3、第3讲牛顿运定律的综合应用

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1、超重和失重1．视重(1)当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。(2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。2．超重、失重和完全失重比较超重现象失重现象完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小a＝g原理式F－mg＝mamg－F＝mamg－F＝maF＝m(g

2、＋a)F＝m(g－a)F＝0运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以a＝g加速下降或减速上升(1)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。(2)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。(3)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。1．在下列运动过程中，人处于失

3、重状态的是(　　)A．小朋友沿滑梯加速滑下B．乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内C．宇航员随飞船绕地球做圆周运动D．运动员何冲离开跳板后向上运动解析：选ACD　物体处于失重状态指的是在物体具有向下的加速度情况下，物体对支撑面的压力或者悬挂物的拉力小于物体的重力的现象。当小朋友沿滑梯加速下滑时，具有向下加速度，滑梯对人的支持力小于人的重力，人处于失重状态；乘客坐在沿平直路面减速行驶的汽车内，加速度在水平方向，对乘客受力分析可得在竖直方向汽车对乘客的作用力平衡了人的重力，人不处于失重状态；宇航员随飞船绕地球做圆周运动，宇航员处于完全失重

4、状态；运动员离开跳板后仅受重力作用处于完全失重状态。选项A、C、D正确。牛顿运动定律的应用1．整体法当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法。2．隔离法当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解。1．整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或

5、其他未知量)。2．隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解。3．整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力。即“先整体求加速度，后隔离求内力”。2．如图3－3－1所示，在光滑水平地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量为M，木块质量为m，加速度大小为a，木块和小车之间的动摩擦因数为

6、μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是(　　)图3－3－1A．μmg　　　　　　　　　B.C．μ(M＋m)gD．ma解析：选BD　m与M无相对滑动，故a相同。对m、M整体F＝(M＋m)·a，故a＝m与整体加速度相同也为a，对m：Ff＝ma，即Ff＝，又由牛顿第二定律隔离m，Ff＝ma，故B、D正确。对超重、失重的理解及应用[命题分析]　超重和失重是日常生活中的常见现象，在历年高考中经常考查，难度不大，题型常为选择题。[例1]　一同学想研究电梯上升过程的运动规律。某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为5kg的砝码和一套便携式DIS实验

7、系统，砝码悬挂在力传感器上。电梯从第一层开始启动，中间不间断，一直到最高层停止。在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图3－3－2所示。取重力加速度g＝10m/s2，根据表格中的数据。求：图3－3－2(1)电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小；(2)电梯在3.0～13.0s时段内的速度v的大小；(3)电梯在19.0s内上升的高度H。[解析]　(1)由牛顿第二定律F＝ma和图象所给信息得a1＝＝m/s2＝1.6m/s2a2＝＝m/s2＝0.8m/s2(2)3.0～13.0s内电梯匀速运动，由匀变速

8、直线运动的速度公式得v＝a1t1＝1.6×3m/s＝4.8m/s(3)电梯在19.0s内上升的高度H应是三阶段位移之和，即H＝a1t＋vt2＋a2t＝×1.6×32m＋4.8×10m＋×0.8×62m＝69.6m。[答案]　(1)1.