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,必考部分,第三章 牛頓運動定律,,第3單元 牛頓運動定律的綜合應用,網控基礎點 提煉命題源,一、超重與失重 1．視重 (1)當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的________稱為視重． (2)視重大小等于彈簧測力計所受物體的________或臺秤所受物體的________． (1)讀數(shù) (2)拉力 壓力,讀讀教材,2．超重、失重和完全失重的比較 大于 小于 等于零 向上 向下 向下 減速下降 減速上升,二、整體法與隔離法 1．整體法 當連接體內(即系統(tǒng)內)各物體的________相同時，可以把系統(tǒng)內的所有物體看成________，分析其受力和運動情況，運用牛頓第二定律對________列方程求解的方法． 2．隔離法 當求系統(tǒng)內物體間________________時，常把某個物體從系統(tǒng)中________出來，分析其受力和運動情況，再用牛頓第二定律對________出來的物體列方程求解的方法． 1.加速度 一個整體 整體 2.相互作用力 隔離 隔離,3．外力和內力 如果以物體系統(tǒng)為研究對象，受到系統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)受到的________，而系統(tǒng)內各物體間的相互作用力為________．應用牛頓第二定律列方程時不考慮內力．如果把某物體隔離出來作為研究對象，則內力將轉換為隔離體的外力． 外力 內力,1．如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)．下列說法正確的是( ) A．在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零 B．上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 C．下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力 D．在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力,練練基礎,┃題組一┃ 超重、失重現(xiàn)象,,2．(多選)如圖所示，木箱內有一豎直放置的彈簧，彈簧上方有一物塊，木箱靜止時彈簧處于壓縮狀態(tài)且物塊壓在箱頂上．若在某一段時間內，物塊對箱頂剛好無壓力，則在此段時間內，木箱的運動狀態(tài)可能為( ) A．加速下降 B．加速上升 C．減速上升 D．減速下降,3．如圖所示，豎直放置在水平面上的輕彈簧上放著質量為2 kg的物體A，處于靜止狀態(tài)．若將一個質量為3 kg的物體B輕放在A上的一瞬間，則B對A的壓力大小為(取g＝10 m/s2)( ) A．30 N B．0 C．15 N D．12 N,┃題組二┃ 整體法與隔離法,,解析：在B輕放在A上的瞬間，對整體應用牛頓第二定律得mBg＝(mA＋mB)a，再對B應用牛頓第二定律得mBg－FN＝mBa，解得FN＝12 N．據(jù)牛頓第三定律可知B對A的壓力大小為12 N．故選D.,4．(多選)如圖所示，水平地面上有兩塊完全相同的木塊A、B，在水平推力F的作用下運動，用FAB代表A、B間的相互作用力，則( ),,1．不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)不等于物體本身的重力． 2．超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關，只決定于加速度的方向． 3．當問題中出現(xiàn)相互作用的多個物體時，可以選擇系統(tǒng)為研究對象，也可以選擇其中一個物體為研究對象，從而出現(xiàn)整體法與隔離法．,小思考 微總結,細研核心點 練透經典題,1．盡管物體的加速度不是沿豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量即ay≠0，物體就會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)．當ay方向豎直向上時，物體處于超重狀態(tài)；當ay方向豎直向下時，物體處于失重狀態(tài)． 2．超重并不是說重力增加了，失重并不是說重力減小了，完全失重也不是說重力完全消失了．在發(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(或對懸掛物的拉力)發(fā)生變化．,考點一 超重與失重,3．在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產生的物理現(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、液體柱不再產生向下的壓強等． 4．盡管整體沒有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)．,[調研1] (多選)如圖甲所示，在升降機的頂部安裝了一個能夠顯示拉力的傳感器，傳感器下方掛上一輕質彈簧，彈簧下端掛一質量為m的小球，若升降機在運行過程中突然停止，并以此時為零時刻，在后面一段時間內傳感器顯示彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，g為重力加速度，則( ) A．升降機停止前在向上運動 B．0～t2時間內小球處于失重狀態(tài)，t2～t4時間內小球處于超重狀態(tài) C．t1時刻小球的加速度大小小于t3時刻小球的加速度大小 D．t2時刻小球的速度與t4時刻小球的速度相同,[試題調研],,[解題探究] 1．0～t1時間內，小球怎樣運動？t1時刻小球的運動有何特點？ 提示：t＝0時刻，彈力和重力二力平衡，彈簧處于伸長狀態(tài)；0～t1時間內，彈力減小，說明伸長量減小，所以小球在減速上升；在t1時刻，彈力減為零，然后方向未變而增大，說明小球從t1開始向下運動，所以t1時刻速度等于零，加速度等于重力加速度． 2．t1～t4時間內，小球怎樣運動？t2、t3和t4時刻小球的運動有何特點？ 提示：t1～t2時間內，小球加速下降；t2～t3時間內，小球減速下降；t3～t4時間內，小球加速上升．在t2時刻，加速度為零，速度最大；在t3時刻，加速度最大，速度為零；在t4時刻，加速度為零，速度最大．,[解析] t＝0時刻，彈力與重力大小相等，之后彈力減小，說明小球向上運動，則升降機停止前在向上運動，A項正確；0～t2時間內，彈力都小于重力，則小球處于失重狀態(tài)，t2～t4時間內，彈力都大于重力，則小球處于超重狀態(tài)，B項正確；t1時刻，彈力為零，小球只受重力，加速度大小等于重力加速度大小，t3時刻，小球處于最低點，彈力等于2mg，則小球受到的合外力等于mg，故加速度大小等于重力加速度大小，但方向豎直向上，C項錯誤；t2和t4時刻彈力都等于mg，小球處于平衡位置，故速度大小相等，但速度是矢量，方向不同，D項錯誤． [答案] AB,判斷超重和失重現(xiàn)象的常用方法 1．從受力的角度判斷 當物體受向上的拉力(或支持力)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)；等于零時處于完全失重狀態(tài)． 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)．,名師歸納點題破疑,1－1.(2014·北京理綜)應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出．對此現(xiàn)象分析正確的是( ) A．受托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài) B．受托物體向上運動的過程中，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,[類題練熟],解析：物體在手掌的推力作用下，由靜止豎直向上加速時，物體處于超重狀態(tài)．當物體離開手的瞬間，只受重力作用，物體的加速度等于重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，故A、B、C錯誤；物體離開手的前一時刻，手與物體具有相同的速度，物體離開手的下一時刻，手的速度小于物體的速度，即在物體離開手的瞬間這段相同的時間內，手的速度變化量大于物體的速度變化量，故手的加速度大于物體的加速度，也就是手的加速度大于重力加速度，故D正確．,1－2.在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為G的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動作．傳感器和計算機相連，經計算機處理得到壓力F隨時間t變化的圖象，則下列圖象中可能正確的是( ),解析：該同學完成一次下蹲動作，先加速下降，再減速下降，所以，該同學先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)，選項D正確．,1．整體法的選取原則 若連接體內各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體，分析整體受到的外力，應用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)． 2．隔離法的選取原則 要求出系統(tǒng)內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，應用牛頓第二定律列方程求解． 3．整體法、隔離法的交替運用 若連接體內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合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力．即“先整體求加速度，后隔離求內力”．,考點二 整體法與隔離法的靈活應用,[調研2] 如圖所示，在質量為M的小車中，用細線懸掛一個質量為m的小球，在水平牽引力F的作用下，小車向右做勻加速運動，穩(wěn)定時懸線向左偏離豎直方向的角度為α.撤去牽引力F后，小車繼續(xù)向右運動，穩(wěn)定時懸線向右偏離豎直方向的角度為β.則牽引力F的大小為( ) A．mgtan α B．Mgtan β C．(M＋m)gtan α D．(M＋m)g(tan α＋tan β),[試題調研],,[解題探究] 1．在水平牽引力F作用下，小車運動的加速度是多少？ 提示：因小車與小球相對靜止，小球的加速度與小車的加速度相同，分析小球受力，可求出加速度． 2．撤去牽引力后，穩(wěn)定時小車的加速度又是多少？能否求出地面對小車的摩擦力？ 提示：撤去牽引力后，穩(wěn)定時小球與小車相對靜止，分析小球受力，可求出加速度；分析整體受力，可求出地面對小車的摩擦力．,[解析] 當小車受到水平牽引力F作用時，對整體，由牛頓第二定律得 F－Ff＝(M＋m)a1 對小球受力分析如圖所示，則mgtan α＝ma1 當小車不受牽引力F作用時，對整體，由牛頓第二定律得 Ff＝(M＋m)a2 對小球，有mgtan β＝ma2 聯(lián)立以上各式解得F＝(M＋m)g(tan α＋tan β) 選項D正確． [答案] D,,整體法、隔離法的使用技巧 (1)不能把整體法和隔離法對立起來，而應該將兩者結合起來．解題時，從具體問題的實際情況出發(fā)，靈活選取研究對象，恰當?shù)剡x擇使用整體法和隔離法． (2)當系統(tǒng)有相同的加速度時，可依據(jù)所求力的情況確定選用整體法還是隔離法．若所求的力為外力則用整體法，若所求的力為內力則用隔離法．但在具體應用時，絕大多數(shù)情況是將兩種方法相結合應用，求外力時，一般先隔離后整體，求內力時，一般先整體后隔離，先隔離或先整體的目的都是求解共同的加速度．,名師歸納點題破疑,2－1.如圖甲所示，光滑滑輪的質量不計，已知三個物體的質量關系是m1＝m2＋m3，這時彈簧秤的讀數(shù)為T.若把質量為m2的物體從右邊移到左邊的物體上，如圖乙所示．彈簧秤的讀數(shù)將( ) A．增大 B．減小 C．不變 D．無法確定,[類題練熟],解析：開始時，彈簧秤的示數(shù)為T＝2m1g.把質量為m2的物體移到左邊的物體上后，彈簧秤的示數(shù)為T′，選三個物體和滑輪組成的系統(tǒng)為研究對象，由牛頓第二定律有(m1＋m2＋m3)g－T′＝(m1＋m2)a－m3a，解得T′＝2m1g－2m2a，可得T′T.,,1．處理方法：臨界狀態(tài)一般比較隱蔽，它在一定條件下才會出現(xiàn)．若題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語，常有臨界問題．解決臨界問題一般用極端分析法，即把問題推向極端，分析在極端情況下可能出現(xiàn)的狀態(tài)和滿足的條件，應用物理規(guī)律列出在極端情況下的方程，從而找出臨界條件． 2．動力學中的典型臨界問題 (1)接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離的臨界條件是彈力FN＝0. (2)相對靜止或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，則相對靜止或相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達到最大值．,考點三 牛頓運動定律中的臨界和極值問題,[試題調研],[解題指導] (1)分析物體受力，畫出力的示意圖． (2)由A點到B點，物塊做勻加速直線運動，利用運動學公式列式可求物塊的加速度和到達B點的速度大?。?(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出拉力F的表達式，再利用數(shù)學知識求極值．,求解臨界極值問題的三種常用方法 (1)極限法：把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來，以達到正確解決問題的目的． (2)假設法：臨界問題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時，或變化過程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時，往往用假設法解決問題． (3)數(shù)學方法：將物理過程轉化為數(shù)學公式，根據(jù)數(shù)學表達式解出臨界條件．,名師歸納點題破疑,[類題練熟],“滑塊—滑板”模型,[歸類·建模·提能(三)] [名師點睛] 1．模型特點：上、下疊放兩個物體，并且兩物體在摩擦力的相互作用下發(fā)生相對滑動． 2．解題思路：(1)分析滑塊和木板的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律分別求出滑塊和木板的加速度；(2)對滑塊和木板進行運動情況分析，找出滑塊和木板之間的位移關系或速度關系，建立方程．特別注意滑塊和木板的位移都是相對地面的位移．,[經典范例] 如圖所示，質量為M＝4 kg的木板長L＝1.4 m，靜止放在光滑的水平地面上，其右端靜置一質量為m＝1 kg 的小滑塊(可視為質點)，小滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，今用水平力F＝28 N向右拉木板．要使小滑塊從木板上掉下來，力F作用的時間至少要多長？(不計空氣阻力，取g＝10 m/s2) [解題指導] 在力F作用過程中，M和m都做勻速直線運動，經過t1撤掉力F后，m繼續(xù)做勻加速運動，M做勻減速運動，當兩者達到共同速度時，如果m恰好滑到M的左側，則時間為最短時間，該狀態(tài)為臨界狀態(tài)．本題可以借助v－t圖象來解決．,,,在“滑塊—滑板”模型中，一般涉及兩個物體，且二者產生相對運動，用隔離法分析二者受力情況，確定物體的運動情況是解題的基礎．由于問題中往往伴隨著臨界值問題和多過程問題，使此類問題變得較為復雜．借助v－t圖象，從圖象中找到時間與空間的關系，是解決問題的有效手段．,多維思考技法提煉,[針對訓練] 如圖所示，質量M＝4.0 kg的長木板B靜止在光滑的水平地面上，在其右端放一質量m＝1.0 kg的小滑塊A(可視為質點)．初始時刻，A、B分別以v0＝2.0 m/s向左、向右運動，最后A恰好沒有滑離B板．已知A、B之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.40，取g＝10 m/s2.求： (1)A、B相對運動時的加速度aA和aB的大小與方向； (2)A相對地面速度為零時，B相對地面運動已發(fā)生的位移大小x； (3)木板B的長度l.,,