牛頓運動定律的綜合應(yīng)用

1、1第3講 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用2考點考點1 1 超重和失重超重和失重1.1.視重視重(1)(1)當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的或臺秤的_稱為視重稱為視重. .(2)(2)視重大小等于彈簧測力計所受物體的視重大小等于彈簧測力計所受物體的_或臺秤所受物體或臺秤所受物體的的_._.示數(shù)示數(shù)拉力拉力壓力壓力32.2.超重、失重和完全失重比較超重、失重和完全失重比較超重現(xiàn)象超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重完全失重概念概念物體對支持物的壓物體對支持物的壓力力( (或?qū)覓煳锏幕驅(qū)覓煳锏睦?_)_物體所物體所受重力的

2、現(xiàn)象受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓物體對支持物的壓力力( (或?qū)覓煳锏幕驅(qū)覓煳锏睦?_)_物體所物體所受重力的現(xiàn)象受重力的現(xiàn)象物體對支持物的物體對支持物的壓力壓力( (或?qū)覓旎驅(qū)覓煳锏睦ξ锏睦? )_零的現(xiàn)象零的現(xiàn)象產(chǎn)生產(chǎn)生條件條件物體的加速度方向物體的加速度方向_物體的加速度方向物體的加速度方向_物體的加速度方物體的加速度方向向_，大小大小_大于大于小于小于等于等于豎直向上豎直向上豎直向下豎直向下豎直向下豎直向下a=ga=g4超重現(xiàn)象超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重完全失重原理式原理式F-mg=maF-mg=maF=m(g+a)F=m(g+a)mg-F=mamg-F=maF=

3、m(g-a)F=m(g-a)mg-F=mamg-F=maF=0F=0運動運動狀態(tài)狀態(tài)加速上升或加速上升或_加速下降或加速下降或_以以a=ga=g加速下降加速下降或減速上升或減速上升減速下降減速下降減速上升減速上升51.1.盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量方向上有分量, ,物體就會處于超重或失重狀態(tài)物體就會處于超重或失重狀態(tài). .2.2.超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了重也不是重力完全消失了. .在發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依在

4、發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力( (或?qū)覓旎驅(qū)覓煳锏睦ξ锏睦? )發(fā)生變化發(fā)生變化. .3.3.在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等體柱不再產(chǎn)生壓強等. .6電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了一個重物，電梯勻速直線運動時，彈簧測力計的一個重物，電梯勻速直線運動時，彈簧測

5、力計的示數(shù)為示數(shù)為10 N10 N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)榱τ嫷氖緮?shù)變?yōu)? N8 N，關(guān)于電梯的運動，關(guān)于電梯的運動( (如圖所示如圖所示) )，以下說法正確的是以下說法正確的是(g(g取取10 m/s10 m/s2 2)( )( )7A.A.電梯可能向上加速運動電梯可能向上加速運動, , 加速度大小為加速度大小為4 m/s4 m/s2 2B.B.電梯可能向下加速運動電梯可能向下加速運動, , 加速度大小為加速度大小為4 m/s4 m/s2 2C.C.電梯可能向上減速運動電梯可能向上減速運動, , 加速度大小為加速度大小為2 m/s2 m/

6、s2 2 D.D.電梯可能向下減速運動電梯可能向下減速運動, , 加速度大小為加速度大小為2 m/s2 m/s2 2【解析解析】選選C.C.電梯勻速運動時，對重物由平衡條件得電梯勻速運動時，對重物由平衡條件得mg=F,mg=F,m=1 kgm=1 kg，當彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?，當彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)? N8 N時，對重物由牛頓第二時，對重物由牛頓第二定律得定律得mg-F=mamg-F=ma，得，得a=2 m/sa=2 m/s2 2, ,加速度方向向下，其運動情加速度方向向下，其運動情況可能向上減速或向下加速，故只有況可能向上減速或向下加速，故只有C C正確正確. .81.1.整體法：當連接體內(nèi)

7、整體法：當連接體內(nèi)( (即系統(tǒng)內(nèi)即系統(tǒng)內(nèi)) )各物體的各物體的_相同時，可相同時，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成_，分析其受力和運動情，分析其受力和運動情況，運用牛頓第二定律對況，運用牛頓第二定律對_列方程求解的方法列方程求解的方法2.2.隔離法：當求系統(tǒng)內(nèi)物體間隔離法：當求系統(tǒng)內(nèi)物體間_時，常把某個物時，常把某個物體從系統(tǒng)中體從系統(tǒng)中_出來，分析其受力和運動情況，再用牛頓第二出來，分析其受力和運動情況，再用牛頓第二定律對定律對_出來的物體列方程求解的方法出來的物體列方程求解的方法考點考點2 2 牛頓運動定律的應(yīng)用牛頓運動定律的應(yīng)用一個整體一個整體整體整體相互作用的內(nèi)力相互

8、作用的內(nèi)力隔離隔離隔離隔離加速度加速度91.1.整體法的選取原則整體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度, ,且不需要求物體之間的且不需要求物體之間的作用力作用力, ,可以把它們看成一個整體，分析整體受到的外力可以把它們看成一個整體，分析整體受到的外力, ,應(yīng)應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度用牛頓第二定律求出加速度( (或其他未知量或其他未知量).).2.2.隔離法的選取原則隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同, ,或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來之間的作用力時，就

9、需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來, ,應(yīng)用牛頓應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解第二定律列方程求解. .103.3.整體法、隔離法的交替運用技巧整體法、隔離法的交替運用技巧若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力. .即即“先整體求先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力加速度，后隔離求內(nèi)力”. .11(2012(2012泉州模擬泉州模擬) )如圖所示，水平地面上如圖所示，水

10、平地面上有兩塊完全相同的木塊有兩塊完全相同的木塊A A、B B，在水平推力，在水平推力F F的作用下運動，用的作用下運動，用F FABAB代表代表A A、B B間的相互作用力，則間的相互作用力，則( )( )A.A.若地面是完全光滑的，若地面是完全光滑的，F(xiàn) FABAB=F=FB.B.若地面是完全光滑的，若地面是完全光滑的，F(xiàn) FABAB= =C.C.若地面是有摩擦的，若地面是有摩擦的，F(xiàn) FABAB=F=FD.D.若地面是有摩擦的，若地面是有摩擦的，F(xiàn) FABABF2F212【解析解析】選選B.B.地面光滑時，對地面光滑時，對A A、B B整體有整體有:F=2ma:F=2ma對對B B有：有

11、：F FABAB=ma=ma由以上兩式得由以上兩式得:F:FABAB= ,A= ,A錯誤，錯誤，B B正確正確. .地面有摩擦?xí)r，對地面有摩擦?xí)r，對A A、B B整體有：整體有：F-2mg=2maF-2mg=2ma對對B B有：有：F FABAB-mg=ma-mg=ma由以上兩式得：由以上兩式得：F FABAB= = ，C C、D D錯誤錯誤. .F2F213 超重、失重的應(yīng)用超重、失重的應(yīng)用【例證例證1 1】在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50 kg50 kg，電梯運動

12、過程，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，在這中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，在這段時間內(nèi)下列說法中正確的是段時間內(nèi)下列說法中正確的是( )( )14A.A.曉敏同學(xué)所受的重力變小了曉敏同學(xué)所受的重力變小了B.B.曉敏對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力曉敏對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C.C.電梯一定在豎直向下運動電梯一定在豎直向下運動 D.D.電梯的加速度大小為電梯的加速度大小為g/5g/5，方向一定豎直向下，方向一定豎直向下15【解題指南解題指南】解答本題時，應(yīng)把握以下兩點：解答本題時，應(yīng)把握以下兩點：(1)(1)體重計的示數(shù)等于其受到的

13、壓力所對應(yīng)的質(zhì)量，但并不一體重計的示數(shù)等于其受到的壓力所對應(yīng)的質(zhì)量，但并不一定是人的質(zhì)量定是人的質(zhì)量. .(2)(2)僅根據(jù)加速度的大小和方向無法判斷物體的運動性質(zhì)僅根據(jù)加速度的大小和方向無法判斷物體的運動性質(zhì). .16【自主解答自主解答】選選D.D.由題知體重計的示數(shù)為由題知體重計的示數(shù)為40 kg40 kg時，人對體重計時，人對體重計的壓力小于人的重力，故處于失重狀態(tài)，實際人受到的重力并的壓力小于人的重力，故處于失重狀態(tài)，實際人受到的重力并沒有變化，沒有變化，A A錯；由牛頓第三定律知錯；由牛頓第三定律知B B錯；電梯具有向下的加速錯；電梯具有向下的加速度，但不一定是向下運動，度，但不一定

14、是向下運動，C C錯；由牛頓第二定律錯；由牛頓第二定律mgmgN Nmama，可知可知a= a= ，方向豎直向下，方向豎直向下,D,D對對. .g517【互動探究互動探究】在在【例證例證1 1】中，如果某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)中，如果某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計的指針指向現(xiàn)體重計的指針指向“60”60”，請判斷電梯的運動情況，請判斷電梯的運動情況.(g=10 .(g=10 m/sm/s2 2) )18【解析解析】體重計指針指向體重計指針指向“6060”可知人對體重計的壓力大于可知人對體重計的壓力大于人的重力，所以人一定處于超重狀態(tài)，故電梯具有向上的加人的重力，所以人一定處于超重狀態(tài)，故電梯具有

15、向上的加速度速度. .對人對人, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得N-mg=maN-mg=ma代入數(shù)據(jù)，解得代入數(shù)據(jù)，解得a=2 m/sa=2 m/s2 2, ,方向向上方向向上. .所以電梯的運動情況有兩種可能，可能是以所以電梯的運動情況有兩種可能，可能是以2 m/s2 m/s2 2的加速度的加速度向上勻加速運動，也可能是以向上勻加速運動，也可能是以2 m/s2 m/s2 2的加速度向下勻減速運的加速度向下勻減速運動動. .答案：答案：見解析見解析19【總結(jié)提升總結(jié)提升】超重和失重現(xiàn)象的判斷三技巧超重和失重現(xiàn)象的判斷三技巧1.1.從受力的角度判斷，當物體所受向上的拉力從受力的角度判斷，當物

16、體所受向上的拉力( (或支持力或支持力) )大大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)等于零時處于完全失重狀態(tài). .2.2.從加速度的角度判斷，當物體具有向上的加速度時處于超從加速度的角度判斷，當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài)為重力加速度時處于完全失重狀態(tài). .3.3.從速度變化角度判斷從速度變化角度判斷(1)(1)物體向上加速或向下減速時物體向上加速或向下減速時, ,超重超

17、重; ;(2)(2)物體向下加速或向上減速時物體向下加速或向上減速時, ,失重失重. .20 整體法、隔離法的靈活應(yīng)用整體法、隔離法的靈活應(yīng)用【例證例證2 2】在在20082008年北京殘奧會開幕式上年北京殘奧會開幕式上, ,運動員手拉繩索向運動員手拉繩索向上攀登上攀登, ,最終點燃了主火炬最終點燃了主火炬, ,體現(xiàn)了殘疾運動員堅韌不拔的意體現(xiàn)了殘疾運動員堅韌不拔的意志與自強不息的精神志與自強不息的精神. .為了探究上升過程中運動員與繩索和吊為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用力椅間的作用力, ,可將此過程簡化為一根不可伸縮的輕繩跨過輕可將此過程簡化為一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪

18、質(zhì)的定滑輪, ,一端掛一吊椅一端掛一吊椅, ,另一端被坐在吊椅上的運動員拉另一端被坐在吊椅上的運動員拉住住, ,如圖所示如圖所示, ,設(shè)運動員的質(zhì)量為設(shè)運動員的質(zhì)量為65 kg,65 kg,吊椅的質(zhì)量為吊椅的質(zhì)量為15 kg,15 kg,不計定滑輪與繩子間的摩擦不計定滑輪與繩子間的摩擦, ,重力加速度取重力加速度取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,當運動當運動員與吊椅一起正以加速度員與吊椅一起正以加速度a=1 m/sa=1 m/s2 2上升時上升時, ,試求試求: :21(1)(1)運動員豎直向下拉繩的力；運動員豎直向下拉繩的力；(2)(2)運動員對吊椅的壓力大小運動員對吊椅的壓力大

19、小. .22【解題指南解題指南】解答本題可以整體法與隔離法交叉運用解答本題可以整體法與隔離法交叉運用, ,也可選也可選用隔離法用隔離法, ,利用牛頓運動定律列方程求解利用牛頓運動定律列方程求解. .23【自主解答自主解答】解法一解法一:(:(整體法與隔離法的交叉運用整體法與隔離法的交叉運用) )(1)(1)設(shè)運動員受到繩向上的拉力為設(shè)運動員受到繩向上的拉力為F,F,由于跨過定滑由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等輪的兩段繩子拉力相等, ,吊椅受到繩的拉力也是吊椅受到繩的拉力也是F,F,對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖甲所示對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖甲所示, ,則則有有: :2F-(m2F

20、-(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由牛頓第三定律由牛頓第三定律, ,運動員豎直向下拉繩的力運動員豎直向下拉繩的力F=F=440 N.F=F=440 N.24(2)(2)設(shè)吊椅對運動員的支持力為設(shè)吊椅對運動員的支持力為N,N,對運動員進行受力分析如圖對運動員進行受力分析如圖乙所示乙所示, ,則有則有: :F+N-mF+N-m人人g=mg=m人人a aN=275 NN=275 N由牛頓第三定律由牛頓第三定律, ,運動員對吊椅的壓力為運動員對吊椅的壓力為N=N=275 NN=N=275 N25解法二解法二:(:(隔離法隔離法) )設(shè)運動

21、員和吊椅的質(zhì)量分別為設(shè)運動員和吊椅的質(zhì)量分別為M M和和m,m,繩對運動員的拉力大小為繩對運動員的拉力大小為F,F,吊椅對運動員的支持力為吊椅對運動員的支持力為N,N,運動員對吊椅的壓力大小為運動員對吊椅的壓力大小為N,N,分別以運動員和吊椅為研究對象分別以運動員和吊椅為研究對象, ,根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)牛頓第二定律有F+N-Mg=MaF+N-Mg=MaF-N-mg=maF-N-mg=ma根據(jù)牛頓第三定律有根據(jù)牛頓第三定律有N=NN=N解得解得F=440 N,N=275 NF=440 N,N=275 N根據(jù)牛頓第三定律根據(jù)牛頓第三定律, ,運動員豎直向下的拉力為運動員豎直向下的拉力為F=F=

22、440 N.F=F=440 N.答案：答案：(1)440 N (2)275 N(1)440 N (2)275 N26【總結(jié)提升總結(jié)提升】整體法與隔離法常涉及的問題類型整體法與隔離法常涉及的問題類型1.1.涉及隔離法與整體法的具體問題類型涉及隔離法與整體法的具體問題類型(1)(1)涉及滑輪的問題涉及滑輪的問題. .若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法. .本例中本例中, ,繩跨過定繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度大小相同但方向不同，故采滑輪，連接的兩物體雖然加速度大小相同但方向不同，故采用隔離法用隔離法. .27(2)(2)水平面上的連接體問題水平面上的連

23、接體問題. .這類問題一般多是連接體這類問題一般多是連接體( (系統(tǒng)系統(tǒng)) )各物體保持相對靜止，即各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度具有相同的加速度. .解題時，一般采用先整體、后隔離的方解題時，一般采用先整體、后隔離的方法法. .建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度或者正交分解力，或者正交分解加速度. .(3)(3)斜面體與上面物體組成的連接體的問題斜面體與上面物體組成的連接體的問題. .當物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止當物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時

24、，解題時一般采用隔離法分析時，解題時一般采用隔離法分析. .282.2.解決這類問題的關(guān)鍵解決這類問題的關(guān)鍵正確地選取研究對象是解題的首要環(huán)節(jié)，弄清各個物體之間正確地選取研究對象是解題的首要環(huán)節(jié)，弄清各個物體之間哪些屬于連接體，哪些物體應(yīng)該單獨分析，分別確定出它們哪些屬于連接體，哪些物體應(yīng)該單獨分析，分別確定出它們的加速度的加速度, ,然后根據(jù)牛頓運動定律列方程求解然后根據(jù)牛頓運動定律列方程求解. .29【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】(2011(2011新課標全國卷新課標全國卷) )如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m m1 1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為的足夠長的木板，其

25、上疊放一質(zhì)量為m m2 2的木塊的木塊. .假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等相等. .現(xiàn)給木塊施加一隨時間現(xiàn)給木塊施加一隨時間t t增大的水平力增大的水平力F=kt(kF=kt(k是常數(shù)是常數(shù)) )，木板和木塊加速度的大小分別為木板和木塊加速度的大小分別為a a1 1和和a a2 2，下列反映，下列反映a a1 1和和a a2 2變化變化的圖線中正確的是的圖線中正確的是( )( )30【解析解析】選選A.A.開始運動時開始運動時F F較小，兩物體之間為靜摩擦力，不會較小，兩物體之間為靜摩擦力，不會相對滑動，由牛頓第二定律有，相對滑動，

26、由牛頓第二定律有，kt=(mkt=(m1 1m m2 2)a)a，解得，解得在在a -ta -t圖象中是一條直線，設(shè)木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)為圖象中是一條直線，設(shè)木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)為，木板的最大加速度，木板的最大加速度 使木塊與木板保持相對靜止的使木塊與木板保持相對靜止的最大外力最大外力 當外力當外力FFFF0 0時，兩物體開始相對滑時，兩物體開始相對滑動，此時兩物體之間為滑動摩擦力，對木板應(yīng)用牛頓第二定律動，此時兩物體之間為滑動摩擦力，對木板應(yīng)用牛頓第二定律有，有，mm2 2g=mg=m1 1a a1 1，解得，解得 為定值，在為定值，在a -ta -t圖象中是一條平圖象中是一條平

27、行于行于t t軸的直線，對木塊應(yīng)用牛頓第二定律有，軸的直線，對木塊應(yīng)用牛頓第二定律有，kt-mkt-m2 2g=mg=m2 2a a2 2，解得解得 由于由于 則相對滑動后在則相對滑動后在a-ta-t圖象中圖象中a a2 2的斜率更大，故的斜率更大，故B B、C C、D D錯，錯，A A正確正確. .12katmm，211m ga.m20121m gFmmm，211m gam22katgm ，212kkmmm，31【變式備選變式備選】如圖所示，質(zhì)量分別為如圖所示，質(zhì)量分別為m m1 1、m m2 2的兩個物塊間用一輕彈簧連接，放在的兩個物塊間用一輕彈簧連接，放在傾角為傾角為的粗糙斜面上，物塊與

28、斜面間的粗糙斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)均為的動摩擦因數(shù)均為.平行于斜面、大小平行于斜面、大小為為F F的拉力作用在的拉力作用在m m1 1上，使上，使m m1 1、m m2 2一起向上做勻加速運動，斜一起向上做勻加速運動，斜面始終靜止在水平地面上，則面始終靜止在水平地面上，則( )( )A A彈簧的彈力為彈簧的彈力為B B彈簧的彈力為彈簧的彈力為C C地面對斜面的摩擦力水平向左地面對斜面的摩擦力水平向左D D地面對斜面的摩擦力水平向右地面對斜面的摩擦力水平向右112mFmm2212mFm gsinmm32【解析解析】選選C.C.對對m m1 1、m m2 2整體分析：整體分析：F F(m

29、(m1 1m m2 2)gsin)gsin(m(m1 1m m2 2)gcos)gcos(m(m1 1m m2 2)a)a對對m m2 2：F F2 2m m2 2gsingsinmm2 2gcosgcosm m2 2a a由得由得 A A、B B錯錯. .對斜面受力分析如圖，對斜面受力分析如圖，F(xiàn) F壓壓為為m m1 1、m m2 2對斜面的壓力，對斜面的壓力，f f為為m m1 1、m m2 2對斜面的摩擦力，斜面靜止，則地對斜面的摩擦力，斜面靜止，則地面對斜面的摩擦力水平向左面對斜面的摩擦力水平向左,C,C對對,D,D錯錯. .2212m FFmm，33 應(yīng)用牛頓運動定律解決多過程問題應(yīng)

30、用牛頓運動定律解決多過程問題【例證例證3 3】(2011(2011江蘇高考江蘇高考)(16)(16分分) )如圖所示，長為如圖所示，長為L L，內(nèi)壁，內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成光滑的直管與水平地面成3030角固定放置，將一質(zhì)量為角固定放置，將一質(zhì)量為m m的小的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細線將小球與質(zhì)量為球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細線將小球與質(zhì)量為M=kmM=km的小的小物塊相連，小物塊懸掛于管口，現(xiàn)將小球釋放，一段時間后，物塊相連，小物塊懸掛于管口，現(xiàn)將小球釋放，一段時間后，小物塊落地靜止不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉(zhuǎn)向小物塊落地靜止不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋

31、運動，小球的轉(zhuǎn)向過程中速率不變裝置后做平拋運動，小球的轉(zhuǎn)向過程中速率不變( (重力加速度重力加速度為為g).g).34(1)(1)求小物塊下落過程中的加速度大小求小物塊下落過程中的加速度大小; ;(2)(2)求小球從管口拋出時的速度大??；求小球從管口拋出時的速度大?。?3)(3)試證明小球平拋運動的水平位移總小于試證明小球平拋運動的水平位移總小于2L.235【解題指南解題指南】解答本題時可按以下思路分析：解答本題時可按以下思路分析：(1)(1)明確小物塊的受力情況，由牛頓第二定律列方程明確小物塊的受力情況，由牛頓第二定律列方程. .(2)(2)結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式求小球速度結(jié)合牛頓第二

32、定律和運動學(xué)公式求小球速度. .(3)(3)根據(jù)平拋運動的規(guī)律進行分析根據(jù)平拋運動的規(guī)律進行分析. .36【規(guī)范解答規(guī)范解答】(1)(1)設(shè)細線中的張力為設(shè)細線中的張力為T,T,根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律: :Mg-T=MaMg-T=Ma(2(2分分) )T-mgsin30T-mgsin30=ma=ma(2(2分分) )且且M=kmM=km聯(lián)立解得聯(lián)立解得 (1(1分分) )2k 1ag2 k 137(2)(2)設(shè)設(shè)M M落地時的速度大小為落地時的速度大小為v,mv,m射出管口時速度大小為射出管口時速度大小為v v0 0，M M落落地后地后m m的加速度大小為的加速度大小為a a0 0，

33、根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律-mgsin30-mgsin30=ma=ma0 0(2(2分分) )由勻變速直線運動規(guī)律知由勻變速直線運動規(guī)律知v v2 2=2aLsin30=2aLsin30(1(1分分) ) (2(2分分) )聯(lián)立解得聯(lián)立解得 (2(2分分) )2200vv2a L(1 sin30 )0k2vgL(k2)2 k 138(3)(3)由平拋運動規(guī)律由平拋運動規(guī)律x=vx=v0 0t,Lsin30t,Lsin30= gt= gt2 2 (2(2分分) )解得解得 (1(1分分) )則則x x 得證得證 (1(1分分) )答案：答案： (3)(3)見規(guī)范解答見規(guī)范解答12k2xL2

34、(k 1)2L22k 1k2(1)g (2)gL k2 2 k12 k139【總結(jié)提升總結(jié)提升】處理多過程問題時應(yīng)注意的兩個問題處理多過程問題時應(yīng)注意的兩個問題1.1.任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡單的小過程構(gòu)成，任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡單的小過程構(gòu)成，上一過程的末是下一過程的初，對每一個過程分析后上一過程的末是下一過程的初，對每一個過程分析后, ,列方程列方程, ,聯(lián)立求解聯(lián)立求解. .2.2.注意兩個過程的連接處，加速度可能突變，但速度不會突注意兩個過程的連接處，加速度可能突變，但速度不會突變，速度是聯(lián)系前后兩個階段的橋梁變，速度是聯(lián)系前后兩個階段的橋梁. .如本題中的小

35、球先做勻如本題中的小球先做勻減速運動到管口，后做平拋運動減速運動到管口，后做平拋運動. .40【變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練】如圖所示，在光滑水平面如圖所示，在光滑水平面ABAB上，水平恒力上，水平恒力F F推動質(zhì)量為推動質(zhì)量為m m1 kg1 kg的的物體從物體從A A點由靜止開始做勻加速直線運點由靜止開始做勻加速直線運動，物體到達動，物體到達B B點時撤去點時撤去F F，接著又沖上光滑斜面，接著又沖上光滑斜面( (設(shè)經(jīng)過設(shè)經(jīng)過B B點點前后速度大小不變，最高能到達前后速度大小不變，最高能到達C C點，用速度傳感器測量物體點，用速度傳感器測量物體的瞬時速度，表中記錄了部分測量數(shù)據(jù)的瞬時速度，表中記錄了部

36、分測量數(shù)據(jù)) )，求：，求：t/st/s0.00.00.20.20.40.42.22.22.42.42.62.6v/msv/ms-1-10.00.00.40.40.80.83.03.02.02.01.01.041(1)(1)恒力恒力F F的大小的大小. .(2)(2)斜面的傾角斜面的傾角.(3)t(3)t2.1 s2.1 s時物體的速度時物體的速度. .42【解析解析】(1)(1)物體從物體從A A到到B B過程中：過程中：則則F Fmama1 12 N2 N(2)(2)物體從物體從B B到到C C過程中過程中由牛頓第二定律可知由牛頓第二定律可知mgsin=mamgsin=ma2 2代入數(shù)據(jù)解

37、得代入數(shù)據(jù)解得sin= ,=30sin= ,=302111va2 m/st2222va5 m/st1243(3)(3)設(shè)設(shè)B B點的速度為點的速度為v vB B，從，從v v3 30.8 m/s0.8 m/s到到B B點過程中點過程中v vB B0.8+a0.8+a1 1t t1 1從從B B點到點到v v4 43 m/s3 m/s過程過程3=v3=vB B-a-a2 2t t2 2，t t1 1+t+t2 2=1.8 s=1.8 s聯(lián)立解得聯(lián)立解得t t1 11.6 s1.6 s，t t2 20.2 s0.2 s，v vB B4 m/s4 m/s所以，當所以，當t t2 s2 s時物體剛好到

38、達時物體剛好到達B B點點當當t t2.1 s2.1 s時時v v5 5v vB Ba a2 2(t(t2 s)2 s)v v5 53.5 m/s3.5 m/s答案：答案：(1)2 N (2)30(1)2 N (2)30 (3)3.5 m/s (3)3.5 m/s44考查內(nèi)容考查內(nèi)容牛頓運動定律中的圖象問題牛頓運動定律中的圖象問題【例證例證】總質(zhì)量為總質(zhì)量為80 kg80 kg的跳傘運動員從離地的跳傘運動員從離地500 m500 m的直升機的直升機上跳下，經(jīng)過上跳下，經(jīng)過2 s2 s拉開繩索開啟降落傘，如圖所示是跳傘過程拉開繩索開啟降落傘，如圖所示是跳傘過程中的中的v v- -t t圖象，試根

39、據(jù)圖象，求：圖象，試根據(jù)圖象，求：45(1)t(1)t1 11 s1 s時運動員的加速度和所受阻力的大??；時運動員的加速度和所受阻力的大??；(2)(2)估算估算14 s14 s內(nèi)運動員下落的高度；內(nèi)運動員下落的高度；(3)(3)估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間. .46【規(guī)范解答規(guī)范解答】(1)(1)從題圖中可以看出，在從題圖中可以看出，在t t2 22 s2 s內(nèi)運動員做內(nèi)運動員做勻加速運動，其加速度大小為勻加速運動，其加速度大小為設(shè)此過程中運動員受到的阻力大小為設(shè)此過程中運動員受到的阻力大小為f f，根據(jù)牛頓第二定律，根據(jù)牛頓第二定律，有有mgmgf

40、 fmama得得f=m(gf=m(ga)a)8080(10(108)N8)N160 N160 N(2)(2)從題圖中估算得出運動員在從題圖中估算得出運動員在14 s14 s內(nèi)下落了內(nèi)下落了39.539.52 22 m2 m158 m.158 m.222v16a m/s8 m/st247(3)14 s(3)14 s后運動員做勻速運動的時間為后運動員做勻速運動的時間為運動員從飛機上跳下到著地需要的總時間運動員從飛機上跳下到著地需要的總時間t t總總=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)1

41、58 m (3)71 s 160 N (2)158 m (3)71 sHh500 158t s57 sv648動力學(xué)中的臨界極值問題動力學(xué)中的臨界極值問題在應(yīng)用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題中，當物體運動的在應(yīng)用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題中，當物體運動的加速度不同時，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中加速度不同時，物體有可能處于不同的狀態(tài)，特別是題目中出現(xiàn)出現(xiàn)“最大最大”、“最小最小”、“剛好剛好”等詞語時，往往會有臨等詞語時，往往會有臨界現(xiàn)象，此時要采用假設(shè)法或極限分析法，看物體以不同的界現(xiàn)象，此時要采用假設(shè)法或極限分析法，看物體以不同的加速度運動時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，盡快找出臨界點，求出加

42、速度運動時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，盡快找出臨界點，求出臨界條件臨界條件. .49一、動力學(xué)中的典型臨界問題一、動力學(xué)中的典型臨界問題1.1.接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力條件是：彈力N=0.N=0.2.2.相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是：靜摩擦?xí)r，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達到最大值力達到最大值. .3.3.繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力

43、是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：T=0.T=0.504.4.加速度最大與速度最大的臨界條件：當物體在受到變加速度最大與速度最大的臨界條件：當物體在受到變化的外力作用下運動時，其加速度和速度都會不斷變化，當化的外力作用下運動時，其加速度和速度都會不斷變化，當所受合外力最大時，具有最大加速度；合外力最小時，具有所受合外力最大時，具有最大加速度；合外力最小時，具有最小加速度最小加速度. .當出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時，物當出現(xiàn)速度有最大值或最小值

44、的臨界條件時，物體處于臨界狀態(tài)，所對應(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值體處于臨界狀態(tài)，所對應(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值. .51二、解題策略二、解題策略解決此類問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理解決此類問題重在形成清晰的物理圖景，分析清楚物理過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件，要特別注意可過程，從而找出臨界條件或達到極值的條件，要特別注意可能出現(xiàn)的多種情況能出現(xiàn)的多種情況. .52【典題例證典題例證】如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m=1 kgm=1 kg的物塊放在傾角為的物塊放在傾角為=37=37 的斜面體上，斜面質(zhì)量為的斜面體上，斜面質(zhì)量為M=2 kgM=2 kg，斜面與物塊間的動

45、摩擦因數(shù)為斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為=0.2=0.2，地面光滑，現(xiàn)對斜面，地面光滑，現(xiàn)對斜面體施一水平推力體施一水平推力F F，要使物塊，要使物塊m m相對斜面靜止，試確定推力相對斜面靜止，試確定推力F F的的取值范圍取值范圍.(g=10 m/s.(g=10 m/s2 2 ) )53【命題探究命題探究】此題有兩個臨界條件，當推力此題有兩個臨界條件，當推力F F較小時，物塊有較小時，物塊有相對斜面向下運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面相對斜面向下運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向上；當推力向上；當推力F F較大時，物塊有相對斜面向上運動的可能性，較大時，物塊有相對斜面向上運動的可能

46、性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向下此時物塊受到的摩擦力沿斜面向下. .找準臨界狀態(tài)是求解此題找準臨界狀態(tài)是求解此題的關(guān)鍵的關(guān)鍵. .54【深度剖析深度剖析】(1)(1)設(shè)物塊處于相對斜面向下滑動的臨界狀態(tài)時設(shè)物塊處于相對斜面向下滑動的臨界狀態(tài)時的推力為的推力為F F1 1，此時物塊受力如圖所示，取加速度的方向為，此時物塊受力如圖所示，取加速度的方向為x x軸軸正方向正方向. .對物塊分析，在水平方向有對物塊分析，在水平方向有Nsin-Ncos=maNsin-Ncos=ma1 1豎直方向有豎直方向有Ncos+Nsin-mg=0Ncos+Nsin-mg=0對整體有對整體有F F1 1=(M+m)a

47、=(M+m)a1 1代入數(shù)值得代入數(shù)值得a a1 1=4.8 m/s=4.8 m/s2 2，F(xiàn) F1 1=14.4 N=14.4 N55(2)(2)設(shè)物塊處于相對斜面向上滑動的臨界狀態(tài)時的推力為設(shè)物塊處于相對斜面向上滑動的臨界狀態(tài)時的推力為F F2 2，對物塊分析，在水平方向有對物塊分析，在水平方向有Nsin+Ncos=maNsin+Ncos=ma2 2, ,豎直方向有豎直方向有Ncos-Nsin-mg=0Ncos-Nsin-mg=0，對整體有對整體有F F2 2=(M+m)a=(M+m)a2 2代入數(shù)值得代入數(shù)值得a a2 2=11.2 m/s=11.2 m/s2 2,F,F2 2=33.6

48、 N=33.6 N綜上所述可知推力綜上所述可知推力F F的取值范圍為：的取值范圍為：14.4 NF33.6 N 14.4 NF33.6 N 561.(20121.(2012漳州模擬漳州模擬) )在第在第1111屆全運會上，福建女選手鄭幸娟屆全運會上，福建女選手鄭幸娟以以“背越式背越式”成功地跳過了成功地跳過了1.95 m1.95 m的高度，成為全國冠軍，的高度，成為全國冠軍，若不計空氣阻力，則下列說法正確的是若不計空氣阻力，則下列說法正確的是( )( )A.A.下落過程中她處于超重狀態(tài)下落過程中她處于超重狀態(tài)B.B.起跳以后上升過程她處于超重狀態(tài)起跳以后上升過程她處于超重狀態(tài)C.C.起跳時地面

49、對她的支持力等于她對地面的壓力起跳時地面對她的支持力等于她對地面的壓力D.D.起跳時地面對她的支持力大于她對地面的壓力起跳時地面對她的支持力大于她對地面的壓力57【解析解析】選選C.C.無論是上升過程還是下落過程，運動員的加速無論是上升過程還是下落過程，運動員的加速度始終向下，所以她處于失重狀態(tài)，度始終向下，所以她處于失重狀態(tài)，A A、B B選項錯誤；起跳時選項錯誤；起跳時地面對她的支持力與她對地面的壓力為一對作用力與反作用地面對她的支持力與她對地面的壓力為一對作用力與反作用力，大小應(yīng)相等，力，大小應(yīng)相等，C C項正確，項正確，D D項錯誤項錯誤. .582.2.設(shè)設(shè)“神舟七號神舟七號”載人飛

50、船近地加速時載人飛船近地加速時, ,飛船以飛船以5g5g的加速度勻的加速度勻加速上升加速上升,g,g為重力加速度為重力加速度. .則質(zhì)量為則質(zhì)量為m m的宇航員對飛船底部的的宇航員對飛船底部的壓力為壓力為( )( )A.6mgA.6mg B.5mg B.5mgC.4mgC.4mgD.mgD.mg【解析解析】選選A.A.對宇航員由牛頓運動定律對宇航員由牛頓運動定律:N:Nmg=ma,mg=ma,得得N=6mg,N=6mg,再由牛頓第三定律可判定再由牛頓第三定律可判定A A項正確項正確. .593.3.引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項健身引體向上是同學(xué)們經(jīng)常做的一項健身運動運動. .該運動的規(guī)范動作是

51、該運動的規(guī)范動作是: :兩手正握單兩手正握單杠杠, ,由懸垂開始由懸垂開始, ,上拉時上拉時, ,下顎須超過單杠下顎須超過單杠面面; ;下放時下放時, ,兩臂放直兩臂放直, , 不能曲臂，如圖不能曲臂，如圖所示所示. .這樣上拉下放這樣上拉下放, ,重復(fù)動作重復(fù)動作, ,達到鍛煉臂力和腹肌的目的達到鍛煉臂力和腹肌的目的. .關(guān)于做引體向上動作時人的受力關(guān)于做引體向上動作時人的受力, ,以下判斷正確的是以下判斷正確的是( )( )A.A.上拉過程中上拉過程中, ,人一定處于超重狀態(tài)人一定處于超重狀態(tài)B.B.上拉過程中上拉過程中, ,單杠對人的作用力大于人的重力單杠對人的作用力大于人的重力C.C.下放過程中下放過程中, ,某段時間內(nèi)單杠對人的作用力小于人的重力某段時間內(nèi)單杠對人的作用力小于人的重力D.D.下放過程中下放過程中, ,人只受到一個力的作用人只受到一個力的作用60【解析解析】選選C.C.在上拉過程中在上拉過程中, ,要先加速要先加速, ,后減速后減速, ,即先超重即先超重, ,后后失重失重, ,單杠對人