1、4.7 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題（二）知識(shí)點(diǎn)1. 超重與失重、完全失重的條件與特點(diǎn)2. 輕質(zhì)量物體的牛頓定律問題3. 整體和隔離法、牛頓第二定律在連接體問題中的應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1、進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力情況，能結(jié)合力的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析2、應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題3、掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題的基本思路和方法教學(xué)重點(diǎn)超重和失重教學(xué)難點(diǎn)超重和失重教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)1運(yùn)動(dòng)學(xué)公式.2牛頓三大定律.3已知物體的受力情況求運(yùn)動(dòng)。4已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求受力。 二、知識(shí)講解考點(diǎn)/易錯(cuò)點(diǎn)1 共點(diǎn)力的平衡條件1、 如果一個(gè)物體在力的作用下保持靜止或勻速直線狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)

2、.2、 共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為 0.3、 三個(gè)力平衡，合外力為零，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力必定大小相等、方向相反。4、 多個(gè)力的平衡，若物體受多個(gè)力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這些力中的某一個(gè)力一定與其余力的合力大小相等、方向相反。考點(diǎn)/易錯(cuò)點(diǎn)2 超重現(xiàn)象超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象。超重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向上的加速度，即做加速上升或減速下降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電梯加速下降（或減速上升）時(shí)，加速度向下,a0,m(g+a)mg。人對(duì)電梯地板的壓力比重力小?？键c(diǎn)/易錯(cuò)點(diǎn)3 失重現(xiàn)象物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受

3、重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：物體具有豎直向下的加速度，即做加速下降或減速上升運(yùn)動(dòng)。如果物體以大小等于g的加速度豎直下落，則m(g+a)=0，物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力，好像完全沒有重力作用，這種狀態(tài)是完全失重狀態(tài)?？键c(diǎn)/易錯(cuò)點(diǎn)4、連接體問題1）加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的紐帶在牛頓第二定律公式（）和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式（勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式，等）中，均包含有一個(gè)共同的物理量加速度受力-加速度-運(yùn)動(dòng)2）簡(jiǎn)單連接題問題的處理方法連接體：是指運(yùn)動(dòng)中的幾個(gè)物體或者上下疊放，或者前后擠靠，或者通過細(xì)桿、細(xì)繩或輕彈簧連接在一起而形成整體（或物體組）連接體問題的處理方法通常是整體法和隔離法整體法：若

4、連接體具有相同的加速度，可以把連接體看成一個(gè)整體作為研究對(duì)象在進(jìn)行受力分析時(shí)，要注意區(qū)分內(nèi)力和外力，采用整體法時(shí)只分析外力，不分析內(nèi)力如圖所示，置于光滑水平面上的兩個(gè)物體和，用輕繩連接，繩與水平方向的夾角為，在上施一水平力，求兩物體運(yùn)動(dòng)的加速度這時(shí)，我們就可以把和作為整體來研究，則有：，所以以整體為研究對(duì)象來求解，可以不考慮物體之間的作用力，列方程簡(jiǎn)單，求解容易隔離法：把研究的物體從周圍物體中隔離出來，單獨(dú)進(jìn)行分析上題中若要求繩的拉力，則必須將（或）隔離出來，單獨(dú)進(jìn)行分析例如隔離，則有：，所以 三、例題精析【例題1】 【題干】彈簧上掛著一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各

5、為多少？（取g=10m/s2）（1）以v=5m/s速度勻速下降（2）以a=5m/s2的加速度豎直加速上升（3）以a=5m/s2的加速度豎直加速下降（4）以重力加速度g豎直減速上升 【答案】10N，15N，5N,0【解析】對(duì)物體受力分析，如圖所示，1）勻速下降時(shí)，由平衡條件得F=mg=10N2)以向上為正方向，由牛頓第二定律F-mg=maF=m(g+a)=15N3)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律mg-F=maF=m(g-a)=5N4）取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律mg-F=mgF=0N處于完全失重狀態(tài)【例題2】 【題干】(2010海南卷)如圖所示，木箱內(nèi)有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物

6、塊；木箱靜止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上，若在某一段時(shí)間內(nèi)，物塊對(duì)箱頂剛好無壓力，則在此段時(shí)間內(nèi)，木箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能為( )A加速下降B加速上升C減速上升D減速下降 【答案】BD【解析】因?yàn)槟鞠潇o止時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，且木箱壓在頂板上，則有：FTmgFN，某時(shí)間內(nèi)物塊對(duì)頂板剛好無壓力，說明彈簧的長(zhǎng)度沒有變化，則彈力沒有變化，由于FN0，故箱子所受的合外力為F合FTmg，方向豎直向上，故箱子有向上的加速度，而有向上的加速度的直線運(yùn)動(dòng)有兩種：加速上升和減速下降，所以B、D正確【例題3】【題干】一同學(xué)想研究電梯上升過程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。某天乘電梯上樓時(shí)他攜帶了一個(gè)質(zhì)量為5 kg的砝碼和一套便攜式DI

7、S實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，砝碼懸掛在力傳感器上。電梯從第一層開始啟動(dòng)，中間不間斷，一直到最高層停止。在這個(gè)過程中，顯示器上顯示出的力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖332所示。取重力加速度g10 m/s2，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)。求：圖332(1)電梯在最初加速階段的加速度a1與最后減速階段的加速度a2的大??；(2)電梯在3.013.0 s時(shí)段內(nèi)的速度v的大?。?3)電梯在19.0 s內(nèi)上升的高度H?！敬鸢浮?1)1.6 m/s20.8 m/s2(2)4.8 m/s(3)69.6 m【解析】(1)由牛頓第二定律Fma和圖象所給信息得a1 m/s21.6 m/s2a2 m/s20.8 m/s2(2)3.013.0 s內(nèi)電梯勻速

8、運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式得va1t11.63 m/s4.8 m/s(3)電梯在19.0 s內(nèi)上升的高度H應(yīng)是三階段位移之和，即Ha1tvt2a2t1.632 m4.810 m0.862 m69.6 m。 四、課堂運(yùn)用【基礎(chǔ)】1、在下列運(yùn)動(dòng)過程中，人處于失重狀態(tài)的是()A小朋友沿滑梯加速滑下B乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi)C宇航員隨飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)D運(yùn)動(dòng)員何沖離開跳板后向上運(yùn)動(dòng)【答案】ACD【解析】物體處于失重狀態(tài)指的是在物體具有向下的加速度情況下，物體對(duì)支撐面的壓力或者懸掛物的拉力小于物體的重力的現(xiàn)象。當(dāng)小朋友沿滑梯加速下滑時(shí)，具有向下加速度，滑梯對(duì)人的支持力小于人的重力，人處

9、于失重狀態(tài)；乘客坐在沿平直路面減速行駛的汽車內(nèi)，加速度在水平方向，對(duì)乘客受力分析可得在豎直方向汽車對(duì)乘客的作用力平衡了人的重力，人不處于失重狀態(tài)；宇航員隨飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員處于完全失重狀態(tài)；運(yùn)動(dòng)員離開跳板后僅受重力作用處于完全失重狀態(tài)2、在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50 kg，電梯運(yùn)動(dòng)過程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖333所示，在這段時(shí)間內(nèi)下列說法中正確的是()圖333A曉敏同學(xué)所受的重力變小了B曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下【答案】D【解析

10、】由題知體重計(jì)的示數(shù)為40 kg時(shí)，人對(duì)體重計(jì)的壓力小于人的重力，故處于失重狀態(tài)，實(shí)際人受到的重力并沒有變化，A錯(cuò)；由牛頓第三定律知B錯(cuò)；電梯具有向下的加速度，但不一定是向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)；由牛頓第二定律mgFNma，可知a，方向豎直向下，D對(duì)?！眷柟獭?、(2012上海高考)如圖334所示，光滑斜面固定于水平面，滑塊A、B疊放后一起沖上斜面，且始終保持相對(duì)靜止，A上表面水平。則在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，B受力的示意圖為()圖334圖335【答案】A【解析】以滑塊A、B整體為研究對(duì)象，整體加速度沿斜面向下，以滑塊B為研究對(duì)象，沿水平和豎直方向分解滑塊B的加速度可知，滑塊B受到水平向左的摩擦力，豎直向下的重力

11、，豎直向上的支持力，選項(xiàng)A正確?！景胃摺?、(2013江西省重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)中央電視臺(tái)近期推出了一個(gè)游戲節(jié)目推礦泉水瓶。選手們從起點(diǎn)開始用力推瓶一段時(shí)間后，放手讓瓶向前滑動(dòng)，若瓶最后停在桌上有效區(qū)域內(nèi)，視為成功；若瓶最后不停在有效區(qū)域內(nèi)或在滑行過程中倒下均視為失敗。其簡(jiǎn)化模型如圖337所示，AC是長(zhǎng)度為L(zhǎng)15 m的水平桌面，選手們可將瓶子放在A點(diǎn)，從A點(diǎn)開始用一恒定不變的水平推力推瓶，BC為有效區(qū)域。已知BC長(zhǎng)度為L(zhǎng)21 m，瓶子質(zhì)量為m0.5 kg，瓶子與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4。某選手作用在瓶子上的水平推力F20 N，瓶子沿AC做直線運(yùn)動(dòng)，(g取10 m/s2)假設(shè)瓶子可視為質(zhì)點(diǎn)，那么該選手

12、要想游戲獲得成功，試問：圖337(1)推力作用在瓶子上的時(shí)間最長(zhǎng)不得超過多少？(2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少？【答案】(1) s(2)0.4 m【解析】(1)要想獲得游戲成功，瓶子滑到C點(diǎn)速度正好為0，力作用時(shí)間最長(zhǎng)，設(shè)最長(zhǎng)作用時(shí)間為t1，有力作用時(shí)瓶子的加速度為a1，t1時(shí)刻瓶子的速度為v，力停止作用后加速度為a2，由牛頓第二定律得：Fmgma1mgma2加速運(yùn)動(dòng)過程中的位移x1減速運(yùn)動(dòng)過程中的位移x2位移關(guān)系滿足x1x2L1又va1t1由以上各式解得t1 s(2)要想游戲獲得成功，瓶子滑到B點(diǎn)速度正好為零，力作用距離最小，設(shè)最小距離為d，則L1L2v22a1d聯(lián)立解得d0.4 m五、課程小結(jié)超重和失重1）超重：物體對(duì)支持物