第三节__牛顿运动定律的综合应用

1、考点整合一、超重与失重一、超重与失重(完全失重完全失重)分类分类受力特征受力特征运动特征运动特征(产生条件产生条件)超重超重物体对支持物的压力或对悬挂物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物的拉力(也叫视重也叫视重)_物物体的重力体的重力物体具有物体具有_的加的加速度速度失重失重物体对支持物的压力或对悬挂物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物的拉力_物体的重力物体的重力物体具有物体具有_的加的加速度速度完全失重完全失重物体对支持物的压力或对悬挂物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于物的拉力等于_物体的加速度为物体的加速度为_重力加速度重力加速度g 大于大于竖直向上竖直向上小于小于竖直向下竖直向下零零

2、要点探究 探究点一超重与失重探究点一超重与失重 对超重和失重的理解对超重和失重的理解1当物体处于超重和失重状态时，物体受到的当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重力并没有变化所谓重力并没有变化所谓“超超”和和“失失”，是指视重，是指视重，“超超”和和“失失”的大小取决于物体的质量和物体在竖的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的加速度直方向的加速度2物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还是向下是向上还是向下3完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动，完全失重状

3、态不仅仅只限于自由落体运动，只要物体具有竖直向下的等于只要物体具有竖直向下的等于g的加速度就处于完全的加速度就处于完全失重状态例如：不计空气阻力的各种抛体运动，环失重状态例如：不计空气阻力的各种抛体运动，环绕地球做匀速圆周运动的卫星等，都处于完全失重状绕地球做匀速圆周运动的卫星等，都处于完全失重状态态在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都在完全失重状态下，由于重力产生的一切现象都不存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖不存在了例如，物体对水平支持面没有压力，对竖直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱不直悬线没有拉力，不能用天平测物体的质量，液柱不产生压强，在液体中的物体不受浮力等

4、等产生压强，在液体中的物体不受浮力等等1 1由物体处于失重或超重状态，可判断加由物体处于失重或超重状态，可判断加速度的方向为向下或向上，但并不能确定物体速度的方向为向下或向上，但并不能确定物体运动的速度方向运动的速度方向2 2当物体出现超重或失重时，物体的加速当物体出现超重或失重时，物体的加速度不一定沿竖直方向，但加速度一定有竖直方度不一定沿竖直方向，但加速度一定有竖直方向的分量向的分量1.(2009年广东深圳模拟年广东深圳模拟)如图如图331所示，轻所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸挂一

5、个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明()即时应用即时应用A电梯一定是在下降电梯一定是在下降B电梯可能是在上升电梯可能是在上升C电梯的加速度方向一定是向上电梯的加速度方向一定是向上D乘客一定处在失重状态乘客一定处在失重状态BDAAD特别提示特别提示：(1)物体超重或失重时，所物体超重或失重时，所受重力并没有变化受重力并没有变化(2)物体处于超重状态还是失重状态，物体处于超重状态还是失重状态，与物体的速度没有关系与物体的速度没有关系整体整体 1整体法整体法当系统中各物体的当系统中各物体的 相同时，相同时，我们可以把

6、系统内的所有物体看成一我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体个整体，这个整体的质量等于各物体的的 ，当整体受到的外力已知，当整体受到的外力已知时，可用时，可用 求出整体的加求出整体的加速度速度 加速度加速度质量之和质量之和 牛顿第二定律牛顿第二定律2隔离法隔离法从研究的方便出发，当求解系统从研究的方便出发，当求解系统内物体间内物体间 时，常把物体从时，常把物体从系统中系统中 出来，进行分析，依据出来，进行分析，依据牛顿第二定律列方程牛顿第二定律列方程 相互作用力相互作用力 “隔离隔离”3外力和内力外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系如果以物体系统为研究对象，受到

7、系统之外的物体的作用力，这些力是该系统统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的受到的 ，而系统内各物体间的相互，而系统内各物体间的相互 作用力为作用力为 应用牛顿第二定律列方应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来程时不考虑内力如果把某物体隔离出来作为研究对象，则作为研究对象，则 将转换为隔离体将转换为隔离体的的 外力外力 内力内力 内力内力外力外力整体法与隔离法选取的原则整体法与隔离法选取的原则系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运系统问题是指在外力作用下几个物体连在一起运动的问题，系统内的物体的加速度可以相同，也可以动的问题，系统内的物体的加速度可以相同，也可以不相同，

8、对该类问题处理方法如下：不相同，对该类问题处理方法如下：1隔离法的选取隔离法的选取(1)适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，适应情况：若系统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力且需要求物体之间的作用力(2)处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力处理方法：把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握的基础，应重点掌握2整体法的选取整体法的选取(1)适应情况：若系统内各物体具有相同的加适应情况：

9、若系统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速度，且不需要求物体之间的作用力(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成一个质点当成一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：若系统内整体法、隔离法交替运用原则：若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用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（或未知力），力时，可以先用整体法求出加速度（或未知力），然后再用隔离法选取合适的研究对

10、象，应用牛顿第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二定律求作用力即“先整体求加速度（或力），先整体求加速度（或力），后隔离求内力后隔离求内力”运用整体法分析问题时，系统内运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相各物体的加速度的大小和方向均应相同，如果系统内各物体的加速度仅大同，如果系统内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解采用隔离法求解2如图如图332所示，光滑水平面上放置质量所示，光滑水平面上放置质量分别为分别为m、2m的的A、B两个物体，两个物体，A、B间的最大静间的最大静摩擦力为摩擦力

11、为mg，现用水平拉力，现用水平拉力F拉拉B，使，使AB以同一以同一加速度运动，则拉力加速度运动，则拉力F的最大值为的最大值为()即时应用即时应用图图332AmgB2mgC3mg D4mgCA例例2 2、如图所示，质量为、如图所示，质量为M M的木箱放在水平面上，的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为木箱中的立杆上套着一个质量为m m的小球，开的小球，开始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿始时小球在杆的顶端，由静止释放后，小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的杆下滑的加速度为重力加速度的 ，即，即a a= = g g，则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压，则小球在下滑的过程中，木箱对地

12、面的压力为多少？力为多少？2121解析：（木箱与小球没有共同加速度，所以须用隔离法）。解析：（木箱与小球没有共同加速度，所以须用隔离法）。取小球取小球m m为研究对象，受重力为研究对象，受重力mgmg、摩擦力、摩擦力F Ff f，据牛顿第二定律，据牛顿第二定律得：得：mgmg- -F Ff f= =mama 取木箱取木箱M M为研究对象，受重力为研究对象，受重力MgMg、地面支持力、地面支持力F FN N及小球给予的及小球给予的摩擦力摩擦力F Ff f如图。据物体平衡条件得：如图。据物体平衡条件得： F FN N - -F Ff f- -MgMg=0 =0 且且 F Ff f= =F Ff f

13、 由由式得式得F FN N= = g g由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为由牛顿第三定律知，木箱对地面的压力大小为F FN N=F FN N = = g g. .22mM 22mM 2.如图如图337所示，在倾角为所示，在倾角为的固定光滑斜面的固定光滑斜面上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只上，有一用绳子拴着的长木板，木板上站着一只猫已知木板的质量是猫的质量的猫已知木板的质量是猫的质量的2倍当绳子突然倍当绳子突然断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的断开时，猫立即沿着板向上跑，以保持其相对斜面的位置不变则此时木板沿斜面下滑的加速度为位置不变则此时木板沿斜面下滑的加速度为()

14、题型二题型二 整体法与隔离法中的灵活应用整体法与隔离法中的灵活应用C 探究点三动力学中的临界与极值问题探究点三动力学中的临界与极值问题 2.如图所示，质量如图所示，质量M= 8.0kg的小车停放在光滑水平的小车停放在光滑水平面上。在小车右端施加一个面上。在小车右端施加一个F = 8.0N的水平恒力。的水平恒力。当小车向右运动的速度达到当小车向右运动的速度达到3.0m/s时，在其右端轻时，在其右端轻轻放上一个质量轻放上一个质量m=2.0kg的小物块（初速为零），的小物块（初速为零），物块与小车间的动摩擦因数物块与小车间的动摩擦因数 = 0.20，假定小车足，假定小车足够长。求：够长。求：经多长时

15、间物块停止在小车上相对滑经多长时间物块停止在小车上相对滑动？动？小物块从放在车上开始，经过小物块从放在车上开始，经过t = 3.0 s，通，通过的位移是多少？过的位移是多少？(取取g=10m/s2) FmM 探究点四涉及传送带的动力学问题探究点四涉及传送带的动力学问题 1.1.水平传送带动力学问题图解水平传送带动力学问题图解 1、(江苏六校联考江苏六校联考)如图所示，一水平方向足够长如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速率的传送带以恒定的速率 沿顺时针方向运动，传送带沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，物体以恒定的右端有一与传送带等高的光滑水平面，物体以恒定的速率速

16、率 沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返沿直线向左滑上传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面上回光滑水平面上,这时速率为这时速率为 ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是1v2v2v2v1v A若若若若不管不管1221,vvvv则1222,vvvv则22,vv2多大 总有v121,vvv2只有时 才有vAB即时应用即时应用例一例一水平传送带被广泛应用于机场和火车站，如图所示为一水水平传送带被广泛应用于机场和火车站，如图所示为一水平传送带装置示意图，紧绷的传送带平传送带装置示意图，紧绷的传送带AB始终保持恒定的速率始终保持恒定的速率v=1m/s运行，一质量为运行，一质量为m=4kg的行李无初

17、速地放在的行李无初速地放在A处，传送处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带之间的动摩擦因素的动摩擦因素 ，A、B间的距离间的距离L=2m,g取取10m/s2 。（1）求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大）求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小；小；（2）求行李做匀加速直线运动的时间；）求行李做匀加速直线运动的时间；（3）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到）如果提高传

18、送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处，求行李从处，求行李从A传送到传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。速率。0.1ABV解析解析（1）滑动摩擦力滑动摩擦力 0.1 4 104fmgNN 220.1 10/1/agm sm s加速度为加速度为(2)行李达到与传送带相同速率后不再加速行李达到与传送带相同速率后不再加速,则则11111vvattssa由得(3)行李始终匀加速运动时间最短行李始终匀加速运动时间最短,加速度仍为加速度仍为 , 当行李到达右端时当行李到达右端时, 21/am s2minmin2,22 1 2/2/vaL vaLm sm s 所以传送带的最小运行速率为所以传送带的最小运行速率为2m/s.行李最短运行时间由行李最短运行时间由minminminmin221v