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1、第三节牛顿运动定律的综合应用第三节牛顿运动定律的综合应用 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究第第三三节节牛牛顿顿运运动动定定律律的的综综合合应应用用基础知识梳理基础知识梳理知能优化演练知能优化演练一、超重和失重一、超重和失重1超重超重(1)物体对水平支持物的压力物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力或对竖直悬线的拉力)_物体所受重力的情况称为超重现象物体所受重力的情况称为超重现象(2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度的加速度2失重失重(1)物体对水平支持物的压力物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力或对竖直悬线的拉力)_物体所受重力的情况称为失重现象物体所受
2、重力的情况称为失重现象(2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度的加速度基础知识梳理基础知识梳理大于大于向上向上小于小于向下向下3完全失重完全失重物体对水平支持物的压力物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力或对竖直悬挂物的拉力) _的情况称为完全失重现象的情况称为完全失重现象4视重视重当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹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示数称为视重视重大小等于秤簧测力计或台秤的示数称为视重视重大小等于秤所受的拉力或压力所受的拉力或压力为零为零特别提示：特别提示：(1)物体超重或失重时，所受重力并没有物体超重或失重时，所受重力并
3、没有变化变化(2)物体是处于超重状态还是失重状态，与物体的速物体是处于超重状态还是失重状态，与物体的速度没有关系度没有关系二、整体法与隔离法二、整体法与隔离法1整体法整体法当系统中各物体的当系统中各物体的_相同时，我们可以把系相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的于各物体的_，当整体受到的外力已知时，当整体受到的外力已知时，可用可用_求出整体的加速度求出整体的加速度2隔离法隔离法从研究的方便出发，当求解系统内物体间从研究的方便出发，当求解系统内物体间_时，常把物体从系统中时，常把物体从系统中“_”出来，出来，进行分
4、析，依据牛顿第二定律列方程进行分析，依据牛顿第二定律列方程加速度加速度质量之和质量之和牛顿第二定律牛顿第二定律相互作用力相互作用力隔离隔离3外力和内力外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体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的作用力，这些力是该系统受到的_，而系统，而系统内各物体间的相互作用力为内各物体间的相互作用力为_应用牛顿第二应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来作为研究对象，则作为研究对象，则_将转换为隔离体的将转换为隔离体的_外力外力内力内力内力内力外力外力一、对超重和失重
5、的理解一、对超重和失重的理解1当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重力并没有变化所谓力并没有变化所谓“超超”和和“失失”，是指视重，是指视重，“超超”和和“失失”的大小取决于物体的质量和物体在的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的加速度竖直方向的加速度2物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还是向下是向上还是向下课堂互动讲练课堂互动讲练3完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动，只完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动，只
6、要物体具有竖直向下的等于要物体具有竖直向下的等于g的加速度就处于完全的加速度就处于完全失重状态例如：不计空气阻力的各种抛体运动，失重状态例如：不计空气阻力的各种抛体运动，环绕地球做匀速圆周运动的卫星等，都处于完全失环绕地球做匀速圆周运动的卫星等，都处于完全失重状态重状态在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都不在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都不存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱不产生压强，在液体中的物体不受浮力等等不产生压强，在液体中的物体不受浮
7、力等等特别提醒：特别提醒：(1)由物体处于失重或超重状态，可判断由物体处于失重或超重状态，可判断加速度的方向为向下或向上，但并不能确定物体的加速度的方向为向下或向上，但并不能确定物体的速度方向速度方向(2)当物体出现超重或失重时，物体的加速度不一定当物体出现超重或失重时，物体的加速度不一定沿竖直方向，但加速度一定有竖直方向的分量沿竖直方向，但加速度一定有竖直方向的分量(3)如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加速，此时可考虑整体质心加速度的方向，来判断系速，此时可考虑整体质心加速度的方向，来判断系统是处于失重还是超重统是处于失重还是超重即时应用即时
8、应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1. (2011年广东深圳模拟年广东深圳模拟)如图如图331所示，轻质弹所示，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小，这一现象表明比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明()图图331A电梯一定是在下降电梯一定是在下降B电梯一定是在上升电梯一定是在上升C电梯的加速度方向一定是向上电梯的加速度方向一定是向上D乘客一定处在失重状态乘客一定处在失重状态解析：解析：选选D.电梯静止时，弹簧的拉力和重
9、力相等电梯静止时，弹簧的拉力和重力相等现在，弹簧的伸长量变小，则弹簧的拉力减小，小现在，弹簧的伸长量变小，则弹簧的拉力减小，小铁球的合力方向向下，加速度向下，小铁球处于失铁球的合力方向向下，加速度向下，小铁球处于失重状态但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，重状态但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，故选故选D.二、整体法与隔离法选取的原则二、整体法与隔离法选取的原则系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题，系统内物体的加速度可以相同，也可以不的问题，系统内物体的加速度可以相同，也可以不相同，对该类问题处理方法如下：相同，对该类问题处理方法
10、如下：1隔离法的选取隔离法的选取(1)适用情况：若系统内各物体的加速度不相同，且适用情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力需要求物体之间的作用力(2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握析的基础，应重点掌握2整体法的选取整体法的选取(1)适用情况：若系统内各物体具有相同的加速度，适用情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且不需要求物
11、体之间的作用力且不需要求物体之间的作用力(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成当成一个质点一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：若系统内各物整体法、隔离法交替运用原则：若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，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合适的研究对象，应用牛顿第
12、二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力先整体求加速度，后隔离求内力”特别提醒：特别提醒：运用整体法分析问题时，系统内各物体运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解应采用隔离法求解即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2. (2011年黑龙江适应性测试年黑龙江适应性测试)如图如图332所示，一所示，一个箱子中放有一物体，已知静止时物体对下底面的个箱子中放有一物体，已知静止时物体对下底面的
13、压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚好接压力等于物体的重力，且物体与箱子上表面刚好接触现将箱子以初速度触现将箱子以初速度v0竖直向上抛出，已知箱子竖直向上抛出，已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正比，且箱子运所受空气阻力与箱子运动的速率成正比，且箱子运动过程中始终保持图示姿态则下列说法正确的是动过程中始终保持图示姿态则下列说法正确的是()图图332A上升过程中，物体对箱子的下底面有压力，且上升过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力越来越小压力越来越小B上升过程中，物体对箱子的上底面有压力，且上升过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力越来越大压力越来越大C下降过程中，物体对箱子的下底
14、面有压力，且下降过程中，物体对箱子的下底面有压力，且压力可能越来越大压力可能越来越大D下降过程中，物体对箱子的上底面有压力，且下降过程中，物体对箱子的上底面有压力，且压力可能越来越小压力可能越来越小mgFNma，则，则FNmamg，而，而a减小，则减小，则FN减减小，所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压小，所以上升过程中物体对箱子上底面有压力且压力越来越小；同理，当箱子和物体下降时，物体对力越来越小；同理，当箱子和物体下降时，物体对箱子下底面有压力且压力越来越大故本题选箱子下底面有压力且压力越来越大故本题选C. (2009年高考广东卷改编年高考广东卷改编)某人在地面上用弹簧某人在地面上用弹
15、簧测力计称得其体重为测力计称得其体重为490 N他将弹簧测力计移至他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，电梯内称其体重，t0至至t3时间段内，弹簧测力计的示时间段内，弹簧测力计的示数如图数如图333所示，电梯运行的所示，电梯运行的vt图可能是图可能是(取取电梯向上运动的方向为正电梯向上运动的方向为正)()超、失重现象的分析超、失重现象的分析例例例例1 1图图333经典题型探究经典题型探究图图334【答案答案】A变式训练变式训练1在升降电梯内的地面上放一体重计，在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为为50 kg，电梯
16、运动过程中，某一段时间内晓敏同学，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发现体重计示数如图335所示在这段时间内所示在这段时间内下列说法中正确的是下列说法中正确的是()图图335A晓敏同学所受的重力变小了晓敏同学所受的重力变小了B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力力C电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动D电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下，方向一定竖直向下解析：解析：选选D.体重计示数变小了，说明该同学处于失体重计示数变小了，说明该同学处于失重状态，但所受重力并不变小，重状态，但所受重力并不变小，
17、A错；压力与支持错；压力与支持力是一对相互作用力，大小相等，力是一对相互作用力，大小相等，B错；电梯的加错；电梯的加速度一定向下，但不一定向下运动，速度一定向下，但不一定向下运动，C错；由牛顿错；由牛顿第二定律可知第二定律可知D对对 (2011年铜陵模拟年铜陵模拟)如图如图336所示，质量为所示，质量为M的木板可沿倾角为的木板可沿倾角为的光滑斜面下滑，木板上站着的光滑斜面下滑，木板上站着一个质量为一个质量为m的人，问：的人，问：动力学中的连接体问题动力学中的连接体问题例例例例2 2图图336(1)为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加为了保持木板与斜面相对静止，计算人运动的加速度？速度？(
18、2)为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度为了保持人与斜面相对静止，木板运动的加速度是多少？是多少？【解析解析】(1)为了使木板与斜面保持相对静止，必为了使木板与斜面保持相对静止，必须满足木板在斜面上的合力为零，所以人施于木板须满足木板在斜面上的合力为零，所以人施于木板的摩擦力的摩擦力F应沿斜面向上，故人应加速向下跑现应沿斜面向上，故人应加速向下跑现分别对人和木板应用牛顿第二定律：分别对人和木板应用牛顿第二定律：对木板受力分析如图对木板受力分析如图337所示：所示：图图337沿斜面方向有：沿斜面方向有：MgsinF0对人受力分析如图对人受力分析如图338所示：所示：图图338【答案答案】见
19、解析见解析【规律总结规律总结】加速度相同的连接体问题，即可以加速度相同的连接体问题，即可以用隔离法也可以用整体法解决；加速度不同的连接用隔离法也可以用整体法解决；加速度不同的连接体问题只能用隔离法来研究体问题只能用隔离法来研究 变式训练变式训练2在粗糙水平面上放着一个三角形木块在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为，在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和和m2的的两个物体，两个物体，m1m2，如图，如图339所示，若三角形木所示，若三角形木块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块和两物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块块()图图339A有摩擦力的
20、作用，摩擦力的方向水平向右有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右B有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左C有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能确定，因因m1、m2、1、2的数值均未给出的数值均未给出D以上结论都不对以上结论都不对解析：解析：选选D.采用整体法因为三个物体均处于静止采用整体法因为三个物体均处于静止状态，所以状态，所以a0，因此三角形木块在水平方向上不，因此三角形木块在水平方向上不受力故选受力故选D. (满分样板满分样板16分分)如图如图3310所示，质量所示，质量m1 kg的物块放在倾角为的物块放在倾角为的斜面
21、上，斜面体质量的斜面上，斜面体质量M2 kg，斜面与物块间的动摩擦因数，斜面与物块间的动摩擦因数0.2，地面，地面光滑，光滑，37.现对斜面体施加一水平推力现对斜面体施加一水平推力F，要使，要使物块相对斜面静止，力物块相对斜面静止，力F应为多大？应为多大？(设物块与斜面设物块与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取取10 m/s2)动力学中的临界问题分析动力学中的临界问题分析例例例例3 3图图3310【思路点拨思路点拨】用极限法把用极限法把F推向两个极端来分析：推向两个极端来分析：当当F较小较小(趋近于趋近于0)时，由于时，由于tan，因此，物块将，因此，物块将沿
22、斜面加速下滑；若沿斜面加速下滑；若F较大较大(足够大足够大)时，物块将相对时，物块将相对斜面向上滑因此斜面向上滑因此F不能太小，也不能太大，不能太小，也不能太大，F的取的取值有一个范围值有一个范围解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)设物块处于相对斜面下滑的临界状态设物块处于相对斜面下滑的临界状态(物块恰好物块恰好不下滑不下滑)时推力为时推力为F1.此时物块受力如图此时物块受力如图3311甲甲所示取加速度所示取加速度a1方向为方向为x轴正方向，对轴正方向，对m有：有：图图3311x方向：方向：FN1sinFN1cosma1(2分分)y方向：方向：FN1c
23、osFN1sinmg0(2分分)解解两式得：两式得：a14.78 m/s2(2分分)对整体有：对整体有：F1(Mm)a1，得，得F114.34 N(2分分)(2)设物块处于相对斜面向上滑的临界状态设物块处于相对斜面向上滑的临界状态(物块恰物块恰好不上滑好不上滑)时推力为时推力为F2，此时物块受力如图乙所示，此时物块受力如图乙所示取加速度取加速度a2方向为方向为x轴正方向，对轴正方向，对m有：有：【规律总结规律总结】题中出现题中出现“最大最大”、“最小最小”、“刚好刚好”等词语时，往往会出现临界现象，此时要采等词语时，往往会出现临界现象，此时要采用极限分析法，看物体有不同的加速度时，会有哪用极限分析法，看物体有不同的加速度时，会有哪些现象发生，从而找出临界点，求出临界条件些现象发生，从而找出临界点，求出临界条件本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用
