2018年牛顿运动定律综合运用问题

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1、牛顿运动定律的综合运用问题预习导学（共点力作用下的物体的平衡）（―）共点力作用在物体上同一的几个力，或是延长以后交于同一点的几个力。（二）共点力作用下物体的平衡1.平衡状态物体保持或叫做平衡状态，是加速度零的状态。【特别提醒】必须注意平衡状态中的“保持静止”中的“保持”两个字。若将一个物体竖直向上抛出，当物体到达最高点时其瞬时速度虽然为零，但因仍受重力作用，速度正在发生变化，因而不能“保持”为零。所以，我们不能说该物体在最高点时处于平衡状态。物体处于平衡状态时，其速度（包括大小和方向）不变，其加速

2、度为零，这是共点力作用下物体处于平衡状态的运动学特征。2.平衡条件处于平衡状态的物体，其加速度*0,由牛顿第二定律卩=!1^知，物体所受合力F合=0。若采用正交分解法解决平衡问题，则平衡条件为EFy=0・3.相关推论（1）二力平衡：物体在两个力作用下处于平衡状态时，则这两个力大小,方向，且作用在--条直线上，其合力为零，这两个力叫做一对平衡力。（2）三力平衡：物体受到三个力作用处于平衡状态吋，任意两个力的合力与第三个力，作用在一条直线上；表示三个力的矢量恰好构成一个首尾相连的闭合的三角形，如图所示

3、。（3）多力平衡：任意一个力与其余各力的合力,表示这些力的矢量构成一个首尾相连的闭合多边形。4.三力汇交原理物体在作用线共面的三个非平行力作用下，处于平衡状态吋，这三个力的作用线必相交于一点。【特别提醒】三力汇交原理提供了一种确定物体重心的方法。（一）牛顿运动定律的适用范围及条件1.适用范围牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动（速度远小于光速的运动）。对于高速运动的问题，需用相对论解决；对于微观粒子的运动，需用量子力学解决。2.适用条件牛顿运动定律只在惯性参考系屮成立，地面及相对地面做匀速直线运动

4、的参考系均可视为惯性系。（二）两类动力学问题1.已知物体的受力情况求物体的运动情况根据物体的受力情况求出物体受到的合外力，然后应用牛顿第二定律F=ma求出物体的加速度，再根据初始条件由运动学公式就可以求出物体的运动情况一一物体的速度、位移或运动吋间。2.已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度，然后再应用牛顿笫二定律求出物体所受的合外力，进而求出某些未知力。求解以上两类动力学问题的思路，可用如下所示的框图来表示：1.说明（1）无论是哪种情况，联系力和运动

5、的“桥梁”是加速度。（2）物体的运动情况是市所受力及物体运动的初始条件共同决定的。（三）超重与失重1.超重与失重的概念（1）真重：即重力，从力的性质上讲，真重属于万有引力。（2）视重：悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力叫做视重。从力的性质上讲，视重属于弹力。（3）超重：视重大于真重的现象。（4）失重：视重小于真重的现象。（5）完全失重：视重等于零的现象。2.产生超重和失重的条件：当物体具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态；当物体竖直向下的加速

6、度等于g时，物体处于完全失重状态。3.理解要点（1）物体处于超重或失重状态时，其重力（真重）始终存在，且是恒量，发生变化的只是悬绳对物体的拉力或物体对支持物的压力（视重）。（2）物体处于完全失重状态时，由重力所产生的一切现象消失，例如浸在水中的物体不受浮力，天平失效等。（3）发生“超重”或“失重”的现象只决定于物体加速度的方向，与物体速度方向无关，超重和失重现象遵循牛顿第二定律。问题超重与失重问题的理解问题:长征二号F型火箭托着载有三名宇航员的“神舟七号”飞船飞向太空。己知火箭总长58.3m,发射

7、塔高105.0m，点火后，经7.0s火箭离开发射塔。设火箭的运动为匀加速运动，则在火箭离开发射塔的过程中。（结果保留三位有效数字）（1）火箭的加速度多大？（2）质量为60kg的宇航员受到飞船对他的作用力为多大？（g=10m/s2）解析：（1）由于火箭的运动为匀加速运动，火箭由静止发射，飞离发射塔时发生的位移为发射塔的高度s=—at105.0m,经历的吋间是7.0s,则根据匀变速直线运动位移公式2,得2s2x105.07.()2m/s2=4.29m/s2（2）对宇航员受力分析如图，宇航员受重力mg,

8、飞船对宇航员的支持力Fn，由于宇航员坐在火箭飞船中,则他的加速度和火箭的加速度相同，由牛顿第二定律得：Fn一mg=ma9FN=mg+ma=60x（10+4.29）N=857N.变式1:一位同学的家在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，