牛顿运动定律的综合运用问题

1、牛顿运动定律的综合运用问题（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（速度远小丁光速的运动）。对丁高速运动的 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中成立，地而及相对地而做匀速总线运动的参考系均可视 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，再根据初始条件山运动学公式就可以求岀物体的运动情况物体的速度、位移或 运动时间。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悄况

2、，应用运动学公式求岀物体的加速度，然后再应用牛顿第二定律求 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，叮用如卜所示的框图來表示：3. 说明（1）无论是哪种情况，联系力和运动的“桥梁”是加速度。（2）物体的运动情况是山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：视重大于真重的现彖。（4）失重：视重小于真重的现象。（5）完全失重：视重等于零的现彖。2. 产生超重和失重的条件：当物体具有

3、竖肓向上的加速度时，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 只是悬细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，由重力所产牛的一切现象消失，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，超匝和失重现象遵循牛顿第二定律。（四）瞬时加速度问题牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生，同时变化，同时消失。分析 物

4、休在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及具变化，明确三种基本模 型的特点。1. “绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下儿个特性（1）轻：即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零。由此特点可知，同一根绳（或 线）的两端及英中间各点的张力大小相等。（2）软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。由此特点可知，绳 及其物体间相互作用力的方向是沿着绳子j1背离受力物体的方向。（3）不对伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的 张力可以突变。2. “弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性（1）轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可

5、视为等于零。山此特点可知，同一弹 簧的两端及其h' i'可各点的弹力大小相等。（2）弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）。橡皮绳只能受拉力，不能承受压 力（因橡皮绳能弯曲）。（3）由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡 皮细卩的弹力不能突变。但是，当弹簧或橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失。3. “轻杆”和“轻棒”，质量可忽略不计，不考虑其形变最，其弹力可突变，弹力的方向可与杆或林成任意角度。（五）牛顿运动定律解题的儿种典型思维方法1. 物理解题中物理理想化模型的建立模型，是一种理想化的物理形态，是物理知识的一种直观表现。研究物理问题时

6、，可利 用抽象、理想化、简化、类比等手法，把研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实 物休系，即构成模型。从木质上讲，分析和解答物理问题的过程，就是构建物理模型的过程。我们平时所说的 “明确物理过程”、“在头脑中建立一幅清晰的物理图景”，其实就是指要匸确地构建物理模 型。因此，我们研究物理问题，首先要明确研究对象是什么模型，再弄清楚物理过程是什么 模型，才可以运用恰当的物理规律解题。2. 假设法假设法是解物理问题的一种重要思维方法。用假设法解题,-般依题意从某一假设入手, 然后运川物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出止确答案，这样解题科学严谨、合 乎逻辑，而且可以抓宽思路。3. 极限

7、法（或称临界条件法）在物体的运动变化过程中，往往达到某个特定状态吋，有关的物理量将发生突变，此状 态叫临界状态，相应的待求物理量的值叫临界值。利用临界值来作为解题思路的起点是一种 很有用的思考途径，这种方法称为临界条件法。这种方法是将物体的变化过程推至极限一一 临界状态，抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程进行求解。4. 程序法按顺序对题目给出的物体运动过程进行分析的方法简称“程序法”。“程序法”要求我们 从读题开始，注意题小能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各 个状态进行分析。（六）牛顿运动定律应用中的临界与极值问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题屮，当物体运动的加

8、速度不同时，物体有可能处于 不同的状态，特别是题目中出现“最大”“最小” “刚好”等词语时,往往会有临界现象,此 时要采用假设法或极限分析法，看物体在不同的加速度时，会有哪些现彖发生，尽快找出临 界点，求出临界条件。动力学中的典型临界问题：（1）接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离临界条件是弹力fn=o.（2）相对静止或相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止吋，常存在着静 摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值或为零。（3）绳子断裂与松弛的临界条件；绳了所能承受的张力是冇限的，绳了断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的 最大张力，绳子松弛的临界条件是ft二0.（4）加速度最人与