、C、D错，A正确.,【变式备选】在一根绳子下面串联着两个质量不同的小球，上面小球的质量比下面小球的质量大，当手提着绳的端点O并使两球沿水平方向一起做匀加速运动时（空气阻力不计），则图中正确的是（ ）,【解析】选A. 设上面一段绳与竖直方向的夹角为 ，下
15、面一段绳与竖直方向的夹角为，先把M、 m看做一个整体，对整体分析可知受到重力和上段 绳的拉力，如图所示，则由牛顿第二定律知： F合（mM）gtan （Mm）a 得：agtan ,以m为研究对象，如图所示, 则有：mgtan ma，其中aa，所以tan tan ，即，故选项A正确.,应用牛顿运动定律解决多过程问题 【例证3】（2011江苏高考）（16分） 如图所示，长为L，内壁光滑的直管与 水平地面成30角固定放置，将一质量 为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口，现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装
16、置后做平抛运动，小球的转向过程中速率不变.（重力加速度为g）,（1）求小物块下落过程中的加速度大小; （2）求小球从管口抛出时的速度大小； （3）试证明小球平抛运动的水平位移总小于 【解题指南】解答本题时可按以下思路分析： （1）明确小物块的受力情况，由牛顿第二定律列方程. （2）结合牛顿第二定律和运动学公式求小球速度. （3）根据平抛运动的规律进行分析.,【规范解答】（1）设细线中的张力为FT,根据牛顿第二定律 Mg-FT=Ma（2分） FT-mgsin30=ma（2分） 且M=km，联立解得 （1分） （2）设M落地时的速度大小为vt,m射出管口时速度大小为v0， M落地后m的加速度大小为a0， 根据牛顿第二定律-mgsin30=ma0（2分） 由匀变速直线运动规律知 =2aLsin30（1分）,=2a0L（1-sin3
