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第3讲牛顿运动定律的应用考点1动力学的两类基本问题1．第一类问题：已知物体的受力情况，求物体的运动情况，如物体运动的速度、时间、位移等．2．第二类问题：已知物体的运动情况，求物体的受力情况，如所受某个力的大小和方向．智浪教育--普惠英才文库3．动力学两类基本问题的分析流程图3－3－1智浪教育--普惠英才文库4．应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)明确研究对象：根据问题的需要和解题的方便，确定某一物体或几个物体组成的系统研究对象．(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力示意图，明确物体的运动性质和运动过程．(3)利用牛顿第二定律(在受力情况已知时)或结合运动学公式(在运动情况已知时)进行求解．(4)必要时对结果进行讨论．智浪教育--普惠英才文库考点2超重和失重1．超重和失重的定义(1)超重：物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)______物体所受重力的现象．(2)失重：物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)_____物体所受重力的现象．(3)完全失重：物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)为____的现象．大于小于零智浪教育--普惠英才文库2．发生超重或失重现象的条件(1)发生超重现象的条件：具有向_____的加速度．如物体向上做__________运动或向下做__________运动．(2)发生失重现象的条件：具有向_____的加速度．如物体做向上__________运动或向下__________运动．(3)拓展：物体运动时，只要加速度具有向上的分量，物体就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量，物体就处于失重状态．上加速减速下减速加速智浪教育--普惠英才文库3．超重和失重的本质超重和失重在本质上并不是物体受到的重力(实重)发生了变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力或对悬绳的拉力(视重)发生了变化，即看起来好象物体的重力变了，但实际上物体的重力并没有发生变化．智浪教育--普惠英才文库题组1对应考点11．一物体初速度v0＝5m/s，沿着倾角37°的斜面匀加速向下运动，若物体和斜面间的动摩擦因数为0.25，求物体3s末的速度(斜面足够长，取g＝10m/s2)()A．12m/sB．15m/sC．17m/sD．20m/s答案：C智浪教育--普惠英才文库2．用一水平恒力将质量为250kg的木箱由静止开始沿水平地面推行50m，历时10s，若物体受到的阻力是物重的0.1倍，则外加的推力多大？(取g＝10m/s2)解：根据运动学公式s＝12at2解得a＝2st2＝2×50102m/s2＝1m/s2设水平恒力为F，根据牛顿第二定律，有F－f＝ma又f＝0.1mg由以上式子解得F＝500N.智浪教育--普惠英才文库题组2对应考点23．下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A．物体处于超重状态时，其重力增加了B．物体处于完全失重状态时，其重力为零C．物体处于超重或者失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D．物体处于超重或者失重状态时，其质量和受到的重力都没有发生变化智浪教育--普惠英才文库解析：不管是超重还是失重，发生变化的是视重，而物体的实际重力并没有变化；衡量物体惯性大小的因素为物体的质量，超重和失重时物体的质量均无变化，所以惯性也未变化．答案：D智浪教育--普惠英才文库4．(2011年广东五校联考)一个人站在医用体重计的测盘上，在下蹲的全过程中，指针示数变化应是()A．先减小，后还原C．始终不变B．先增大，后还原D．先减小，后增大，再还原解析：下蹲的过程，是由静止开始，然后蹲下到底的时候还是速度为零．那么要满足这一过程，只有向下先加速后减速，就类似电梯的运动过程．那么加速阶段，G－N＝ma，指针读数＝支持力重力，先减小；减速阶段，N－G＝ma，指针读数＝支持力重力，后增大；最后当蹲下静止时，N又等于G.所以先减小后增大最后还原到最初值．答案：D智浪教育--普惠英才文库5．(双选，2011年珠海质检)一个质量为50kg的人，站在电梯中的台秤上，当电梯以2m/s2的加速度上升时，下列说法正确的是(取g＝10m/s2)()A．人对台秤的压力为500NB．人受到的重力为500NC．台秤的示数是600ND．台秤对人的支持力为500N智浪教育--普惠英才文库解析：人受到的重力不会变化，重力依然为500N，故B正确．人对地板的压力＝地板对人的支持力N，人和电梯保持相对静止，所以人向上的加速度也为2m/s2，人处于超重，对人进行受力分析，受到重力和地板的支持力N，N－mg＝ma，支持力N＝mg＋ma＝(50×10＋50×2)N＝600N，C正确，故正确答案为B、C.答案：BC智浪教育--普惠英才文库热点1用牛顿运动定律解决连接体问题方法简介：1．正交分解法：当物体的受力情况较复杂时，根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解．智浪教育--普惠英才文库2．整体法与隔离法利用牛顿第二定律处理连接体问题时，常用的方法是整体法和隔离法．(1)整体法：当系统中各物体的加速度都相同时，我们可以把系统中所有物体看成一个整体，可先分析整体的受力情况和运动情况，然后根据牛顿第二定律，求出整体所受外力的某一未知力或加速度(2)隔离法：为解题方便，当求系统内物体间相互作用力时，常将某个研究对象从系统中“隔离”出来，进行受力分析，应用相应的定律来分析求解．处理连接体问题时，整体法和隔离法在解题中往往是交替使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力．智浪教育--普惠英才文库【例1】(双选)如图3－3－2所示，水平地面上两个完全相同的物体A和B紧靠在一起，在水平推力F的作用下运动，FAB代表A、B间的作用力，则()图3－3－2A．若地面完全光滑，则FAB＝FB．若地面完全光滑，则FAB＝F2C．若地面的动摩擦因数为μ，则FAB＝FD．若地面的动摩擦因数为μ，则FAB＝F2智浪教育--普惠英才文库审题突破：物体A、B在力F的作用下一起向右加速运动，具有相同的加速度，故先用整体法求解运动的加速度，再用隔离法求解它们之间的作用力．解析：设物体的质量为m，且与地面间有摩擦．A、B加速度相同，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得F－2μmg＝2ma所以a＝F－2μmg2m＝F2m－μg隔离B，则有FAB－μmg＝ma所以FAB＝ma＋μmg＝F2同理当地面光滑时，A、B间的作用力FAB＝F2.答案：B智浪教育--普惠英才文库备考策略：连接体问题是牛顿第二定律应用中的重点，连接体内各物体具有相同的加速度时，可以把它们视为一整体，利用整体法求出加速度，再结合隔离法求解它们之间的作用力．易出现错误的地方是对物体进行受力分析．智浪教育--普惠英才文库1．(双选，2010年东莞一中模拟)如图3－3－3所示，A、B两物体质量分别为mA、mB，紧靠着放在光滑水平面上，现用水平力F推A，用FN表示A对B的压力，以下判断正确的是()图3－3－3A．若mA＝mB，则FN＝FC．若mAmB，则FNFB．若mA＝mB，则FNFD．若mAmB，则FNF智浪教育--普惠英才文库解析：本题无需计算，由于整体与B的加速度相同，故整体受的合外力F一定大于B受的合外力，故选择B、C.答案：BC智浪教育--普惠英才文库热点2超重和失重【例2】(双选，广东六校2011届高三联考)如图3－3－4所示，轻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，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静)止时的伸长量大了，这一现象表明(A．电梯一定是在下降B．电梯可能是在上升C．电梯的加速度方向一定是向下D．乘客一定处在超重状态图3－3－4智浪教育--普惠英才文库思路点拨：弹簧的伸长量变大，说明弹簧的弹力变大，从而判断出小铁球的合外力向上和加速度向上．解析：电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球所受重力相等．现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力变大，小铁球的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态．但电梯可以是加速向上运动或减速向下运动．答案：BD备考策略：超重和失重现象是生产和生活中常见的现象，近年高考比较注重对本部分的考查．解决此类问题的实质是牛顿第二定律的应用．注意，我们判断物体处于超重或失重状态是看加速度方向如何，而不是看速度方向．智浪教育--普惠英才文库他们根据记录，进行了以下推断分析，其中正确的是(2．(2011年石家庄模拟)几位同学为了探究电梯起动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中．一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层．并用照相机进行了相关记录，如图3－3－5所示．)智浪教育--普惠英才文库A.根据图(b)和图(c)可估测出电梯向上起动时的加速度B.根据图(a)和图(b)可估测出电梯向上制动时的加速度C.根据图(a)和图(e)可估测出电梯向下制动时的加速度D.根据图(d)和图(e)可估测出电梯向下起动时的加速度答案：C图3－3－5智浪教育--普惠英才文库热点3用牛顿运动定律解决摩擦力的突变问题方法简介：在物体的运动状态发生变化的过程中，往往达到某一个特定状态时，有关的物理量将发生突变，此状态即为临界状态，相应的物理量的值为临界值．当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变．摩擦力的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性，稍不留心就容易出错．解决摩擦力发生突变时的临界问题的关键在于分析突变情况，找出摩擦力突变的点．智浪教育--普惠英才文库【例3】(双选)如图3－3－6所示，物体A和B叠放在光滑的水平面上，A、B的质量分别为mA＝2kg、mB＝6kg，为了保持A与B相对静止在水平面上做加速运动，作用在B上的水平拉力F不能超过4N．如果将此水平拉力作用在物体A上，则可能出现的运动情况是()图3－3－6A.A、B仍相对静止一起加速运动B.A、B将发生相对运动C.A做匀速运动，B做加速运动D.A、B一起做匀速运动智浪教育--普惠英才文库审题突破：静摩擦力是被动力，其存在及大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势，而且静摩擦力存在最大值．存在静摩擦的连接系统，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值.智浪教育--普惠英才文库答案：AB解析：设A和B之间最大静摩擦力为fmax，当水平拉力F作用在B上时，则F＝(mA＋mB)a，fmax＝mAa所以fmax＝1N当水平拉力作用在A上时，A、B不发生相对运动，一起运动的最大加速度和拉力的最大值分别为amax＝fmaxmB＝16m/s2，Fmax＝(mA＋mB)amax＝43N所以当FmaxF≤4N时，A、B将发生相对运动，A、B都做加速运动，当F≤Fmax时，A、B仍相对静止都做加速运动，故选项A、B正确．智浪教育--普惠英才文库同类延伸：解决摩擦力发生突变时的临界问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件．静摩擦力为零的状态，是方向变化的临界状态；静摩擦力到达最大值，是物体恰好保持相对静止的临界状态．智浪教育--普惠英才文库F33．如图3－3－7所示，木块A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m.现施加水平力F拉B，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动．若改为水平力F'拉A，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则F′不得超过()图3－3－7A．2FFB.2C．3FD.智浪教育--普惠英才文库答案：B解析：水平力F拉B时，A、B刚好不发生相对滑动，这实际上是将要滑动，但尚未滑动的一种临界状态，从而可知此时A、B间的摩擦力即为最大静摩擦力．先用整体法考虑，对A、B整体：F＝(m＋2m)a再将A隔离可得A、B间最大静摩擦力为fm＝ma解以上两方程组得fm＝F3若将F′作用在A上，隔离B可得：B能与A一起运动，而A、B不发生相对滑动的最大加速度a′＝fm2m再用整体法考虑，对A、B整体：F′＝(m＋2m)a′由以上方程解得F′＝F2.智浪教育--普惠英才文库4．如图3－3－8所示，物体A、B的质量分别为m