专题三第3讲牛顿运动定律的应用

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1、第 3 讲牛顿运动定律的应用,考点 1,动力学的两类基本问题,1第一类问题：已知物体的受力情况，求物体的运动情况， 如物体运动的速度、时间、位移等 2第二类问题：已知物体的运动情况，求物体的受力情况， 如所受某个力的大小和方向,3动力学两类基本问题的分析流程,图 331,4应用牛顿运动定律解题的一般步骤,(1)明确研究对象：根据问题的需要和解题的方便，确定某,一物体或几个物体组成的系统研究对象,(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力示意图，明,确物体的运动性质和运动过程,(3)利用牛顿第二定律(在受力情况已知时)或结合运动学公,式(在运动情况已知时)进行求解,(4)必要时对结果进行讨论,

2、【跟踪训练】 1一物体初速度 v05 m/s，沿着倾角 37的斜面匀加速向 下运动，若物体和斜面间的动摩擦因数为 0.25，则物体 3 s 末的,),C,速度为(斜面足够长，取 g10 m/s2)( A12 m/s B15 m/s C17 m/s D20 m/s,2用一水平恒力将质量为 250 kg 的木箱由静止开始沿水 平地面推行 50 m，历时 10 s，若物体受到的阻力是物重的 0.1 倍，则外加的推力多大？(取 g10 m/s2),设水平恒力为 F，根据牛顿第二定律，有 Ffma 又 f0.1mg 由以上式子解得 F500 N.,考点 2,超重和失重,1超重和失重的定义 (1)超重：物

3、体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)_,物体所受重力的现象,大于,(2)失重：物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)_,物体所受重力的现象,小于,(3) 完全失重：物体对支持物的压力( 或对悬绳的拉力) 为,_的现象,零,2发生超重或失重现象的条件,上,加速,减速,(1)发生超重现象的条件：具有向_的加速度如物 体向上做_运动或向下做_运动 (2)发生失重现象的条件：具有向_的加速度如物 体做向上_运动或向下_运动 (3)拓展：物体运动时，只要加速度具有向上的分量，物体 就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量，物体就处,于失重状态,减速,加速,下,3超重和失重的本质,超重和失重在本质上并不是

4、物体受到的重力(实重)发生了 变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力(视重)发生了变化，即看起来好象物体的重力 变了，但实际上物体的重力并没有发生变化,【跟踪训练】,3下列关于超重和失重的说法中，正确的是(,),D,A物体处于超重状态时，其重力增加了 B物体处于完全失重状态时，其重力为零 C物体处于超重或者失重状态时，其惯性比物体处于静 止状态时增加或减小了 D物体处于超重或者失重状态时，其质量和受到的重力 都没有发生变化 解析：不管是超重还是失重，发生变化的是视重，而物体 的实际重力并没有变化；衡量物体惯性大小的因素为物体的质 量，超重和失重时物体的质量均无变

5、化，所以惯性也未变化,4(2011 年广东五校联考)一个人站在医用体重计的测盘,上，在下蹲的全过程中，指针示数变化应是(,),D,A先减小，后还原 C始终不变,B先增大，后还原 D先减小，后增大，再还原,解析：下蹲的过程，是由静止开始，然后蹲下到底的时候 还是速度为零那么要满足这一过程，只有向下先加速后减速， 就类似电梯的运动过程那么加速阶段，GNma，指针读数 支持力重力，后增大；最后当蹲下静止时，N 又等于 G. 所以 先减小后增大最后还原到最初值,5(双选，2011 年珠海质检)一个质量为 50 kg 的人，站在 电梯中的台秤上，当电梯以 2 m/s2 的加速度上升时，下列说法,正确的是

6、(取 g10 m/s2)(,),A.人对台秤的压力为 500 N B.人受到的重力为 500 N C.台秤的示数是 600 N D.台秤对人的支持力为 500 N,解析：人受到的重力不会变化，重力依然为 500 N，故 B 正确人对地板的压力地板对人的支持力 N，人和电梯保持 相对静止，所以人向上的加速度也为 2 m/s2，人处于超重，对 人进行受力分析，受到重力和地板的支持力 N，Nmgma， 支持力 Nmgma(5010502) N600 N，C 正确，故 正确答案为 B、C.,答案：BC,热点 1,用牛顿运动定律解决连接体问题,方法简介： 1正交分解法：当物体的受力情况较复杂时，根据物体

7、所 受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交 分解法来解 2整体法与隔离法 利用牛顿第二定律处理连接体问题时，常用的方法是整体 法和隔离法,(1)整体法：当系统中各物体的加速度都相同时，我们可以 把系统中所有物体看成一个整体，可先分析整体的受力情况和 运动情况，然后根据牛顿第二定律，求出整体所受外力的某一 未知力或加速度,(2)隔离法：为解题方便，当求系统内物体间相互作用力时， 常将某个研究对象从系统中“隔离”出来，进行受力分析，应 用相应的定律来分析求解,处理连接体问题时，整体法和隔离法在解题中往往是交替 使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体 间的作用力,【例

8、 1】(双选)如图 332 所示，水平地面上两个完全相 同的物体 A 和 B 紧靠在一起，在水平推力 F 的作用下运动，FAB,代表 A、B 间的作用力，则(),图 332 A若地面完全光滑，则 FABF,B若地面完全光滑，则 FAB,F 2,C若地面的动摩擦因数为，则 FABF,D若地面的动摩擦因数为，则 FAB,F 2,F2mg,g,审题突破：物体 A、B 在力 F 的作用下一起向右加速运动， 具有相同的加速度，故先用整体法求解运动的加速度，再用隔 离法求解它们之间的作用力,所以 a,2m,F 2m,隔离 B，则有 FABmgma,解析：设物体的质量为 m，且与地面间有摩擦A、B 加速 度

9、相同，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得 F2mg2ma,答案：BD 备考策略：连接体问题是牛顿第二定律应用中的重点，连 接体内各物体具有相同的加速度时，可以把它们视为一整体， 利用整体法求出加速度，再结合隔离法求解它们之间的作用力 易出现错误的地方是对物体进行受力分析,【触类旁通】 1(双选，2010 年东莞一中模拟)如图 333 所示，A、 B 两物体质量分别为 mA、mB ，紧靠着放在光滑水平面上，现 用水平力 F 推 A，用 FN 表示 A 对 B 的压力，以下判断正确的,是(,A若 mAmB ，则 FNF B若 mAmB ，则 FN F,C若 mA mB ，则 FN mB ，则 FN

10、 F,图 333,),解析：本题无需计算，由于整体与 B 的加速度相同，故整 体受的合外力 F 一定大于 B 受的合外力，故选择 B、C.,BC,热点 2,超重和失重,【例 2】(双选，广东六校 2011 届高三联考)如图 334 所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂 一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静,),止时的伸长量大了，这一现象表明( A电梯一定是在下降 B电梯可能是在上升 C电梯的加速度方向一定是向下 D乘客一定处在超重状态,图 334,思路点拨：弹簧的伸长量变大，说明弹簧的弹力变大，从,而判断出小铁球的合外力向上和加速度向上,解析：电梯静止时，弹

11、簧的拉力和小铁球所受重力相等 现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力变大，小铁球的合力 方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态但电梯可 以是加速向上运动或减速向下运动,答案：BD,备考策略：超重和失重现象是生产和生活中常见的现象， 近年高考比较注重对本部分的考查解决此类问题的实质是牛 顿第二定律的应用注意，我们判断物体处于超重或失重状态 是看加速度方向如何，而不是看速度方向,【触类旁通】 2(2011 年石家庄模拟)几位同学为了探究电梯起动和制动 时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中一位同学站在体 重计上，然后乘坐电梯从 1 层直接到 10 层，之后又从 10 层直 接回到 1 层并用照

12、相机进行了相关记录，如图 335 所示,),他们根据记录，进行了以下推断分析，其中正确的是( 图 335,A.根据图(b)和图(c)可估测出电梯向上起动时的加速度 B.根据图(a)和图(b)可估测出电梯向上制动时的加速度 C.根据图(a)和图(e)可估测出电梯向下制动时的加速度 D.根据图(d)和图(e)可估测出电梯向下起动时的加速度 答案：C,热点 3,用牛顿运动定律解决摩擦力的突变问题,方法简介：在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达 到某一个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态即为 临界状态，相应的物理量的值为临界值当物体受力或运动发 生变化时，摩擦力常发生突变摩擦力的突变，又会

13、导致物体 的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具 有很深的隐蔽性，稍不留心就容易出错解决摩擦力发生突变 时的临界问题的关键在于分析突变情况，找出摩擦力突变的点,【例 3】(双选)如图 336 所示，物体 A 和 B 叠放在光滑 的水平面上，A、B 的质量分别为 mA2 kg、mB6 kg，为了保 持 A 与 B 相对静止在水平面上做加速运动，作用在 B 上的水平 拉力 F 不能超过 4 N如果将此水平拉力作用在物体 A 上，则,可能出现的运动情况是(,),图 336 A. A、B 仍相对静止一起加速运动 B. A、B 将发生相对运动 C. A 做匀速运动，B 做加速运动 D.

14、 A、B 一起做匀速运动,审题突破：静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决 于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值存在 静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦 力达到最大值.,解析：设 A 和 B 之间最大静摩擦力为 fmax，当水平拉力 F,作用在 B 上时，则,F(mAmB)a，fmaxmAa 所以 fmax1 N,当水平拉力作用在 A 上时，A、B 不发生相对运动，一起,运动的最大加速度和拉力的最大值分别为,所以当 FmaxF4 N 时，A、B 将发生相对运动，A、B 都 做加速运动，当 FFmax 时，A、B 仍相对静止都做加速运动， 故选项 A、B 正确,

15、答案：AB 同类延伸：解决摩擦力发生突变时的临界问题重在形成清 晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到 极值的条件静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态； 静摩擦力到达最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态,【触类旁通】 3如图 337 所示，木块 A、B 静止叠放在光滑水平面 上，A 的质量为 m，B 的质量为 2m . 现施加水平力 F 拉 B，A、 B 刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动若改为水平力 F 拉 A，使 A、B 也保持相对静止，一起沿水平面运动，则 F不,得超过(),图 337,A2F,B.,F 2,C3F,D.,F 3,解析：水平力 F 拉 B 时，A

16、、B 刚好不发生相对滑动，这 实际上是将要滑动，但尚未滑动的一种临界状态，从而可知此 时 A、B 间的摩擦力即为最大静摩擦力 先用整体法考虑，对 A、B 整体：F(m2m)a 再将 A 隔离可得 A、B 间最大静摩擦力为 fmma,解以上两方程组得 fm,F 3,若将 F作用在 A 上，隔离 B 可得：B 能与 A 一起运动，,而 A、B 不发生相对滑动的最大加速度 a,fm 2m,再用整体法考虑，对 A、B 整体：F(m2m)a,答案：B,4如图 338 所示，物体 A、B 的质量分别为 mA1 kg、 mB2 kg，A、B 间静摩擦力的最大值是 5 N， 水平面光滑用水平力 F 拉 B，当拉力大小分,别是 F10 N 和 F20 N 时，A、B 的加速度,各多大？ 解：先确定临界值，即刚好使 A、B 发生相对滑动的 F 值 当 A、B 间的静摩擦力达到 5 N 时,既可以认为它们仍然保持相 对静止，有共同的加速度,又可以认为它们