1、第3講,牛頓運(yùn)動定律的運(yùn)用,超重和失重 1.超重和失重定義 (1)超重：物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_,物體所受重力的現(xiàn)象.,大于,(2)失重：物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)_,物體所受重力的現(xiàn)象.,小于,零,(3)完全失重：物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)為_ 的現(xiàn)象.,2.發(fā)生超重或失重現(xiàn)象的條件,上,加速,減速,(1)發(fā)生超重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度.如物體 向上做_運(yùn)動或向下做_運(yùn)動. (2)發(fā)生失重現(xiàn)象的條件：具有向_的加速度.如物體 向上做_運(yùn)動或向下做_運(yùn)動. (3)拓展：運(yùn)動在水平和豎直方向正交分解時(shí)，只要加速度 具有向上的分量，物體就處于超重狀態(tài)；只要加

2、速度具有向下,的分量，物體就處于失重狀態(tài).,下,減速,加速,【基礎(chǔ)檢測】 (2015 年廣東惠東高級中學(xué)檢測)小敏隨著十幾個(gè)人一起乘 電梯上五樓，走進(jìn)電梯時(shí)電梯沒有顯示超載，但電梯剛啟動時(shí) 報(bào)警器卻響了起來. 對這一現(xiàn)象的解釋，下列說法正確的是,(,) a.剛啟動時(shí)，物體的加速度向下，人處于超重狀態(tài) b.剛啟動時(shí)，人所受的重力變大了 c.剛啟動時(shí)，人對電梯底板的壓力大于底板對人的支持力 d.剛啟動時(shí)，人對電梯底板的壓力變大了,解析：人隨電梯一起加速上升，電梯剛啟動時(shí)報(bào)警器卻響 了起來，說明人和電梯的加速度向上，合外力向上，電梯和人 處于超重的狀態(tài).所以人對電梯底板的壓力變大了，故 d 正確.,

3、答案：d,考點(diǎn) 1 超重和失重 重點(diǎn)歸納,1.不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是,“視重”改變.,2.物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動還 是向下運(yùn)動，而在于物體具有向上的加速度還是向下的加速度， 這也是判斷物體超重或失重的根本所在.,3.當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只有使物體產(chǎn)生 ag 的加速度效果，不再有其他效果.此時(shí)，平常一切由重力產(chǎn)生的 物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、液體不再產(chǎn) 生壓強(qiáng)和浮力等.,典例剖析 例 1：(多選)如圖 3-3-1 所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯 的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球，在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客 發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比

4、電梯靜止時(shí)的伸長量大了，這一現(xiàn)象表明,(,) a.電梯一定是在下降 b.電梯可能是在上升 c.電梯的加速度方向一定向下,d.乘客一定處在超重狀態(tài),圖 3-3-1,思維點(diǎn)撥：彈簧的伸長量變大，說明彈簧的彈力變大，從 而判斷出小鐵球所受的合外力向上、加速度方向向上. 解析：電梯靜止時(shí)，彈簧的拉力和小鐵球所受重力相等.現(xiàn) 在，彈簧的伸長量變大，則彈簧的拉力變大，小鐵球所受的合 外力方向向上，加速度方向向上，小鐵球處于超重狀態(tài).但電梯 可能是加速向上運(yùn)動，也可能是減速向下運(yùn)動.,答案：bd,備考策略：超重和失重現(xiàn)象是生產(chǎn)和生活中常見的現(xiàn)象， 近年高考比較注重對本部分的考查.解決此類問題的實(shí)質(zhì)是牛 頓第

5、二定律的應(yīng)用.注意，判斷物體處于超重或失重狀態(tài)是看加 速度方向如何，而不是看速度方向如何.,【考點(diǎn)練透】 1.(2015 年甘肅一模)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起， 貨物由地面運(yùn)動至最高點(diǎn)的過程中，v-t 圖象如圖 3-3-2 所示，,以下判斷正確的是(,),圖 3-3-2 a.前 3 s 內(nèi)貨物處于失重狀態(tài) b.最后 2 s 內(nèi)貨物只受重力作用 c.前 3 s 內(nèi)平均速度小于最后 2 s 內(nèi)的平均速度 d.最后 2 s 的過程中貨物的機(jī)械能增加 答案：d,2.(2014 年北京卷)應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象， 可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物體，由靜 止開始豎直向上運(yùn)

6、動，直至將物體拋出.對此現(xiàn)象分析正確的有,(,) a.手托物體向上運(yùn)動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài) b.手托物體向上運(yùn)動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài) c.在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度 d.在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度,解析：手托物體拋出的過程，必有一段加速過程，其后可 以減速，可以勻速，當(dāng)手和物體勻速運(yùn)動時(shí)，物體既不超重也 不失重；當(dāng)手和物體減速運(yùn)動時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，選項(xiàng) a 錯誤；物體從靜止到運(yùn)動，必有一段加速過程，此過程物體處 于超重狀態(tài)，選項(xiàng) b 錯誤；當(dāng)物體離開手的瞬間，物體只受重 力，此時(shí)物體的加速度等于重力加速度，選項(xiàng) c 錯誤；手和物 體

7、分離之前速度相同，分離之后手速度的變化量比物體速度的 變化量大，物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度， 所以選項(xiàng) d 正確.,答案：d,考點(diǎn) 2 動力學(xué)多過程分析,對一個(gè)復(fù)雜的物理過程，我們常常分解成幾個(gè)簡單的有規(guī) 律的子過程，并找出子過程之間的相互聯(lián)系和制約條件.認(rèn)清每 個(gè)子過程的運(yùn)動性質(zhì)，再選取合適的物理規(guī)律，列方程求解.,典例剖析,例 2：(2015 年河北正定中學(xué)月考)如圖 3-3-3 所示，一水平 傳送帶以 2.0 m/s 的速度順時(shí)針傳動，水平部分長為 2.0 m.其右 端與一傾角為37的光滑斜面平滑相連，斜面長為 0.4 m，一 個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊無初速度地放在傳送帶最左端

8、，已知物塊 與傳送帶間動摩擦因數(shù)0.2, 試問：,(1)物塊能否到達(dá)斜面頂端？若能則說明理由，若不能則求,出物塊沿斜面上升的最大距離.,(2)物塊從出發(fā)到 9.5 s 末通過的路程.(sin 370.6，g 取,10 m/s2),圖 3-3-3,解：(1)物塊在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動 mgma1,所以在到達(dá)傳送帶右端前物塊已勻速 物塊以 v0 速度滑上斜面 mgsin ma2 物塊速度為零時(shí)上升的距離,由于 s20.4 m，所以物塊未到達(dá)斜面的最高點(diǎn).,(2)物塊從開始到第一次到達(dá)傳送帶右端所用時(shí)間,物塊在斜面上往返一次時(shí)間 物塊再次滑到傳送帶上速度仍為 v0，方向向左 mgma3，a32

9、 m/s2 向左端發(fā)生的最大位移,備考策略：多過程問題往往是求解整個(gè)過程中的某一個(gè)物 理量，可能是力學(xué)量，也可能是運(yùn)動學(xué)的量，關(guān)鍵是要對物體 的受力情況和運(yùn)動過程有比較清晰的分析，畫出運(yùn)動過程示意 圖，結(jié)合牛頓第二定律建立方程求解.,【考點(diǎn)練透】,3.如圖 3-3-4 甲所示，光滑水平面上的 o 處有一質(zhì)量為 m 2 kg 的物體.物體同時(shí)受到兩個(gè)水平力的作用，f14 n，方向 向右，f2 的方向向左，大小如圖乙所示.物體從靜止開始運(yùn)動， 此時(shí)開始計(jì)時(shí).求：,(1)當(dāng) t0.5 s 時(shí)物體的加速度大小.,(2)物體在 t0 至 t2 s 內(nèi)何時(shí)物體的加速度最大？最大值,為多少？,(3)物體在

10、t0 至 t2 s 內(nèi)何時(shí)物體的速度最大？最大值為,多少？,甲,乙,圖 3-3-4 解：(1)當(dāng) t0.5 s 時(shí)，f2(220.5) n3 n f1f2ma,(2)物體所受的合外力為,f合f1f24(22t)22t(n) 作出 f合-t 圖象如圖 d15 所示,圖 d15,從圖中可以看出，在 02 s 范圍內(nèi)，當(dāng) t0 時(shí)，物體有最,大加速度 a0,f合0ma0,畫出 a-t 圖象如圖 d16 所示,圖 d16,由圖可知 t1 s 時(shí)速度最大，最大值等于上方三角形的面,積,考點(diǎn) 3 牛頓第二定律與圖象相結(jié)合 重點(diǎn)歸納,對物理圖象分析,1.看清坐標(biāo)軸所表示的物理量及單位，分析圖象與橫、縱 軸交

11、點(diǎn)的意義，圖象斜率的意義和圖象與橫、縱軸所圍面積的 含義.,2.分析圖象問題，常常結(jié)合橫、縱軸物理量間的函數(shù)關(guān)系,來進(jìn)行分析.,典例剖析,例 3：(2015年吉林摸底)如圖3-3-5甲所示，質(zhì)量為 m1 kg 的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù) 10.1，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量為 m1 kg，大小可忽略 的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)20.4，g 取 10 m/s2，試 求：,(1)若木板長 l1 m，在鐵塊上加一個(gè)水平向右的恒力 f,8 n，經(jīng)過多長時(shí)間鐵塊運(yùn)動到木板右端.,(2)若在鐵塊上加一個(gè)大小從零開始均勻增加的水平向右 的力 f，通過分析和計(jì)算后，請?jiān)趫D乙中畫

12、出鐵塊受到木板的 摩擦力 f2 隨拉力 f 大小變化的圖象.(設(shè)木板足夠長),甲,乙,圖 3-3-5,設(shè)經(jīng)過時(shí)間 t 鐵塊運(yùn)動到木板的右端，則有,解得 t1 s.,(2)當(dāng) f1(mgmg) 2 n 時(shí)，m、m 相對靜止且對地,靜止，f2f.,設(shè) ff1 時(shí)，m、m 恰保持相對靜止，此時(shí)系統(tǒng)的加速,度 a a22 m/s2,以系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有,f11(mm)g (mm)a 解得 f16 n,所以，當(dāng) 2 nf6 n 時(shí)，m、m 相對靜止，系統(tǒng)向右做,勻加速運(yùn)動，其加速度,以 m 為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有 f21(mm)gma,當(dāng) f6 n，m、m 發(fā)生相對運(yùn)動， f22

13、mg 4 n 故畫出 f2 隨拉力 f 大小變化的圖象如圖 3-3-6 所示.,圖 3-3-6,【考點(diǎn)練透】,4.如圖 3-3-7 甲所示，質(zhì)量為 m1 kg 的物體置于傾角為 37 的固定斜面上(斜面足夠長)，對物體施加平行于斜面向上的恒 力 f，作用時(shí)間 t11 s 時(shí)撤去力 f，物體運(yùn)動的部分 v-t 圖象,如圖乙所示，設(shè)物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取 g10 m/s2.求：,(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù). (2)拉力 f 的大小.,(3)t4 s 時(shí)物體的速度.,甲,乙,圖 3-3-7 解：(1)根據(jù) v-t 圖線知，勻加速直線運(yùn)動的加速度的大小 a120 m/s2 根據(jù)牛

14、頓第二定律得 fmgcos mgsin ma1,勻減速直線運(yùn)動的加速度的大小 a210 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律得 mgsin mgcos ma2 解得 f30 n，0.5. (2)由(1)知，f30 n.,(3)在物體運(yùn)動過程中，設(shè)撤去力 f 后物體運(yùn)動到最高點(diǎn)的,時(shí)間為 t2,v1a2t2,解得 t22 s,則物體沿斜面下滑的時(shí)間為 t3tt1t2 1 s,設(shè)下滑加速度為 a3，由牛頓第二定律得 mgsin mgcos ma3 解得 a32 m/s2,所以 t4 s 時(shí)物體的速度 va3t3 21 m/s2 m/s，方向,沿斜面向下.,模型 連接體模型,1.連接體概述,兩個(gè)或兩個(gè)以上的物

15、體以輕繩、輕桿和輕彈簧等連接在一 起，或是多個(gè)物體直接疊放或是并排在一起的物體系統(tǒng)就是連 接體.如圖 3-3-8 所示.,圖 3-3-8,2.問題分類,(1)已知外力求內(nèi)力(先整體后隔離),如果已知連接體在合外力的作用下一起運(yùn)動，可以先把連 接體系統(tǒng)作為一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律求出它們共同的加 速度；再隔離其中的一個(gè)物體，求相互作用力.,(2)已知內(nèi)力求外力(先隔離后整體),如果已知連接體物體間的相互作用力，可以先隔離其中一 個(gè)物體，根據(jù)牛頓第二定律求出它們共同的加速度，再把連接 體系統(tǒng)看成一個(gè)整體，求解外力的大小.,例 4：(多選)如圖 3-3-9 所示，水平地面上兩個(gè)完全相同的 物體 a

16、 和 b 緊靠在一起，在水平推力 f 的作用下運(yùn)動，fab 代,表 a、b 間的作用力，則(,),圖 3-3-9,審題突破：物體 a、b 在力 f 的作用下一起向右加速運(yùn)動， 具有相同的加速度，故先用整體法求解運(yùn)動的加速度，再用隔 離法求解它們之間的作用力. 解析：設(shè)物體的質(zhì)量為 m，且與地面間有摩擦.a、b 加速 度相同，以整體為研究對象，由牛頓第二定律得 f2mg2ma,答案：bd,輕繩與輕滑輪間的摩擦不計(jì)，繩子不可伸長，如果m m，求：,【觸類旁通】,(2015 年江蘇無錫期中)如圖 3-3-10 所示的裝置叫做阿特伍 德機(jī)，是阿特伍德創(chuàng)制的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，用來研究勻 變速直線運(yùn)動的規(guī)律.繩子兩端的物