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1、第3讲,牛顿运动定律的运用,1超重和失重定义 (1)超重：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,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,超重和失,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：运动在水平和竖直方向正交分解时，只要加速度 具有向上的分量，物体就处于超重状态；只要加速度具有向下,的
2、分量，物体就处于失重状态,下,减速,加速,3超重和失重的本质,超重和失重本质上并不是物体受到的重力(实重)发生了变 化，而是物体在竖直方向上有加速度时，物体对支持物的压力 或对悬绳的拉力(视重)发生了变化，即看起来好像物体的重力 变了，但实际上物体的重力并没有发生变化,【基础检测】 (2015 年广东惠东高级中学月考)小敏随着十几个人一起乘 电梯上五楼，走进电梯时电梯没有显示超载，但电梯刚启动时 报警器却响了起来对这一现象的解释，下列说法正确的是,(,),A刚启动时，物体的加速度向下，人处于超重状态 B刚启动时，人所受的重力变大了 C刚启动时，人对电梯底板的压力大于底板对人的支持 力 D刚启动
3、时，人对电梯底板的压力变大了,解析：人随电梯一起加速上升，电梯刚启动时报警器却响 了起来，说明人和电梯的加速度向上，合外力向上，电梯和人 处于超重的状态所以人对电梯底板的压力变大了，故 D 正确,答案：D,考点1 超重和失重 典例剖析 例 1：(多选)如图 3-3-1 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向下,D乘客一定处在超重状态,图 3-3-1,思维点拨：弹簧的伸长量变大，说明弹簧的弹力变大，从 而判断出小铁球所受
4、的合外力向上、加速度方向向上 解析：电梯静止时，弹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，小铁球所受的 合外力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态但 电梯可能是加速向上运动，也可能是减速向下运动,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，判断物体处于超重或失重状态是看 加速度方向如何，而不是看速度方向如何,【考点练透】 1(2015 年甘肃一模)将地面上静止的货物竖直向上吊起， 货物由地面运动至最高点的过程中，v-t 图象如图 3-3-2 所示，,以下判断正
5、确的是(,),图 3-3-2 A前 3 s 内货物处于失重状态 B最后 2 s 内货物只受重力作用 C前 3 s 内平均速度小于最后 2 s 内的平均速度 D最后 2 s 的过程中货物的机械能增加 答案：D,2(2015 年贵州五校联考)如图 3-3-3 所示，与轻绳相连的 物体 A 和 B 跨过定滑轮，质量 mAmB，A 由静止释放，不计绳,),与滑轮间的摩擦，则在 A 向上运动的过程中，轻绳的拉力( 图 3-3-3,ATmAg CTmBg,BTmAg DTmBg,解析：物体 A 向上加速运动，物体 B 向下加速运动，因此 A 处于超重状态，TmAg，B 处于失重状态，TmBg，故 B 正确
6、 答案：B,考点2 动力学多过程分析,对一个复杂的物理过程，我们常常分解成几个简单的有规 律的子过程，并找出子过程之间的相互联系和制约条件认清 每个子过程的运动性质，再选取合适的物理规律，列方程求解,典例剖析,例 2：(2015 年河北正定中学月考)如图 3-3-4 所示，一水平 传送带以 2.0 m/s 的速度顺时针传动，水平部分长为 2.0 m其 右端与一倾角为37的光滑斜面平滑相连，斜面长为0.4 m， 一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最左端，已知物 块与传送带间动摩擦因数0.2, 试问：,(1)物块能否到达斜面顶端？若能则说明理由，若不能则求,出物块沿斜面上升的最大距离,(2)
7、物块从出发到 9.5 s 末通过的路程(sin 370.6，g 取,10 m/s2),图 3-3-4,解：(1)物块在传送带上先做匀加速直线运动 mgma1,所以在到达传送带右端前物块已匀速 物块以 v0 速度滑上斜面 mgsin ma2 物块速度为零时上升的距离,由于 s20.4 m，所以物块未到达斜面的最高点,2s1 Ls1,2v0 2,(2)物块从开始到第一次到达传送带右端所用时间,t1,v0 v0,1.5 s,物块在斜面上往返一次时间,t2, s a2 3,物块再次滑到传送带上速度仍为 v0，方向向左 mgma3 a32 m/s2 向左端发生的最大位移,s，在斜面上匀加速下降 s 后回
8、到传送带，,物块运动的全过程为：先匀加还1 s，再匀速运动0.5 s，在,斜面上匀减速上升,1 3,再经过 1 s 速度减为零，然后加速 1 s 运动到斜面底端如此往,复，周期为,8 3,s，由第一次到达斜面底端算起，还剩 8 s，恰好,完成三个周期，所以 sL6(s2s3)10 m.,1 3,备考策略：多过程问题往往是求解整个过程中的某一个物 理量，可能是力学量，也可能是运动学的量，关键是要对物体 的受力情况和运动过程有比较清晰的分析，画出运动过程示意 图，结合牛顿第二定律建立方程求解,【考点练透】,3(2015 年宁夏银川校级一模)如图 3-3-5 所示，水平绷紧 的传送带 AB 长 L6
9、 m，始终以恒定速率 v14 m/s 运行初速 度大小为 v26 m/s 的小物块(可视为质点)从与传送带等高的光 滑水平地面上经 A 点滑上传送带小物块 m1 kg，物块与传 送带间的动摩擦因数0.4，g 取 10 m/s2.,求：(1)小物块能否到达 B 点，计算分析说明,(2)小物块在传送带上运动时，摩擦力产生的热量为多少？,图 3-3-5,解：(1)不能，因为小物块在水平方向受到摩擦力的作用， 有 fmg，,速度等于传送带速度 v1 时，经历的时间,t,v1v2 a,2.5 s，,传送带的位移 sv1t42.5 m10 m， 小物块相对于传送带的位移 xs(xx)10(4.52) m1
10、2.5 m 小物块在传送带上运动时，因相互摩擦产生的热量为 Qfx0.410112.5 J50 J.,4(多选，2015 年江苏徐州质检)如图 3-3-6 所示，一足够 长的木板静止在粗糙的水平面上，t0 时刻滑块从板的左端以 速度 v0 水平向右滑行，木板与滑块间存在摩擦，且最大静摩擦 力等于滑动摩擦力滑块的 v-t 图象可能是下列各图所示中的,(,),图 3-3-6,A C,B D,答案：BD,解析：设滑块质量为m，木板质量为M，滑块与木板间的动摩擦因数为1，木板与地面间的动摩擦因数为2，若有1mg2(Mm)g，则滑块滑上木板后向右匀减速运动，加速度a11g，木板不动，选项D正确；若有：1
11、mg2(Mm)g，则滑块滑上木板后向右匀减速运动，加速度为a11g，木板向右匀加速运动，当二者同速后，一起以a22g的加速度匀减速到停止，因a1a2，故选项B正确,考点3 牛顿第二定律与图象相结合,对物理图象分析,1看清坐标轴所表示的物理量及单位，分析图象与横、纵 轴交点的意义，图象斜率的意义和图象与横、纵轴所围面积的 含义,2分析图象问题，常常结合横、纵轴物理量间的函数关系,来进行分析,重点归纳,典例剖析,例 3：(2015年吉林摸底)如图 3-3-7 甲所示，质量为M1 kg 的木板静止在粗糙的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数 10.1，在木板的左端放置一个质量为 m1 kg，大小可忽
12、略 的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数20.4，g 取 10 m/s2，试 求：,(1)若木板长 L1 m，在铁块上加一个水平向右的恒力 F,8 N，经过多长时间铁块运动到木板右端；,(2)若在铁块上加一个大小从零开始均匀增加的水平向右 的力 F，通过分析和计算后，请在图乙中画出铁块受到木板的 摩擦力 f2 随拉力 F 大小变化的图象(设木板足够长),甲,乙,图 3-3-7,设经过时间 t 铁块运动到木板的右端，则有,解得 t1 s. (2)当 F1(mgMg)2 N 时，M、m 相对静止且对地 静止，f2F.,F1(Mm)g F,设 FF1 时，M、m 恰保持相对静止， 此时系统的加速度 aa
13、22 m/s2 以系统为研究对象，根据牛顿第二定律有 F11(Mm)g(Mm)a 解得 F16 N 所以，当 2 NF6 N 时，M、m 相对静止，系统向右做,匀加速运动，其加速度 a,Mm 2, 1，,以 M 为研究对象，根据牛顿第二定律有,f21(Mm)gMa，,当 F6 N，M、m 发生相对运动，f22mg4 N 故画出 f2 随拉力 F 大小变化的图象如图 3-3-8 所示,图 3-3-8,【考点练透】 5(多选)如图 3-3-9 所示，足够长的传送带与水平面夹角 为，以速度 v0 逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一 个质量为 m 的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数 ,),ta
14、n ，则图中能客观地反映小木块的运动情况的是( 图 3-3-9,A C,B D,解析：小木块刚放上之后的一段时间内所受摩擦力沿斜面向 下，由牛顿第二定律可得mgsin mgcos ma1，小木块 与传送带同速后，因tan ，小木块将继续向下加速运动， 此时有 mgsin mgcos ma2，有 a1a2 故 B、D 正确， A、C错误,答案：BD,6(2015 年山东潍坊一中检测)一小物块随足够长的水平传 送带一起运动，被一水平向左飞行的子弹击中并从物块中穿过， 如图 3-3-10 甲所示固定在传送带右端的位移传感器记录了小 物块被击中后的位移 x 随时间的变化关系如图乙所示(图象前 3 s
15、内为二次函数，34.5 s 内为一次函数，取向左运动的方向 为正方向)已知传送带的速度 v1保持不变，g取10 m/s2.,甲,乙,图 3-3-10,(1)求传送带速度 v1 的大小,(2)求 0 时刻物块速度 v0 的大小,(3)在图 3-3-11 中画出物块对应的 v-t 图象,图 3-3-11,解：(1)由 x-t 的图象可知，物块被击穿后，先向左减速，,2 m/s，以后随传送带一起做匀速运动 (2)23 s 内，物块向右匀加速运动，加速度大小 ag， v1at1 02 s 内，物块向左匀减速运动，加速度大小 ag 解得 0 时刻物块的速度 v0at24 m/s.,(3)根据 x-t 的图象分析得到的运动规律用 v-t 图象画出如图,D21 所示,图 D21,模型,连接体模型,1连接体概述 两个或两个以上的物体以轻绳、轻杆、轻弹簧等连接在一 起，或是多个物体直接叠放或是并排在一起的物体系统就是连 接体如图 3-3-12 所示 图 3-3-12,2问题分类,(1)已知外力求内力(先整体后隔
