《高中物理3.3《牛顿运动定律的综合应用》课件（教科版必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理3.3《牛顿运动定律的综合应用》课件（教科版必修1）（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 牛顿运动定律的综合应用考点考点1 1 超重和失重超重和失重1.1.视重视重(1)(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计或台秤的_称为视重称为视重. .(2)(2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的视重大小等于弹簧测力计所受物体的_或台秤所受或台秤所受物体的物体的_._.示数示数压力压力拉力拉力2.2.超重、失重和完全失重比较超重、失重和完全失重比较超重现象超重现象 失重现象失重现象 完全失重完全失重 概念概念 产生产生条件条件 原原理式理式 运动运动状态状态 物体对支持物的物体对支持物的压力（或对悬挂压力（或
2、对悬挂物的拉力）物的拉力）_物体所受重力的物体所受重力的现象现象 物体对支持物的物体对支持物的压力（或对悬挂压力（或对悬挂物的拉力）物的拉力）_物体所受重力的物体所受重力的现象现象物体对支持物物体对支持物的压力（或对的压力（或对悬挂物的拉悬挂物的拉力）力）_零零的现象的现象 物体的加速度方物体的加速度方向向_ _ 物体的加速度方物体的加速度方向向_ _ 物体的加速度方物体的加速度方向向_，大，大小小_F-mg=maF-mg=maF=m(g+a) F=m(g+a) mg-F=mamg-F=maF=m(g-a)F=m(g-a) mg-F=mamg-F=maF=0F=0 加速上升或加速上升或_ _
3、加速下降或加速下降或_ _ 以以a=ga=g加加速速下下降降或或减速上升减速上升 大于大于 小于小于 等于等于 竖直向上竖直向上 竖直向下竖直向下 竖直向下竖直向下 a=g a=g 减速下降减速下降 减速上升减速上升 1.1.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向上有分量, ,物体就会处于超重或失重状态物体就会处于超重或失重状态2.2.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
4、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( (或对悬挂物的拉或对悬挂物的拉力力) )发生变化发生变化3.3.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，弹簧测力计的示数个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为
5、为10 N10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为示数变为8 N8 N，关于电梯的运动，关于电梯的运动( (如图所示如图所示) )，以下说，以下说法正确的是法正确的是(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)( )( )A.A.电梯可能向上加速运动电梯可能向上加速运动, , 加速度大小为加速度大小为4 m/s4 m/s2 2B.B.电梯可能向下加速运动电梯可能向下加速运动, , 加速度大小为加速度大小为4 m/s4 m/s2 2C.C.电梯可能向上减速运动电梯可能向上减速运动, , 加速度大小为加速度大小为2 m/s2 m/s2 2 D.D
6、.电梯可能向下减速运动电梯可能向下减速运动, , 加速度大小为加速度大小为2 m/s2 m/s2 2【解析解析】选选C.C.电梯匀速运动时，对重物由平衡条件得电梯匀速运动时，对重物由平衡条件得mg=F,m=mg=F,m=1 kg1 kg，当弹簧测力计的示数变为，当弹簧测力计的示数变为8 N8 N时，对重物由牛顿第二定时，对重物由牛顿第二定律得律得mg-F=mamg-F=ma，得，得a=2 m/sa=2 m/s2 2, ,加速度方向向下，其运动情况可加速度方向向下，其运动情况可能向上减速或向下加速，故只有能向上减速或向下加速，故只有C C正确正确. .考点考点2 2 牛顿运动定律的应用牛顿运动定
7、律的应用1.1.整体法整体法当连接体内当连接体内( (即系统内即系统内) )各物体的各物体的_相同时，可以把系统相同时，可以把系统内的所有物体看成内的所有物体看成_，分析其受力和运动情况，运用，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对牛顿第二定律对_列方程求解的方法列方程求解的方法. .2.2.隔离法隔离法当求系统内物体间当求系统内物体间_时，常把某个物体从系时，常把某个物体从系统中统中_出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对律对_出来的物体列方程求解的方法出来的物体列方程求解的方法. . 加速度加速度一个整体一个整体整体整体相互作用的内力相互
8、作用的内力隔离隔离隔离隔离1.1.整体法的选取原则整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度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且不需要求物体之间的作用力用力, ,可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力, ,应用牛应用牛顿第二定律求出加速度顿第二定律求出加速度( (或其他未知量或其他未知量).).2.2.隔离法的选取原则隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同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间的作用力时，就需要把物体从系
9、统中隔离出来, ,应用牛顿第二应用牛顿第二定律列方程求解定律列方程求解. .3.3.整体法、隔离法的交替运用整体法、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的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力. .即即“先整体求加速度，先整体求加速度，后隔离求内力后隔离求内力”. .(2012(2012沈阳模拟沈阳模拟) )如图所示，水平地面如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块上有
10、两块完全相同的木块A A、B B，在水平，在水平推力推力F F的作用下运动，用的作用下运动，用F FABAB代表代表A A、B B间间的相互作用力，则的相互作用力，则( )( )A.A.若地面是完全光滑的，若地面是完全光滑的，F FABAB=F=FB.B.若地面是完全光滑的，若地面是完全光滑的，F FABAB= =C.C.若地面是有摩擦的，若地面是有摩擦的，F FABAB=F=FD.D.若地面是有摩擦的，若地面是有摩擦的，F FABAB= =【解析解析】选选B B、D.D.地面光滑时，对地面光滑时，对A A、B B整体有整体有:F=2ma:F=2ma对对B B有：有：F FABAB=ma=ma
11、由以上两式得由以上两式得:F:FABAB= ,A= ,A错误，错误，B B正确正确. .地面有摩擦时，对地面有摩擦时，对A A、B B整体有：整体有：F-2mg=2maF-2mg=2ma对对B B有：有：F FABAB-mg=ma-mg=ma由以上两式得：由以上两式得：F FABAB= = ，C C错误，错误，D D正确正确. . 超重、失重的应用超重、失重的应用【例证例证1 1】在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓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，体重计示数为敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg50 kg，电梯运动过程中，电梯运动过程中，某一段
12、时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间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内下列说法中正确的是( )( )A.A.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.B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.C.电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动 D.D.电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5g/5，方向一定竖直向下，方向一定竖直向下【解题指南解题指南】解答本题时，应把握以下两点：解答本题时，应把握以下两点：(1)(1)体重计的示数等于其受到的压力所对应的质量，但并不一定体重计的示数
13、等于其受到的压力所对应的质量，但并不一定是人的质量是人的质量. .(2)(2)仅根据加速度的大小和方向无法判断物体的运动性质仅根据加速度的大小和方向无法判断物体的运动性质. .【自主解答自主解答】选选D.D.由题知体重计的示数为由题知体重计的示数为40 kg40 kg时，人对体重时，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，并没有变化，A A错；由牛顿第三定律知错；由牛顿第三定律知B B错；电梯具有向下的加错；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，速度，但不一定是向下运动，C C错；由牛顿第二定律错；由牛
14、顿第二定律mgmgN Nmama，可知，可知a= a= ，方向竖直向下，方向竖直向下,D,D对对. .【总结提升总结提升】超重和失重现象的判断超重和失重现象的判断“三三”技巧技巧1.1.从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力( (或支持力或支持力) )大于大于重力时，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零时处于完全失重状态. .2.2.从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重从加速度的角度判断，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
15、，向下的加速度为重状态，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力加速度时处于完全失重状态. .3.3.从速度变化角度判断从速度变化角度判断(1)(1)物体向上加速或向下减速时物体向上加速或向下减速时, ,超重超重; ;(2)(2)物体向下加速或向上减速时物体向下加速或向上减速时, ,失重失重. . 整体法、隔离法的灵活应用整体法、隔离法的灵活应用【例证例证2 2】在在20082008年北京残奥会开幕式上年北京残奥会开幕式上, ,运动员手拉绳索向上运动员手拉绳索向上攀登攀登, ,最终点燃了主火炬最终点燃了主火炬, ,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志与体现了残疾运
16、动员坚韧不拔的意志与自强不息的精神自强不息的精神. .为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用力作用力, ,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轮, ,一端挂一吊椅一端挂一吊椅, ,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住另一端被坐在吊椅上的运动员拉住, ,如图所示如图所示, ,设运动员的质量为设运动员的质量为65 kg,65 kg,吊椅的质量为吊椅的质量为15 kg,15 kg,不计定滑轮与绳不计定滑轮与绳子间的摩擦子间的摩擦, ,重力加速度取重力加速度取g=10 m/sg=10 m/s2 2,
17、,当运动员与吊椅一起正以当运动员与吊椅一起正以加速度加速度a=1 m/sa=1 m/s2 2上升时上升时, ,试求试求: :(1)(1)运动员竖直向下拉绳的力运动员竖直向下拉绳的力; ;(2)(2)运动员对吊椅的压力运动员对吊椅的压力. .【解题指南解题指南】解答本题可以整体法与隔离法交叉运用解答本题可以整体法与隔离法交叉运用, ,也可选用也可选用隔离法隔离法, ,利用牛顿运动定律列方程求解利用牛顿运动定律列方程求解. .【自主解答自主解答】解法一解法一:(:(整体法与隔离法的交叉运用整体法与隔离法的交叉运用) )(1)(1)设运动员受到绳向上的拉力为设运动员受到绳向上的拉力为F,F,由于跨过
18、定滑轮由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等的两段绳子拉力相等, ,吊椅受到绳的拉力也是吊椅受到绳的拉力也是F,F,对运对运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示, ,则有则有: :2F-(m2F-(m人人+m+m椅椅)g=(m)g=(m人人+m+m椅椅)a )a 得得F=440 NF=440 N由牛顿第三定律由牛顿第三定律, ,运动员竖直向下拉绳的力运动员竖直向下拉绳的力F=F=440 N.F=F=440 N.(2)(2)设吊椅对运动员的支持力为设吊椅对运动员的支持力为N,N,对运动员进行对运动员进行受力分析如图乙所示受力分析如图乙所示, ,则有则有: :F+N-
19、mF+N-m人人g=mg=m人人a a N=275 NN=275 N由牛顿第三定律由牛顿第三定律, ,运动员对吊椅的压力为运动员对吊椅的压力为N=N=275 NN=N=275 N解法二解法二:(:(隔离法隔离法) )设运动员和吊椅的质量分别为设运动员和吊椅的质量分别为M M和和m,m,绳对运动员的拉力大小为绳对运动员的拉力大小为F,F,吊椅对运动员的支持力为吊椅对运动员的支持力为N,N,运动员对吊椅的压力大小为运动员对吊椅的压力大小为N,N,分分别以运动员和吊椅为研究对象别以运动员和吊椅为研究对象, ,根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有F+N-Mg=Ma F+N-Mg=Ma F-N-mg=m
20、a F-N-mg=ma 根据牛顿第三定律有根据牛顿第三定律有N=NN=N 解解得得F=440 N,N=275 NF=440 N,N=275 N根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律, ,运动员竖直向下的拉力为运动员竖直向下的拉力为F=F=440 N.F=F=440 N.答案：答案：(1)440 N (2)275 N(1)440 N (2)275 N【总结提升总结提升】整体法与隔离法常涉及的问题类型整体法与隔离法常涉及的问题类型1.1.涉及隔离法与整体法的具体问题类型涉及隔离法与整体法的具体问题类型(1)(1)涉及滑轮的问题涉及滑轮的问题若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若要求绳的拉力，一般都必须采
21、用隔离法. .本例中本例中, ,绳跨过定滑绳跨过定滑轮，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，故采用隔离法离法. .(2)(2)水平面上的连接体问题水平面上的连接体问题这类问题一般多是连接体这类问题一般多是连接体( (系统系统) )各物体保持相对静止，即具各物体保持相对静止，即具有相同的加速度有相同的加速度. .解题时，一般采用先整体、后隔离的方法解题时，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正交分解力，或者
22、正交分解加速度. .(3)(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题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，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解题时一般采用隔离法分析. .2.2.解决这类问题的关键解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各个物体之间哪正确地选取研究对象是解题的首要环节，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速度, ,然后根据牛顿运动定律列方程求解然后根据牛顿运动定律列方程求解
23、. . 应用牛顿运动定律解决多过程问题应用牛顿运动定律解决多过程问题【例证例证3 3】(2011(2011江苏高考江苏高考)(16)(16分分) )如图所示，长为如图所示，长为L L，内壁光，内壁光滑的直管与水平地面成滑的直管与水平地面成3030角固定放置，将一质量为角固定放置，将一质量为m m的小球固的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=kmM=km的小物块相的小物块相连，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，通过管口的转向装置后做落地静止不
24、动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球的转向过程中速率不变平抛运动，小球的转向过程中速率不变( (重力加速度为重力加速度为g).g).(1)(1)求小物块下落过程中的加速度大小求小物块下落过程中的加速度大小; ;(2)(2)求小球从管口抛出时的速度大小；求小球从管口抛出时的速度大小；(3)(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于试证明小球平抛运动的水平位移总小于【解题指南解题指南】解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：(1)(1)明确小物块的受力情况，由牛顿第二定律列方程明确小物块的受力情况，由牛顿第二定律列方程. .(2)(2)结合牛顿第二定律和运动学公
25、式求小球速度结合牛顿第二定律和运动学公式求小球速度. .(3)(3)根据平抛运动的规律进行分析根据平抛运动的规律进行分析. .【规范解答规范解答】(1)(1)设细线中的张力为设细线中的张力为F FT T, ,根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律Mg-FMg-FT T=Ma (2=Ma (2分分) )F FT T-mgsin30-mgsin30=ma (2=ma (2分分) )且且M=kmM=km联立解得联立解得a= (1a= (1分分) )(2)(2)设设M M落地时的速度大小为落地时的速度大小为v,mv,m射出管口时速度大小为射出管口时速度大小为v v0 0，M M落落地后地后m m的加速度大小
26、为的加速度大小为a a0 0，根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律-mgsin30-mgsin30=ma=ma0 0 (2(2分分) )由匀变速直线运动规律知由匀变速直线运动规律知v v2 2=2aLsin30=2aLsin30 (1 (1分分) ) v v0 02 2-v-v2 2=2a=2a0 0L(1-sin30L(1-sin30) (2) (2分分) )联立解得联立解得v v0 0= (2= (2分分) )(3)(3)由平抛运动规律由平抛运动规律x=vx=v0 0t,Lsin30t,Lsin30= gt= gt2 2 (2(2分分) )解得解得 (1(1分分) )则则x x 得证得证 (1
27、(1分分) )答案：答案：(1) (2) (1) (2) (3)(3)见规范解答见规范解答【总结提升总结提升】处理多过程问题时应注意的两个问题处理多过程问题时应注意的两个问题1.1.任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成，任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成，上一过程的末是下一过程的初，对每一个过程分析后上一过程的末是下一过程的初，对每一个过程分析后, ,列方程列方程, ,联立求解联立求解2.2.注意两个过程的连接处，加速度可能突变，但速度不会突变，注意两个过程的连接处，加速度可能突变，但速度不会突变，速度是联系前后两个阶段的桥梁速度是联系前后两个阶段的桥梁. .如本
28、题中的小球先做匀减速运如本题中的小球先做匀减速运动到管口，后做平抛运动动到管口，后做平抛运动考查内容考查内容 牛顿运动定律中的图像问题牛顿运动定律中的图像问题【例证例证】总质量为总质量为80 kg80 kg的跳伞运动员从离地的跳伞运动员从离地500 m500 m的直升机上的直升机上跳下，经过跳下，经过2 s2 s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的v-tv-t图像，试根据图像，求：图像，试根据图像，求：(1)t(1)t1 11 s1 s时运动员的加速度和所受阻力的大小；时运动员的加速度和所受阻力的大小；(2)(2)估算估算14 s14 s内运动员
29、下落的高度；内运动员下落的高度；(3)(3)估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间. .【规范解答规范解答】(1)(1)从题图中可以看出，在从题图中可以看出，在t t2 22 s2 s内运动员做匀内运动员做匀加速运动，其加速度大小为加速运动，其加速度大小为a= m/sa= m/s2 2=8 m/s=8 m/s2 2设此过程中运动员受到的阻力大小为设此过程中运动员受到的阻力大小为F Ff f，根据牛顿第二定律，根据牛顿第二定律，有有mgmgF Ff fmama得得F Ff f=m(g=m(ga)a)8080(10(108)N8)N160 N160 N(2)(2)
30、从题图中估算得出运动员在从题图中估算得出运动员在14 s14 s内下落了内下落了39.539.52 22 m2 m158 m.158 m.(3)14 s(3)14 s后运动员做匀速运动的时间为后运动员做匀速运动的时间为t= s=57 st= s=57 s运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间运动员从飞机上跳下到着地需要的总时间t t总总=t=t1414+t=(14+57)s=71 s+t=(14+57)s=71 s答案：答案：(1)8 m/s(1)8 m/s2 2 160 N (2)158 m (3)71 s160 N (2)158 m (3)71 s动力学中的临界极值问题动力学中的临界极值问题
31、 在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大最大”、“最小最小”、“刚好刚好”等词语时，往往会有临界现象，等词语时，往往会有临界现象，此时要采用假设法或极限分析法，看物体以不同的加速度运动此时要采用假设法或极限分析法，看物体以不同的加速度运动时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件. . 一、动力学中的典型临界问题一、动力学中的典型临界问题 1.1.接触与脱离的临界
32、条件：两物体相接触或脱离，临界条接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力件是：弹力N=0N=0 2. 2.相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值最大值 3.3.绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是：最大张力，
33、绳子松弛的临界条件是：T=0T=0 4. 4.加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度速度. .当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值. . 二、解题策略二、解题策略 解决此类问
34、题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过解决此类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，要特别注意可能出程，从而找出临界条件或达到极值的条件，要特别注意可能出现的多种情况现的多种情况. .【典题例证典题例证】如图所示，质量为如图所示，质量为m=1 kgm=1 kg的物块放在倾角为的物块放在倾角为=37 =37 的斜面体上，斜面质量为的斜面体上，斜面质量为M=2 kgM=2 kg，斜面与物块间的动，斜面与物块间的动摩擦因数为摩擦因数为=0.2=0.2，地面光滑，现对斜面体施一水平推力，地面光滑，现对斜面体施一水平推力F F，要，要使物块使物块m m相对斜面
35、静止，试确定推力相对斜面静止，试确定推力F F的取值范围的取值范围.(g=10 m/s.(g=10 m/s2 2 ) )【命题探究命题探究】此题有两个临界条件，当推力此题有两个临界条件，当推力F F较小时，物块有相较小时，物块有相对斜面向下运动的可能性，此时物块受到的摩擦力沿斜面向上；对斜面向下运动的可能性，此时物块受到的摩擦力沿斜面向上；当推力当推力F F较大时，物块有相对斜面向上运动的可能性，此时物块较大时，物块有相对斜面向上运动的可能性，此时物块受到的摩擦力沿斜面向下受到的摩擦力沿斜面向下. .找准临界状态是求解此题的关键找准临界状态是求解此题的关键. .【深度剖析深度剖析】(1)(1)
36、设物块处于相对斜面向下滑动的临界状态时的设物块处于相对斜面向下滑动的临界状态时的推力为推力为F F1 1，此时物块受力如图所示，取加速度的方向为，此时物块受力如图所示，取加速度的方向为x x轴正方轴正方向向. .对物块分析，在水平方向有对物块分析，在水平方向有Nsin-Ncos=maNsin-Ncos=ma1 1竖直方向有竖直方向有Ncos+Nsin-mg=0Ncos+Nsin-mg=0对整体有对整体有F F1 1=(M+m)a=(M+m)a1 1代入数值得代入数值得a a1 1=4.8 m/s=4.8 m/s2 2，F F1 1=14.4 N=14.4 N(2)(2)设物块处于相对斜面向上滑
37、动的临界状态时的推力为设物块处于相对斜面向上滑动的临界状态时的推力为F F2 2，对，对物块分析，在水平方向有物块分析，在水平方向有Nsin+Ncos=maNsin+Ncos=ma2 2, ,竖直方向有竖直方向有Ncos-Nsin-mg=0Ncos-Nsin-mg=0，对整体有对整体有F F2 2=(M+m)a=(M+m)a2 2代入数值得代入数值得a a2 2=11.2 m/s=11.2 m/s2 2,F,F2 2=33.6 N=33.6 N综上所述可知推力综上所述可知推力F F的取值范围为：的取值范围为：14.4 NF33.6 N14.4 NF33.6 N 1.1.在第在第1111届全运会
38、上，福建女选手郑幸娟以届全运会上，福建女选手郑幸娟以“背越式背越式”成功地成功地跳过了跳过了1.95 m1.95 m的高度，成为全国冠军，若不计空气阻力，则下的高度，成为全国冠军，若不计空气阻力，则下列说法正确的是列说法正确的是( )( )A.A.下落过程中她处于失重状态下落过程中她处于失重状态B.B.起跳以后上升过程她处于超重状态起跳以后上升过程她处于超重状态C.C.起跳时地面对她的支持力等于她对地面的压力起跳时地面对她的支持力等于她对地面的压力D.D.起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力起跳时地面对她的支持力大于她对地面的压力【解析解析】选选A A、C.C.无论是上升过程还是下落过程，
39、运动员的加速无论是上升过程还是下落过程，运动员的加速度始终向下，所以她处于失重状态，度始终向下，所以她处于失重状态，A A选项正确，选项正确，B B选项错误；选项错误；起跳时地面对她的支持力与她对地面的压力为一对作用力与反起跳时地面对她的支持力与她对地面的压力为一对作用力与反作用力，大小应相等，作用力，大小应相等，C C项正确，项正确，D D项错误项错误. .2.2.设设“神舟七号神舟七号”载人飞船近地加速时载人飞船近地加速时, ,飞船以飞船以5g5g的加速度匀加的加速度匀加速上升速上升,g,g为重力加速度为重力加速度. .则质量为则质量为m m的宇航员对飞船底部的压力的宇航员对飞船底部的压力
40、为为( )( )A.6mg B.5mg C.4mg D.mgA.6mg B.5mg C.4mg D.mg【解析解析】选选A.A.对宇航员由牛顿运动定律对宇航员由牛顿运动定律:N:Nmg=ma,mg=ma,得得N=6mg,N=6mg,再再由牛顿第三定律可判定由牛顿第三定律可判定A A项正确项正确. .3.3.引体向上是同学们经常做的一项健身运动引体向上是同学们经常做的一项健身运动. .该运动的规范动作是该运动的规范动作是: :两手正握单杠两手正握单杠, ,由悬垂开始由悬垂开始, ,上拉时上拉时, ,下颚须超过单杠面下颚须超过单杠面; ;下放时下放时, ,两臂放直两臂放直, , 不能曲臂，如图所示
41、不能曲臂，如图所示. .这样上拉下放这样上拉下放, ,重复动作重复动作, ,达到锻达到锻炼臂力和腹肌的目的炼臂力和腹肌的目的. .关于做引体向上动作时人的受力关于做引体向上动作时人的受力, ,以下判断以下判断正确的是正确的是( )( )A.A.上拉过程中上拉过程中, ,人受到两个力的作用人受到两个力的作用B.B.上拉过程中上拉过程中, ,单杠对人的作用力大于人的重力单杠对人的作用力大于人的重力C.C.下放过程中下放过程中, ,某段时间内单杠对人的作用力小于人的重力某段时间内单杠对人的作用力小于人的重力D.D.下放过程中下放过程中, ,人只受到一个力的作用人只受到一个力的作用【解析解析】选选A
42、A、C.C.在上拉过程中在上拉过程中, ,人受到重力和单杠对人的作用人受到重力和单杠对人的作用力力,A,A正确正确; ;上拉过程中上拉过程中, ,要先加速要先加速, ,后减速后减速, ,即先超重即先超重, ,后失重后失重, ,单单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力,B,B错误错误; ;同理同理, ,下放过程中下放过程中, ,单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力力,C,C正确正确; ;下放的过程中下放的过程中, ,单杠对人有作用力单杠对人有作用力, ,人不可能只受到一人不可能只受到一个力的
43、作用个力的作用,D,D错误错误. .4.(20124.(2012福州模拟福州模拟) )如图所示，质量为如图所示，质量为m m1 1和和m m2 2的两个物体用细线的两个物体用细线相连，在大小恒定的拉力相连，在大小恒定的拉力F F作用下，先沿光滑水平面，再沿粗糙作用下，先沿光滑水平面，再沿粗糙的水平面运动，则在这两个阶段的运动中，细线上张力的大小的水平面运动，则在这两个阶段的运动中，细线上张力的大小情况是情况是( )( )A.A.由大变小由大变小B.B.由小变大由小变大C.C.始终不变始终不变D.D.由大变小再变大由大变小再变大【解析解析】选选C.C.设细线上的张力为设细线上的张力为F F1 1
44、，要求，要求F F1 1，选物体，选物体m m1 1为研究对为研究对象较好；此外还必须知道物体象较好；此外还必须知道物体m m1 1的加速度的加速度a a，要求加速度，要求加速度a a，则，则选选m m1 1、m m2 2整体为研究对象较好整体为研究对象较好. .在光滑的水平面上运动时：在光滑的水平面上运动时：F F1 1m m1 1a a F=(mF=(m1 1+m+m2 2)a )a 联立联立解得：解得：在粗糙的水平面上运动时：在粗糙的水平面上运动时：F F1 1mm1 1g gm m1 1a a F F(m(m1 1+m+m2 2)g)g(m(m1 1+m+m2 2)a )a 联立联立解
45、得：解得：可得，无论在光滑的水平面上还是在粗糙的水平面上运动时，可得，无论在光滑的水平面上还是在粗糙的水平面上运动时，细线上的张力都是细线上的张力都是 ，故，故C C正确正确. .5.5.如图所示，固定在水平面上的斜面倾如图所示，固定在水平面上的斜面倾角角=37=37，长方体木块，长方体木块A A的的MNMN面上钉着面上钉着一颗小钉子，质量一颗小钉子，质量m=1.5 kgm=1.5 kg的小球的小球B B通过通过一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂一细线与小钉子相连接，细线与斜面垂直，木块与斜面间的动摩擦因数直，木块与斜面间的动摩擦因数=0.50.=0.50.现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑
46、现将木块由静止释放，木块将沿斜面下滑. .求在木块下滑的过程求在木块下滑的过程中小球对木块中小球对木块MNMN面的压力面的压力.(.(取取g=10 m/sg=10 m/s2 2，sin37=0.6sin37=0.6，cos37=0.8)cos37=0.8)【解析解析】由于木块与斜面间有摩擦力的作用，所以小球由于木块与斜面间有摩擦力的作用，所以小球B B与木块间与木块间有压力的作用，并且它们以共同的加速度有压力的作用，并且它们以共同的加速度a a沿斜面向下运动沿斜面向下运动. .将小将小球和木块看做一个整体，设木块的质量为球和木块看做一个整体，设木块的质量为M M，根据牛顿第二定律可，根据牛顿第
47、二定律可得得(M+m)gsin(M+m)gsin(M+m)gcos=(M+m)a(M+m)gcos=(M+m)a代入数据得代入数据得a=2.0 m/sa=2.0 m/s2 2选小球为研究对象，设选小球为研究对象，设MNMN面对小球的作用力为面对小球的作用力为N N，根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有mgsinmgsinN=maN=ma代入数据得代入数据得N N6.0 N6.0 N根据牛顿第三定律，小球对根据牛顿第三定律，小球对MNMN面的压力大小为面的压力大小为6.0 N6.0 N，方向沿斜面，方向沿斜面向下向下答案答案: :6.0 N6.0 N，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
