第三節(jié)__牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用

1、考點(diǎn)整合一、超重與失重一、超重與失重(完全失重完全失重)分類(lèi)分類(lèi)受力特征受力特征運(yùn)動(dòng)特征運(yùn)動(dòng)特征(產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件)超重超重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳矬w對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ξ锏睦?也叫視重也叫視重)_物物體的重力體的重力物體具有物體具有_的加的加速度速度失重失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳矬w對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ξ锏睦物體的重力物體的重力物體具有物體具有_的加的加速度速度完全失重完全失重物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳矬w對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔谖锏睦Φ扔赺物體的加速度為物體的加速度為_(kāi)重力加速度重力加速度g 大于大于豎直向上豎直向上小于小于豎直向下豎直向下零零

2、要點(diǎn)探究 探究點(diǎn)一超重與失重探究點(diǎn)一超重與失重 對(duì)超重和失重的理解對(duì)超重和失重的理解1當(dāng)物體處于超重和失重狀態(tài)時(shí)，物體受到的當(dāng)物體處于超重和失重狀態(tài)時(shí)，物體受到的重力并沒(méi)有變化所謂重力并沒(méi)有變化所謂“超超”和和“失失”，是指視重，是指視重，“超超”和和“失失”的大小取決于物體的質(zhì)量和物體在豎的大小取決于物體的質(zhì)量和物體在豎直方向的加速度直方向的加速度2物體是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，不在于物體是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而是取決于加速度方向物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而是取決于加速度方向是向上還是向下是向上還是向下3完全失重狀態(tài)不僅僅只限于自由落體運(yùn)動(dòng)，完全失重狀

3、態(tài)不僅僅只限于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要物體具有豎直向下的等于只要物體具有豎直向下的等于g的加速度就處于完全的加速度就處于完全失重狀態(tài)例如：不計(jì)空氣阻力的各種拋體運(yùn)動(dòng)，環(huán)失重狀態(tài)例如：不計(jì)空氣阻力的各種拋體運(yùn)動(dòng)，環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星等，都處于完全失重狀繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星等，都處于完全失重狀態(tài)態(tài)在完全失重狀態(tài)下，由于重力產(chǎn)生的一切現(xiàn)象都在完全失重狀態(tài)下，由于重力產(chǎn)生的一切現(xiàn)象都不存在了例如，物體對(duì)水平支持面沒(méi)有壓力，對(duì)豎不存在了例如，物體對(duì)水平支持面沒(méi)有壓力，對(duì)豎直懸線沒(méi)有拉力，不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量，液柱不直懸線沒(méi)有拉力，不能用天平測(cè)物體的質(zhì)量，液柱不產(chǎn)生壓強(qiáng)，在液體中的物體不受浮力等

4、等產(chǎn)生壓強(qiáng)，在液體中的物體不受浮力等等1 1由物體處于失重或超重狀態(tài)，可判斷加由物體處于失重或超重狀態(tài)，可判斷加速度的方向?yàn)橄蛳禄蛳蛏?，但并不能確定物體速度的方向?yàn)橄蛳禄蛳蛏?，但并不能確定物體運(yùn)動(dòng)的速度方向運(yùn)動(dòng)的速度方向2 2當(dāng)物體出現(xiàn)超重或失重時(shí)，物體的加速當(dāng)物體出現(xiàn)超重或失重時(shí)，物體的加速度不一定沿豎直方向，但加速度一定有豎直方度不一定沿豎直方向，但加速度一定有豎直方向的分量向的分量1.(2009年廣東深圳模擬年廣東深圳模擬)如圖如圖331所示，輕所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球，在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸掛一

5、個(gè)小鐵球，在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量小，這一現(xiàn)象表明長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量小，這一現(xiàn)象表明()即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用A電梯一定是在下降電梯一定是在下降B電梯可能是在上升電梯可能是在上升C電梯的加速度方向一定是向上電梯的加速度方向一定是向上D乘客一定處在失重狀態(tài)乘客一定處在失重狀態(tài)BDAAD特別提示特別提示：(1)物體超重或失重時(shí)，所物體超重或失重時(shí)，所受重力并沒(méi)有變化受重力并沒(méi)有變化(2)物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，與物體的速度沒(méi)有關(guān)系與物體的速度沒(méi)有關(guān)系整體整體 1整體法整體法當(dāng)系統(tǒng)中各物體的當(dāng)系統(tǒng)中各物體的 相同時(shí)，相同時(shí)，我們可以把

6、系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一我們可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體個(gè)整體，這個(gè)整體的質(zhì)量等于各物體的的 ，當(dāng)整體受到的外力已知，當(dāng)整體受到的外力已知時(shí)，可用時(shí)，可用 求出整體的加求出整體的加速度速度 加速度加速度質(zhì)量之和質(zhì)量之和 牛頓第二定律牛頓第二定律2隔離法隔離法從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求解系統(tǒng)從研究的方便出發(fā)，當(dāng)求解系統(tǒng)內(nèi)物體間內(nèi)物體間 時(shí)，常把物體從時(shí)，常把物體從系統(tǒng)中系統(tǒng)中 出來(lái)，進(jìn)行分析，依據(jù)出來(lái)，進(jìn)行分析，依據(jù)牛頓第二定律列方程牛頓第二定律列方程 相互作用力相互作用力 “隔離隔離”3外力和內(nèi)力外力和內(nèi)力如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象，受到系如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象，受到

7、系統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)統(tǒng)之外的物體的作用力，這些力是該系統(tǒng)受到的受到的 ，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互，而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互 作用力為作用力為 應(yīng)用牛頓第二定律列方應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮內(nèi)力如果把某物體隔離出來(lái)程時(shí)不考慮內(nèi)力如果把某物體隔離出來(lái)作為研究對(duì)象，則作為研究對(duì)象，則 將轉(zhuǎn)換為隔離體將轉(zhuǎn)換為隔離體的的 外力外力 內(nèi)力內(nèi)力 內(nèi)力內(nèi)力外力外力整體法與隔離法選取的原則整體法與隔離法選取的原則系統(tǒng)問(wèn)題是指在外力作用下幾個(gè)物體連在一起運(yùn)系統(tǒng)問(wèn)題是指在外力作用下幾個(gè)物體連在一起運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度可以相同，也可以動(dòng)的問(wèn)題，系統(tǒng)內(nèi)的物體的加速度可以相同，也可以不相同，

8、對(duì)該類(lèi)問(wèn)題處理方法如下：不相同，對(duì)該類(lèi)問(wèn)題處理方法如下：1隔離法的選取隔離法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同，適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度不相同，且需要求物體之間的作用力且需要求物體之間的作用力(2)處理方法：把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，將內(nèi)力處理方法：把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，將內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并分轉(zhuǎn)化為外力，分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，并分別應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解，隔離法是受力分析別應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解，隔離法是受力分析的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握的基礎(chǔ)，應(yīng)重點(diǎn)掌握2整體法的選取整體法的選取(1)適應(yīng)情況：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加適應(yīng)情況：

9、若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力速度，且不需要求物體之間的作用力(2)處理方法：把系統(tǒng)內(nèi)各物體看成一個(gè)整體處理方法：把系統(tǒng)內(nèi)各物體看成一個(gè)整體(當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn))來(lái)分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓來(lái)分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓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整體法、隔離法交替運(yùn)用原則：若系統(tǒng)內(nèi)整體法、隔離法交替運(yùn)用原則：若系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度（或未知力），力時(shí)，可以先用整體法求出加速度（或未知力），然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)

10、象，應(yīng)用牛頓第然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力即二定律求作用力即“先整體求加速度（或力），先整體求加速度（或力），后隔離求內(nèi)力后隔離求內(nèi)力”運(yùn)用整體法分析問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)用整體法分析問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相各物體的加速度的大小和方向均應(yīng)相同，如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大同，如果系統(tǒng)內(nèi)各物體的加速度僅大小相同，如通過(guò)滑輪連接的物體，應(yīng)小相同，如通過(guò)滑輪連接的物體，應(yīng)采用隔離法求解采用隔離法求解2如圖如圖332所示，光滑水平面上放置質(zhì)量所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為分別為m、2m的的A、B兩個(gè)物體，兩個(gè)物體，A、B間的最大靜間的最大靜摩擦力為摩擦力

11、為mg，現(xiàn)用水平拉力，現(xiàn)用水平拉力F拉拉B，使，使AB以同一以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力加速度運(yùn)動(dòng)，則拉力F的最大值為的最大值為()即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用圖圖332AmgB2mgC3mg D4mgCA例例2 2、如圖所示，質(zhì)量為、如圖所示，質(zhì)量為M M的木箱放在水平面上，的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m m的小球，開(kāi)的小球，開(kāi)始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的桿下滑的加速度為重力加速度的 ，即，即a a= = g g，則小球在下滑的過(guò)程中，木箱對(duì)地面的壓，則小球在下滑的過(guò)程中，木箱對(duì)地

12、面的壓力為多少？力為多少？2121解析：（木箱與小球沒(méi)有共同加速度，所以須用隔離法）。解析：（木箱與小球沒(méi)有共同加速度，所以須用隔離法）。取小球取小球m m為研究對(duì)象，受重力為研究對(duì)象，受重力mgmg、摩擦力、摩擦力F Ff f，據(jù)牛頓第二定律，據(jù)牛頓第二定律得：得：mgmg- -F Ff f= =mama 取木箱取木箱M M為研究對(duì)象，受重力為研究對(duì)象，受重力MgMg、地面支持力、地面支持力F FN N及小球給予的及小球給予的摩擦力摩擦力F Ff f如圖。據(jù)物體平衡條件得：如圖。據(jù)物體平衡條件得： 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由牛頓第三定律知，木箱對(duì)地面的壓力大小為由牛頓第三定律知，木箱對(duì)地面的壓力大小為F FN N=F FN N = = g g. .22mM 22mM 2.如圖如圖337所示，在傾角為所示，在傾角為的固定光滑斜面的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上站著一只上，有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板，木板上站著一只貓已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的貓已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍當(dāng)繩子突然倍當(dāng)繩子突然斷開(kāi)時(shí)，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對(duì)斜面的斷開(kāi)時(shí)，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對(duì)斜面的位置不變則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為位置不變則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為()

14、題型二題型二 整體法與隔離法中的靈活應(yīng)用整體法與隔離法中的靈活應(yīng)用C 探究點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)中的臨界與極值問(wèn)題探究點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)中的臨界與極值問(wèn)題 2.如圖所示，質(zhì)量如圖所示，質(zhì)量M= 8.0kg的小車(chē)停放在光滑水平的小車(chē)停放在光滑水平面上。在小車(chē)右端施加一個(gè)面上。在小車(chē)右端施加一個(gè)F = 8.0N的水平恒力。的水平恒力。當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到3.0m/s時(shí)，在其右端輕時(shí)，在其右端輕輕放上一個(gè)質(zhì)量輕放上一個(gè)質(zhì)量m=2.0kg的小物塊（初速為零），的小物塊（初速為零），物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.20，假定小車(chē)足，假定小車(chē)足夠長(zhǎng)。求：夠長(zhǎng)。求：經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)

15、間物塊停止在小車(chē)上相對(duì)滑經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間物塊停止在小車(chē)上相對(duì)滑動(dòng)？動(dòng)？小物塊從放在車(chē)上開(kāi)始，經(jīng)過(guò)小物塊從放在車(chē)上開(kāi)始，經(jīng)過(guò)t = 3.0 s，通，通過(guò)的位移是多少？過(guò)的位移是多少？(取取g=10m/s2) FmM 探究點(diǎn)四涉及傳送帶的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題探究點(diǎn)四涉及傳送帶的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1.1.水平傳送帶動(dòng)力學(xué)問(wèn)題圖解水平傳送帶動(dòng)力學(xué)問(wèn)題圖解 1、(江蘇六校聯(lián)考江蘇六校聯(lián)考)如圖所示，一水平方向足夠長(zhǎng)如圖所示，一水平方向足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率的傳送帶以恒定的速率 沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，傳送帶右端有一與傳送帶等高的光滑水平面，物體以恒定的右端有一與傳送帶等高的光滑水平面，物體以恒定的速率速

16、率 沿直線向左滑上傳送帶后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又返沿直線向左滑上傳送帶后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又返回光滑水平面上回光滑水平面上,這時(shí)速率為這時(shí)速率為 ,則下列說(shuō)法正確的是則下列說(shuō)法正確的是1v2v2v2v1v A若若若若不管不管1221,vvvv則1222,vvvv則22,vv2多大 總有v121,vvv2只有時(shí) 才有vAB即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用例一例一水平傳送帶被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站，如圖所示為一水水平傳送帶被廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車(chē)站，如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖，緊繃的傳送帶平傳送帶裝置示意圖，緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率始終保持恒定的速率v=1m/s運(yùn)行，一質(zhì)量為運(yùn)行，一質(zhì)量為m=4kg的行李無(wú)初

17、速地放在的行李無(wú)初速地放在A處，傳送處，傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶之間又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因素的動(dòng)摩擦因素 ，A、B間的距離間的距離L=2m,g取取10m/s2 。（1）求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大）求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大小；??；（2）求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；）求行李做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；（3）如果提高傳送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到）如果提高傳

18、送帶的運(yùn)行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從處，求行李從A傳送到傳送到B處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行處的最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率。速率。0.1ABV解析解析（1）滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力 0.1 4 104fmgNN 220.1 10/1/agm sm s加速度為加速度為(2)行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速,則則11111vvattssa由得(3)行李始終勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短行李始終勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,加速度仍為加速度仍為 , 當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí)當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí), 21/am s2minmin2,22 1 2/2/vaL vaLm sm s 所以傳送帶的最小運(yùn)行速率為所以傳送帶的最小運(yùn)行速率為2m/s.行李最短運(yùn)行時(shí)間由行李最短運(yùn)行時(shí)間由minminminmin221v