第三節(jié)-牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用

第三節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用考點(diǎn)整合一、超重與失重(完全失重)分類受力特征運(yùn)動(dòng)特征(產(chǎn)生條件)超重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦?也叫視重)________物體的重力物體具有________的加速度失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦_______物體的重力物體具有________的加速度完全失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔赺_______物體的加速度為______________重力加速度g

大于豎直向上小于豎直向下零要點(diǎn)探究?探究點(diǎn)一超重與失重對(duì)超重和失重的理解1．當(dāng)物體處于超重和失重狀態(tài)時(shí)，物體受到的重力并沒有變化．所謂“超”和“失”，是指視重，“超”和“失”的大小取決于物體的質(zhì)量和物體在豎直方向的加速度．2．物體是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而是取決于加速度方向是向上還是向下．3．完全失重狀態(tài)不僅僅只限于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要物體具有豎直向下的等于g的加速度就處于完全失重狀態(tài)．例如：不計(jì)空氣阻力的各種拋體運(yùn)動(dòng)，環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星等，都處于完全失重狀態(tài)．在完全失重狀態(tài)下，由于重力產(chǎn)生的一切現(xiàn)象都不存在了．例如，物體對(duì)水平支持面沒有壓力，對(duì)豎直懸線沒有拉力，不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量，液柱不產(chǎn)生壓強(qiáng)，在液體中的物體不受浮力等等．課堂互動(dòng)講練特別提醒1．由物體處于失重或超重狀態(tài)，可判斷加速度的方向?yàn)橄蛳禄蛳蛏希⒉荒艽_定物體運(yùn)動(dòng)的速度方向．2．當(dāng)物體出現(xiàn)超重或失重時(shí)，物體的加速度不一定沿豎直方向，但加速度一定有豎直方向的分量．1.(2009年廣東深圳模擬)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(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量小，這一現(xiàn)象表明()即時(shí)應(yīng)用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是向上D．乘客一定處在失重狀態(tài)BDA變式題AD特別提示：(1)物體超重或失重時(shí)，所受重力并沒有變化．(2)物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，與物體的速度沒有關(guān)系．整體1．整體法當(dāng)系統(tǒng)中各物體的

相同時(shí)，我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的

，當(dāng)整體受到的外力已知時(shí)，可用

求出整體的加速度．加速度質(zhì)量之和牛頓第二定律2．隔離法從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求解系統(tǒng)內(nèi)物體間

時(shí)，常把物體從系統(tǒng)中

出來，進(jìn)行分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程．相互作用力

“隔離”3．外力和內(nèi)力如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)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(nèi)各物體間的相互作用力為

．應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮內(nèi)力．如果把某物體隔離出來作為研究對(duì)象，則

將轉(zhuǎn)換為隔離體的

．外力內(nèi)力內(nèi)力外力整體法與隔離法選取的原則系統(tǒng)問題是指在外力作用下幾個(gè)物體連在一起運(yùn)動(dòng)的問題，系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度可以相同，也可以不相同，對(duì)該類問題處理方法如下：1．隔離法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同，且需要求物體之間的作用力．(2)處理方法：把物體從系統(tǒng)中隔離出來，將內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解，隔離法是受力分析的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握．2．整體法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力．(2)處理方法：把系統(tǒng)內(nèi)各物體看成一個(gè)整體(當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn))來分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)．3．整體法、隔離法交替運(yùn)用原則：若系統(tǒng)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(shí)，可以先用整體法求出加速度（或未知力），然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力．即“先整體求加速度（或力），后隔離求內(nèi)力”．特別提醒運(yùn)用整體法分析問題時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同，如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同，如通過滑輪連接的物體，應(yīng)采用隔離法求解．2．如圖3－3－2所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m的A、B兩個(gè)物體，A、B間的最大靜摩擦力為μmg，現(xiàn)用水平拉力F拉B，使AB以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力F的最大值為()即時(shí)應(yīng)用圖3－3－2A．μmgB．2μmgC．3μmgD．4μmgC變式題1A例2、如圖所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，開始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的，即a=g，則小球在下滑的過程中，木箱對(duì)地面的壓力為多少？解析：（木箱與小球沒有共同加速度，所以須用隔離法）。取小球m為研究對(duì)象，受重力mg、摩擦力Ff，據(jù)牛頓第二定律得：mg-Ff=ma ①取木箱M為研究對(duì)象，受重力Mg、地面支持力FN及小球給予的摩擦力Ff′如圖。據(jù)物體平衡條件得：FN-Ff′-Mg=0 ②且Ff=Ff′ ③由①②③式得FN=g由牛頓第三定律知，木箱對(duì)地面的壓力大小為FN′=FN

=g.2.如圖3－3－7所示，在傾角為α的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上站著一只貓．已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍．當(dāng)繩子突然斷開時(shí)，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對(duì)斜面的位置不變．則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為()題型二整體法與隔離法中的靈活應(yīng)用C?探究點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)中的臨界與極值問題

2.如圖所示，質(zhì)量M=8.0kg的小車停放在光滑水平面上。在小車右端施加一個(gè)F=8.0N的水平恒力。當(dāng)小車向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到3.0m/s時(shí)，在其右端輕輕放上一個(gè)質(zhì)量m=2.0kg的小物塊（初速為零），物塊與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20，假定小車足夠長(zhǎng)。求：⑴經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間物塊停止在小車上相對(duì)滑動(dòng)？⑵小物塊從放在車上開始，經(jīng)過t=3.0s，通過的位移是多少？(取g=10m/s2)F

m

M

?探究點(diǎn)四涉及傳送帶的動(dòng)力學(xué)問題1.水平傳送帶動(dòng)力學(xué)問題圖解1、(江蘇六校聯(lián)考)如圖所示，一水平方向足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面，物體以恒定的速率沿直線向左滑上傳送帶后，經(jīng)過一段時(shí)間又返回光滑水平面上,這時(shí)速率為,則下列說法正確的是A．若Ｂ．若Ｃ．不管Ｄ．AB即時(shí)應(yīng)用[例一]水平傳送帶被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站，如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖，緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運(yùn)行，一質(zhì)量為m=4kg的行李無初速地放在A處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因素，A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。（1）求行李剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大小；（2）求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從A傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。ABV[解析]（1）滑動(dòng)摩擦力加速度為(2)行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速,則(3)行李始終勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,加速度仍為,當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí),所以傳送帶的最小運(yùn)行速率為2m/s.行李最短運(yùn)行時(shí)間由2.傾斜傳送帶動(dòng)力學(xué)問題圖解[練習(xí)2](2007廣東佛山)如圖所示，表面粗糙的傳送帶靜止時(shí)，物塊由皮帶頂端Ａ從靜止開始滑到皮帶底端B用的時(shí)間是t，則A.當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定大于tB.當(dāng)皮帶向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于tC.當(dāng)皮帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定等于tD.當(dāng)皮帶向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊由A滑到B的時(shí)間一定小于tABV