33 牛顿运动定律的综合应用

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1、第3讲牛顿运动定律的综合应用考 纲纲 考情三年16考 高考指数：1.超重和失重 2.牛顿顿运动动定律的应应用 【知识识梳理】知识识点1 超重和失重1.实实重和视视重：(1)实实重：物体实际实际 所受的重力,与物体的运动动状态态_。(2)视视重。当物体挂在弹弹簧测测力计计下或放在水平台秤上时时,弹弹簧测测力计计或台秤的_称为视为视 重。视视重大小等于弹弹簧测测力计计所受物体的_或台秤所受物体的_。无关示数拉力压压力2.超重、失重和完全失重的比较：超重现现象失重现现象完全失重现现象概念 物体对对支持物的 压压力(或对悬对悬 挂物 的拉力)_物体 所受重力的现现象物体对对支持物的 压压力(或对悬对悬

2、 挂物 的拉力)_物体 所受重力的现现象物体对对支持物的压压力( 或对悬对悬 挂物的拉 力)_的现现象产产 生 条件物体的加速度方向 _物体的加速度方向 _物体的加速度方向 _,大小_原理 方程F-mg=ma F=_mg-F=ma F=_mg-F=ma=mg F=_ 运 动动 状 态态_上升或_ 下降_下降或_ 上升以a=g_下降或 _上升大于小于等于零竖竖直向上竖竖直向下竖竖直向下a=gm(g+a)m(g-a)0加速减速加速减速加速 减速知识识点2 牛顿顿运动动定律的应应用1.整体法：当连连接体内(即系统统内)各物体_时时,可以把系统统内的所有物体看成一个_,分析其受力和运动动情况,运用牛顿

3、顿第二定律对对_列方程求解的方法。2.隔离法：当求系统统内物体间间相互作用的内力时时,常把某个物体从系统统中_出来,分析其受力和运动动情况,再用牛顿顿第二定律对对_出来的物体列方程求解的方法。相对对静止整体整体隔离隔离3.外力和内力：(1)如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的物体的作用力,这些力是该系统受到的_,而系统内各物体间的相互作用力为_。(2)应用牛顿第二定律列方程时不考虑_。如果把某物体隔离出来作为研究对象,则内力将转换为隔离体的_。外力内力内力外力【思维诊维诊 断】(1)超重说说明物体的重力增大了。( )(2)失重说说明物体的重力减小了。( )(3)物体超重时时,加速度向上,速

4、度也一定向上。( )(4)物体失重时时,也可能向上运动动。( )(5)应应用牛顿顿运动动定律进进行整体分析时时,可以分析内力。( )(6)物体完全失重时时,说说明物体的重力为为零。( )提示：(1)。超重是物体对支持物的压力大于物体的重力的现象,物体的重力不变。(2)。失重是物体对支持物的压力小于物体的重力的现象,物体的重力不变。(3)。超重时,物体的加速度一定向上,但其速度可能向上,也可能向下。(4)。失重时,物体可能向上做减速运动。(5)。对系统整体分析只分析外力,不能分析内力。(6)。完全失重说明物体对支持物的压力为零,物体的重力不变。【小题题快练练】1.(多选选)用力传传感器悬悬挂一钩

5、码钩码 ,一段时间时间 后,钩码钩码 在拉力作用下沿竖竖直方向由静止开始运动动。如图图所示中实线实线 是传传感器记录记录 的拉力大小变变化情况,则则( )A.钩码钩码 的重力约为约为 4NB.钩码钩码 的重力约为约为 3NC.A、B、C、D四段图线图线 中,钩码处钩码处 于超重状态态的是A、D,失重状态态的是B、CD.A、B、C、D四段图线图线 中,钩码处钩码处 于超重状态态的是A、B,失重状态态的是C、D【解析】选A、C。由于初始状态钩码静止,所以钩码的重力等于拉力,从图上可读出拉力约为4N,故A正确,B错误;据超重时拉力大于重力、失重时拉力小于重力可知,C正确,D错误。2.如图图所示,升降

6、机天花板上用轻弹轻弹 簧悬悬挂一物体,升降机静止时弹时弹簧伸长长量为为10cm,运动时弹动时弹 簧伸长长量为为9cm,则则升降机的运动动状态态可能是(g取10m/s2)( )A.以a=1m/s2的加速度加速上升B.以a=1m/s2的加速度加速下降C.以a=9m/s2的加速度减速上升D.以a=9m/s2的加速度减速下降【解析】选B。根据运动时弹簧伸长量为9cm,小于静止时弹簧伸长量,可知升降机的加速度向下,则升降机的运动状态可能是以a=1m/s2的加速度加速下降,也可能是以a=1m/s2的加速度减速上升,选项B正确。3.两个物体A和B,质质量分别为别为 m1和m2,互相接触放在光滑水平面上,如图

7、图所示,对对物体A施以水平的推力F,则则物体A对对物体B的作用力等于( )【解析】选B。对A、B整体分析，由牛顿第二定律得F=(m1+m2)a，对B，由牛顿第二定律得：FAB=m2a,解得：FAB= ，故选项B正确。4.(多选)某人乘电梯从24楼到1楼的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )A.04s内人做匀加速直线线运动动,加速度为为1m/s2B.416s内人做匀速直线线运动动,速度保持4m/s不变变,处处于完全失重状态态C.1624s内,人做匀减速直线线运动动,速度由4m/s减至0,处处于失重状态态D.024s内,此人经过经过 的位移为为72m【解析】选A、D。04s内,v-t图线是一

8、条倾斜直线,且a= =1m/s2,A对;416s内,a=0,不是完全失重状态,B错;1624s内,电梯减速下降,a向上,处于超重状态,C错;024s内,位移大小等于图线与横轴围成的面积数值,故x= (24+12)4m=72m,D对。考点1 对对超重和失重的理解1.判断方法：(1)不管物体的加速度是不是竖竖直方向,只要其加速度在竖竖直方向上有分量,物体就会处处于超重或失重状态态。(2)物体的一部分具有竖竖直方向的分加速度时时,整体也会出现现超重或失重状态态。2.易错易混点拨：(1)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

9、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。(2)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、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。【典例1】(2014北京高考)应应用物理知识识分析生活中的常见现见现 象,可以使物理学习习更加有趣和深入。例如,平伸手掌托起物体,由静止开始竖竖直向上运动动,直至将物体抛出。对对此现现象分析正确的是( )A.手托物体向上运动动的过过程中,物体始终处终处 于超重状态态B.手托物体向上运动动的过过程中,物体始终处终处 于失重状态态C.在物体离开手的瞬间间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间间,手的

10、加速度大于重力加速度【解题题探究】超重和失重现现象判断的依据是什么?提示：依据加速度的方向进行判断。物体加速度方向向上处于超重状态,加速度方向向下处于失重状态。【解析】选D。手托物体向上运动,一定先向上加速,处于超重状态,但后面的运动可以是减速的,也可以是匀速的,不能确定,A、B错误;物体和手具有共同的速度和加速度时,二者不会分离,故物体离开手的瞬间,物体向上运动,物体只受重力,物体的加速度等于重力加速度,但手的加速度应大于重力加速度,并且方向竖直向下,手与物体才能分离,所以C错误,D正确。【总结总结 提升】判断超重和失重现现象的三个角度(1)从受力的角度判断：当物体受向上的拉力(或支持力)大

11、于重力时时,物体处处于超重状态态;小于重力时处时处 于失重状态态;等于零时处时处 于完全失重状态态。(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处时处 于超重状态态;具有向下的加速度时处时处 于失重状态态;向下的加速度恰好等于重力加速度时处时处 于完全失重状态态。(3)从速度变变化角度判断：物体向上加速或向下减速时时,超重;物体向下加速或向上减速时时,失重。【变变式训练训练 】(多选选)(2015株洲模拟拟)引体向上是同学们经们经 常做的一项项健身运动动。该该运动动的规规范动动作是两手正握单单杠,由悬悬垂开始,上拉时时,下颚须颚须 超过单过单 杠面;下放时时,两臂放直,不能曲臂(如图图所

12、示)。这样这样 上拉下放,重复动动作,达到锻炼锻炼 臂力和腹肌的目的。关于做引体向上动动作时时人的受力,以下判断正确的是( )A.上拉过程中,人受到两个力的作用B.上拉过程中,单杠对人的作用力大于人的重力C.下放过程中,某段时间内单杠对人的作用力小于人的重力D.下放过程中,人只受到一个力的作用【解析】选A、C。在上拉过程中,人受到重力和单杠对人的作用力,A正确;上拉过程中,要先加速,后减速,即先超重,后失重,单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B错误;同理,下放过程中,单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力,C正确;下放的过程中,单杠对人有作用力,人不可能只受到一个力的作用

13、,D错误。【加固训练训练 】(多选选)如图图所示,木箱顶顶端固定一竖竖直放置的弹弹簧,弹弹簧下方有一物块块,木箱静止时弹时弹 簧处处于伸长长状态态且物块块与箱底间间有压压力。若在某段时间时间 内,物块对块对 箱底刚刚好无压压力,则则在此段时间时间 内,木箱的运动动状态态可能为为( )A.加速下降 B.加速上升C.物块处块处 于失重状态态 D.物块处块处 于超重状态态【解析】选A、C。木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力,此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态。物块对箱底刚好无压力时,重力、弹簧弹力不变,其合力竖直向下,所以系统的加速度向下,物块处于失重状态

14、,可能加速下降,故A、C对。考点2 整体法和隔离法解决连连接体问题问题1.整体法的选选取原则则：若连连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间间的作用力,可以把它们们看成一个整体,分析整体受到的合外力,应应用牛顿顿第二定律求出加速度(或其他未知量)。2.隔离法的选选取原则则：若连连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统统内各物体之间间的作用力时时,就需要把物体从系统统中隔离出来,应应用牛顿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

15、。即“先整体求加速度,后隔离求内力”。若已知物体之间的作用力,则“先隔离求加速度,后整体求外力”。【典例2】(多选选)(2014江苏苏高考)如图图所示,A、B两物块块的质质量分别为别为 2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间间的动动摩擦因数为为,B与地面间间的动动摩擦因数为为 。最大静摩擦力等于滑动动摩擦力,重力加速度为为g。现对现对 A施加一水平拉力F,则则( )A.当F3mg时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过 g【解题题探究】(1)如A、B都相对对地面静止,如何选择选择 研究对对象?提示：由于A、B都相对地面静止,则可以以A、B整体为研究对象。(2)试试分析A、B发发生相对对滑动动的条件。提示：如果A、B发生相对滑动,则A、B之间的摩擦力应为滑动摩擦力,且aAaB。【解析】选B、C、D。A、B之间的最大静摩擦力为2mg,B物块与地面间的最大静摩擦力为 mg,故A、B整体分析,当F3mg时,A相对B滑动,C项正确。【易错提醒】(1)本题易把B与地面的最大静摩擦力误算为fB=mBg=mg。(2)本题中不易找出A、B发生相对滑动的条件,从而造成少选C或D。【总结总结 提升】涉及整体法和隔离法的具体类类型(1)通过过滑轮轮和绳绳的连连接体问题问题 ：若要