2013年人教版高中物理一輪復習課件3.3牛頓運動定律綜合應用

考點1

超重和失重1.視重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

示數(shù)稱為視重.視重大小等于彈簧測力計所受物體的

拉力

或臺秤所受物體的_壓力.2.超重、失重和完全失重比較超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重概念物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)

大于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)

小于物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)

零

的等現(xiàn)于象產生條件物體的加速度方向

豎直

向上物體的加速度方向

豎直向下物體的加速度方向

豎

直向

，大小

下

a=g超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重原理式F-mg=maF=m(g+a)mg-F=maF=m(g-a)mg-F=maF=0運動狀態(tài)加速上升或

下_

降加速下降或

上升以a=g加速下降或上升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,物體就會處于超重或失重狀態(tài)超重并不是重力增加了，失重也不是重力減小了，完全失重也不是重力完全 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，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產生壓強等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，彈簧測力計的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?

N，關于電梯的運動(

)，以下說法正確的是(g取10

m/s2)(

)A.電梯可能向上加速運動,加速度大小為4

m/s2B.電梯可能向下加速運動,加速度大小為4

m/s2C.電梯可能向上

D.電梯可能向下運動,加速度大小為2

m/s2運動,加速度大小為2

m/s2【解析】選C.電梯勻速運動時，對重物由平衡條件得mg=F,m=1kg，當彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)?

N時，對重物由第二定律得mg-F′=ma，得a=2m/s2,加速度方向向下，其運動情況可能向上或向下加速，故只有C正確.物體從系統(tǒng)中_第二定律對__出來，分析其受力和運動情況，再用_出來的物體列方程求解的方法整體法：當連接體內(即系統(tǒng)內)各物體的

加速度相同時，可以把系統(tǒng)內的所有物體看成_一個整體，分析其受力和運動情況，運用第二定律對整體列方程求解的方法法：當求系統(tǒng)內物體間

相互作用的內力

時，常把某個考點2運動定律的應用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).法的選取原則若連接體內各物體的加速度不相同,或者要求出系統(tǒng)內兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中出來,應用

第二定律列方程求解.3.整體法、 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

法選取合適

的研究對象，應用 第二定律求作用力.即“先整體求加速度，后 求內力”.(多選)(2012·沈陽模擬)

，水平D.若地面是有摩擦的，F(xiàn)AB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(

)A.若地面是完全光滑的，F(xiàn)AB=FB.若地面是完全光滑的，F(xiàn)AB=F2C.若地面是有摩擦的，F(xiàn)AB=F=

F2【解析】選B、D.地面光滑時，對A、B整體有:F=2ma對B有：FAB=ma由以上兩式得:FAB=F

,A錯誤，B正確.2地面有摩擦時，對A、B整體有：F-2μmg=2ma對B有：FAB-μmg=ma由以上兩式得：FAB=F

,C錯誤，D正確.2超重、失重的應用【例證1】在升降電梯內的地板上放一體重計，電梯 時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間

同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)

，在這段時間內下列說法中正確的是(

)A.B.同學所受的重力變小了對體重計的壓力小于體重計對

的支持力C.電梯一定在豎直向下運動D.電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下【解題指南】解答本題時，應把握以下兩點：體重計的示數(shù)等于其受到的壓力所對應的質量，但并不一定是人的質量.僅根據(jù)加速度的大小和方向無法判斷物體的運動性質.【自主解答】選D.由題知體重計的示數(shù)為40kg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沒有變化，A錯；由 第三定律知B錯；電梯具有向下的加速第二定律mg－FN＝ma，度，但不一定是向下運動，C錯；由可知a=g

方向豎直向下,D對.5【互動探究】在【例證1】中，如果某一段時間 同學發(fā)現(xiàn)體重計的指針指向“60”，請判斷電梯的運動情況.(g=10

m/s2)【解析】體重計指針指向“60”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速度.對人,由 第二定律得FN-mg=ma代入數(shù)據(jù)，解得a=2

m/s2,方向向上.所以電梯的運動情況有兩種可能，可能是以2

m/s2的加速度向上勻加速運動，也可能是以2m/s2的加速度向下勻 運動.答案：見解析【總結提升】超重和失重現(xiàn)象的判斷“三”技巧從受力的角度判斷，當物體所受向上的拉力(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)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)從速度變化角度判斷物體向上加速或向下物體向下加速或向上時,超重;時,失重.整體法、

法的靈活應用【例證2】在2008年

殘奧會開幕式上,運動員手拉繩索向上攀登,最終點燃了主火炬,體現(xiàn)了殘疾運動員堅韌不拔的意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質的定滑,輪,一端掛一吊椅,另一端被坐在吊椅上的運動員拉住,設運動員的質量為65kg,吊椅的質量為15kg,不計定滑輪與繩子間的摩擦,重力加速度取g=10m/s2,當運動員與吊椅一起正以加速度a=1

m/s2上升時,試求:(1)運動員豎直向下拉繩的力.(2)運動員對吊椅的壓力.法交叉運用,也可選用【解題指南】解答本題可以整體法與法,利用 運動定律列方程求解.【自主解答】解法一:(整體法與 法的交叉運用)(1)設運動員受到繩向上的拉力為F,由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等,吊椅受到繩的拉力也是F,對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖甲所示,則有:2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a①得F=440

N由

第三定律,運動員豎直向下拉繩的力F′=F=440

N.(2)設吊椅對運動員的支持力為FN,對運動員進行受力分析如圖乙所示,則有:F+FN-m人g=m人aFN=275

N由

第三定律,運動員對吊椅的壓力為F′N=FN=275

N解法二:( 法)設運動員和吊椅的質量分別為M和m,繩對運動員的拉力大小為F,吊椅對運動員的支持力為FN,運動員對吊椅的壓力大小為F′N,第二定律有F+FN-分別以運動員和吊椅為研究對象,根據(jù)Mg=Ma①F-F′N-mg=ma②根據(jù) 第三定律有F′N=FN解①②③得F=440

N,F′N=275

N③根據(jù) 第三定律,運動員豎直向下的拉力為F′=F=440

N.

答案：(1)440

N(2)275

N【總結提升】整體法與 法常涉及的問題類型1.涉及 法與整體法的具體問題類型(1)涉及滑輪的問題.若要求繩的拉力，一般都必須采用法.本例中,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，故采用

法.(2)水平面上的連接體問題.①這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對有相同的加速度.解題時，一般采用先整體、后，即具的方法.②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.(3)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 時，解題時一般采用

法分析.2.解決這類問題的關鍵正確地選取研究對象是解題的首要環(huán)節(jié)，弄清各個物體之間哪些屬于連接體，哪些物體應該單獨分析，分別確定出它們的加速度,然后根據(jù)運動定律列方程求解.【變式訓練】(2011·新課標

卷)如圖，在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質量為m2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相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是(

)【解析】選A.開始運動時F較小，兩物體之間為靜摩擦力，不會在a-t圖象中是一條直線，設木板與木塊之間的動摩擦因數(shù)為相對滑動，由 第二定律有，kt=(m1＋m2)a，解a得

k

t最大外力F0

m1當外力F>F0時，兩物體開始相對滑動，此時兩物體之間為滑動摩擦力，對木板應用 第二定律2

1

1為定值，在a-t圖象中是一條平行于t軸的直線，對木塊應用第二定律有，kt-μm2g=m2a2，a2的斜率更大，故B、C、D錯，A正確.m1＋m211mμ，木板的最大加速度

a

使m2木g

.塊與木板保持相對

的221mm

g

m1有，μm

g=m

a，解a得2m1m

g2解得a2m

k

t由

于g2

1

2k則＞相對k滑動后在a-t圖象中m

m＋m【變式備選】(多選)

，質量分別為m1、m2的兩個物塊間用一輕彈簧連接，放在傾角為θ的粗糙斜面上，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ.平行于斜面、大小為F的拉力作用在m1上，使m1、m2一起向上做勻加速運動，斜面始終

在水平地面上，則(

)A．彈簧的彈力為B．彈簧的彈力為C．地面對斜面的摩擦力水平向左D．地面對斜面的摩擦力水平向右m2m1＋m2Fm2F

＋μm2gsinθm1＋m2【解析】選A、C.對m1、m2整體分析：F－(m1＋m2)gsinθ－μ(m1＋m2)gcosθ＝(m1＋m2)a①對m2：F2－m2gsinθ－μm2gcosθ＝m2a

②A對，B錯.對斜面受力分析如圖，F(xiàn)

為m

、m壓

1

2對斜面的壓力，F(xiàn)f為m1、m2對斜面的摩擦力，斜面 ，則地面對斜面的摩擦力水平向左,C對,D錯.221

2m

F由①②得F＝m＋m應用

運動定律解決多過程問題【例證3】(2011·江蘇高考)(16分)，長為L，內壁光滑的直管與水平地面成30°角固定放置，將一質量為m的小球固定在管底，用一輕質光滑細線將小球與質量為M=km的小物塊相連，小物塊懸掛于管口，現(xiàn)將小球 ，一段時間后，小物塊

不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉向裝置后做平拋運動，小球的轉向過程中速率不變.(重力加速度為g)(1)求小物塊下落過程中的加速度大小;明確小物塊的受力情況，由 第二定律列方程.結合 第二定律和運動學公式求小球速度.根據(jù)平拋運動的規(guī)律進行分析.求小球從管口拋出時的速度大??；試證明小球平拋運動的水平位移總小于

2

L.2【解題指南】解答本題時可按以下思路分析：【規(guī)范解答】(1)設細線中的張力為FT,根據(jù)第二定律(2分)(2分)Mg-FT=MaFT-mgsin30°=ma且M=km(1分)(2)設M

時的速度大小為v,m射出管口時速度大小為v0，M后m的加速度大小為a0，根據(jù) 第二定律-mgsin30°=ma0由勻變速直線運動規(guī)律知v2=2aLsin30°(2分)(1分)聯(lián)立解得a

2k

120-v

=2a

L(1-sin30°)(2分)(2分)(2分)20v0聯(lián)立解得

v

k

2gL(k

2)2k

1(3)由平拋運動規(guī)律x=v0t,Lsin30°=1gt22(1分)(1分)k

2解得x

L2(k

1)得2

L證2則x

2k

1

g答案：(1)2k

1(2)(3)見規(guī)范解答k

22k

1

gL(k

2)【總結提升】處理多過程問題時應注意的兩個問題任何多過程的復雜物理問題都是由很多簡單的小過程構成，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,聯(lián)立求解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.如本題中的小球先做勻

運動到管口，后做平拋運動【變式訓練】(2012·揚州模擬)，質量為40.0

kg的雪橇(包括人)在與水平方向成37°角、大小為200N的拉力F作用下，沿水平面由開始運動，雪橇與地面間動摩擦因數(shù)為

0.20.(取g=10

m/s2，cos37°=0.8，sin37°=0.6)求雪橇的加速度大??；經過2s撤去F，再經過3

s時雪橇的速度多大？雪橇在5

s內的位移多大？【解析】(1)對雪橇受力分析：據(jù)

運動定律有：Fx-Ff=ma；FN+Fy=mg又：Ff=μFN；Fx=Fcos37°；Fy=Fsin37°故：a

Fcos37

mg=2F.s6inm37/s2m第二定律(2)v2=at1=2.6×2

m/s=5.2

m/s，撤去F后，據(jù)有：-μmg=ma′故：a′=-μg=-0.20×10

m/s2=-2.0

m/s2由于：t止=

v=2

2.6

s<3

sa則撤去F后，再經3

s，即5

s末時雪橇速度為：v5=0(3)前2

s內雪橇位移：后3

s內雪橇的位移：雪橇5

s內位移：s=s1+s2=(5.2+6.76)m=11.96m答案：(1)2.6

m/s2

(2)0 (3)11.96

m1

12

2s

0

v2

t

0

5.2

2

m

5.2

m

v2

0

ts2

2

5.2

0

2.6

m

6.76

m2

止考查內容 運動定律中的圖象問題【例證】總質量為80kg的跳傘運動員從離地500m的直升機上跳下，經過2

s拉開繩索開啟降落傘，

是跳傘過程中的v-t圖象，試根據(jù)圖象，求：t1＝1

s時運動員的加速度和所受阻力的大??；估算14

s內運動員下落的高度；估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間.【規(guī)范解答】(1)從題圖中可以看出，在t2＝2

s內運動員做勻加第二定律，設此過程中運動員受到的阻力大小為Ff，根據(jù)有mg－Ff＝ma得Ff=m(g－a)＝80×(10－8)N＝160

N(2)從題圖中估算得出運動員在14s內下落了39.5×2×2

m＝158

m.t2

2速運動，其加速度大小為a

v

16

m

/

s2

8

m

/

s2(3)14

s后運動員做勻速運動的時間為t

H

h

500

158

s

57

sv

6運動員從飛機上跳下到著地需要的總時間t總=t14+t′=(14+57)s=71

s答案：(1)8

m/s2

160

N (2)158

m (3)71

s在應用動力學中的臨界極值問題運動定律解決動力學問題中，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)，特別是題目中出現(xiàn)

“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，往往會有臨界現(xiàn)象，此時要采用假設法或極限分析法，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，求出臨界條件.一、動力學中的典型臨界問題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FN=0相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對

時，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繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：FT=04.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.當出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時，物體處于臨界狀態(tài)，所對應的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值二、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.【典題例證】

，質量為m=1

kg的物塊放在傾角為θ=37°的斜面體上，斜面質量為M=2

kg，斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，地面光滑，現(xiàn)對斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對斜面

，試確定推力F的取值范圍.(g=10m/s2

)【命題探究】此題有兩個臨界條件，當推力F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向上；當推力F較大時，物塊有相對斜面向上運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向下.找準臨界狀態(tài)是求解此題的關鍵.【深度剖析】(1)設物塊處于相對斜面向下滑動的臨界狀態(tài)時的，取加速度的方向為x軸正方推力為F1，此時物塊受力向.對物塊分析，在水平方向有F

Nsinθ-μF

Ncosθ=ma1豎直方向有F

Ncosθ+μF

Nsinθ-mg=0對整體有F1=(M+m)a1代入數(shù)值得a1=4.8

m/s2，F(xiàn)1=14.4N(2)設物塊處于相對斜面向上滑動的臨界狀態(tài)時的推力為F2，對物塊分析，在水平方向有

F′Nsinθ+μF′Ncosθ=ma2,豎直方向有F′Ncosθ-μF′Nsinθ-mg=0，對整體有F2=(M+m)a2代入數(shù)值得a2=11.2

m/s2,F2=33.6

N綜上所述可知推力F的取值范圍為：14.4

N≤F≤33.6

N答案：14.4

N≤F≤33.6

N1.(2012·蘇州模擬)在都靈 會上，

和 一起以完美的表演贏得了雙人滑冰比賽的銀牌.在滑冰表演剛開始時他們靜止不動，隨著優(yōu)美的音樂響起在相互猛推一下之后他們分別向相反方向運動.假定兩人與冰面間的動摩擦因數(shù)相同.已知推推，這是由于(

)的力小于

的時間小于推推的力的時間在冰上滑行的距離比

A.在推的過程中，B.在推的過程中，C.在剛分開時，D.在剛分開時，的初速度大于的加速度小于的初速度的加速度【解析】選C.根據(jù)

第三定律，在推的過程中，作用力和反作用力是等大、反向、共線的，它們總是同時產生、同時

、同時變化的，所以推力大小相等，作用時間相同.由于兩人和冰面的動摩擦因數(shù)相同，根據(jù)

第二定律求得兩人的加速度相同(均為μg)，由運動學公式v2=2ax及加速度相同可知，

在冰上滑行的距離比 ，說明在剛分開時， 的初速度大于

的初速度，故選C.2.設“神舟七號”載人飛船近地加速時,飛船以5g的加速度勻加速上升,g為重力加速度.則質量為m的宇航員對飛船底部的壓力為(

)A.6mg

B.5mg【解析】選A.對宇航員由C.4mg

D.mg運動定律:FN－mg=ma,得FN=6mg,再由 第三定律可判定A項正確.3.(多選)引體向上是 經常做的一項 運動.該運動的規(guī)范動作是:兩手正握單杠,由懸垂開始,上拉時,下顎須超過單杠面;下放時,兩臂放直,

不能曲臂，

.這樣上拉下放,重復動作,達到鍛煉臂力和腹肌的目的.關于做引體向上動作時人的受力,以下判斷正確的是(

)上拉過程中,人受到兩個力的作用上拉過程中,單杠對人的作用力大于人的重力下放過程中,某段時間內單杠對人的作用力小于人的重力D.下放過程中,人只受到一個力的作用【解析】選A、C.在上拉過程中,人受到重力和單杠對人的作用力,A正確;上拉過程中,要先加速,后