必修1部分第三章力与运动.doc

第三章 力与运动 【知识建构】牛顿运动定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律力是改变物体运动状态的原因惯性意义：反映了力和加速度的关系表达式：加速度方向和物体所受合外力方向一致适用条件：宏观、低速、惯性系作用力反作用力第1节 牛顿运动定律 力学单位制 【考情分析】 考试大纲 大纲解读牛顿运动定律 力学单位制 利用牛顿运动定律求力和加速度，并进一步确定物体的运动状态是高考中的热点，特别是牛顿运动定律与弹力、摩擦力结合起来考查的几率较大，考查的题型灵活多变，难度跨度也很大，从基础题到难度很大的压轴题都曾在高考中出现，未来高考仍将对本节的考点保持较热的趋势，题型的平均难度会较大，分值较高，将考点内容融于新情景进行考查的可能性也很大【考点知识梳理】1、牛顿第一定律_（1）运动是物体的一种属性，物体的运动_力来维持；（2）它定性地揭示了运动与力的关系，即_的原因，是使_的原因；（3）定律说明了任何物体都有一个极其重要的属性_；（4）不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律_用实验直接验证，但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种方法，即通过大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律；（5）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了_的关系，牛顿第二定律定量地给出_的关系。2、牛顿第二定律：_。公式F=ma.（1）牛顿第二定律定量揭示了_的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律研究其效果，分析出物体的_；反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础；（2）牛顿第二定律揭示的是力的瞬时效果，即作用在物体上的力与它的效果是_对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬时效果是_而不是速度；（3）牛顿第二定律是矢量关系，加速度的方向总是和_相同的，可以用分量式表示，Fx=max,Fy=may,Fz=maz;（4）牛顿第二定律F=ma定义了力的基本单位牛顿（定义使质量为1kg的物体产生_的加速度的作用力为1N,即1N=1kg.m/s2.3、牛顿第三定律：_。 (1)_相互依赖性，它们是相互依存，互以对方作为自已存在的前提；（2）作用力和反作用力的同时性，它们是同时_、同时_，同时_，不是先有作用力后有反作用力；（3）作用力和反作用力是_性质的力；（4）作用力和反作用力是不可叠加的，作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可求它们的_，两个力的作用效果不能相互_-，这应注意同二力平衡加以区别。【考点知识解读】 考点一、对惯性及牛顿第一定律的进一步理解：剖析:1.对惯性的理解 （1）惯性的表现形式 物体在不受外力或所受的合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态不变（静止或匀速直线运动）物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度.惯性大，物体运动状态难以改变，惯性小，物体运动状态容易改变.（2）惯性的量度惯性是物体本身的一种固有属性，质量是惯性的唯一量度.惯性与物体的受力情况、运动情况等其他因素无关.2.牛顿第一定律的重要意义（1）明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了物体所具有的一个重要属性惯性，即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.（2）揭示了力的本质力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因.例如，运动的物体逐渐减速直至停止，不是因为不受力，而是因为受到了阻力.（3）揭示了不受力作用时物体的运动规律牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受外力作用的物体是不存在的，当物体受外力作用，但所受合外力为零时，其作用效果跟不受力作用时相同，因此，我们可以把理想状态情况下的“不受力作用”理解为实际情况中的“受合外力为零”.3.惯性定律与惯性的不同（1）惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，与物体是否受力、受力的大小无关.（2）惯性定律（牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律.【例题1】、关于牛顿第一定律的下列说法 牛顿第一定律不是实验定律 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因 惯性定律与惯性的实质是相同的 物体的运动需要力来维持其中正确的是（ ）A、 B、 C、 D、解析：牛顿第一定律是物体在理想条件下的运动规律，反映的是物体在不受力的情况下所遵循的规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，所以是正确的.惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律（即牛顿第一定律）则反映物体在一定条件下的运动规律.显然不正确.由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，但要改变物体的运动状态则必须有力的作用，所以选项正确，错误.答案：A【变式训练1】在一艘匀速向北行驶的轮船甲板上，一运动员做立定跳远，若向各个方向都用相同的力，则 （ ）A向北跳最远B向南跳最远C向东向西跳一样远，但没有向南跳远D无论向哪个方向都一样远考点二、牛顿第二定律的理解与应用剖析:1.牛顿第二定律的“特性”（1）瞬时性：牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系.a为某一瞬时的加速度，F即为该时刻物体所受的合外力，对同一物体与的关系为瞬时对应关系即同时产生、同时变化、同时消失.（2）矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式，任意时刻的方向均与的方向相同.当的方向变化时，的方向同时发生变化，且任意时刻两者均保持一致.（3）同一性：牛顿第二定律的“同一性”有两层含义：中，对应同一物体或同一系统的同一时刻统一使用国际单位制（4）独立性：牛顿第二定律的“独立性”指作用于物体上的每一个力各自产生的加速度的矢量和与合力产生的加速度相同.（5）局限性：牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子.物体的加速度必须是相对于惯性系而言的,即相对于地球静止或做匀速直线运动的参考系.小结：（1）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.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该瞬时前后的受力情况及其变化.（2）明确两种基本模型的特点： A. 轻绳的形变可瞬时产生或恢复，故绳的弹力可以瞬时突变. B. 轻弹簧（或橡皮绳）在两端均联有物体时，形变恢复需较长时间，其弹力的大小与方向均不能突变.【例题2】. 如图3-1-1甲、乙所示，图中细线均不可伸长，物体均处于平衡状态.如果突然把两水平细线剪断，求剪断瞬间小球A、B的加速度各是多少？（角已知）解析：水平细线剪断瞬间拉力突变为零，图3-1-1（甲）中OA绳拉力发生突变，但是图3-1-2（乙）中OB弹簧要发生形变需要一定时间，弹力不能突变. （1）对A球受力分析，如图3-1-2（甲），剪断水平细线后，球A将做圆周运动，剪断瞬间，小球的加速度方向沿圆周的切线方向. （2）水平细线剪断瞬间，B球受重力和弹簧弹力不变，如图3-1-2（乙）所示，则 答案 图3-1-3【变式训练2】如图所示弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住物体m现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体一直可以运动到B点如果物体受到的阻力恒定，则A物体从A到O先加速后减速B物体从A到O加速运动，从O到B减速运动C物体运动到O点时所受合力为零D物体从A到O的过程加速度逐渐减小考点三、牛顿第三定律的理解及应用剖析:1.相互作用力与一对平衡力的比较内容作用力与反作用力一对平衡力不同点受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系相互依存、不可单独存在，同时产生，同时变化，同时消失无依赖关系，撤除一个，另一个可依然存在，只是不再平衡叠加性两力作用效果不可叠加，不可求合力两力作用效果可互相抵消，可叠加，可求合力且合力为零力的性质一定是相同性质的力可以是同种性质的力，也可以是不同性质的力相同点大小方向大小相等、方向相反、作用在同一直线上2.应用牛顿第三定律时应注意的问题（1）定律中的“总是”二字说明对于任何物体、任何条件下牛顿第三定律都是成立的.（2）大小相等、方向相反、作用在两个物体上且作用在同一条直线上的两个力，不一定是作用力与反作用力.图3-1-4【例题3】. 如图3-1-4所示，质量为的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度向上减速运动，与水平方向的夹角为. 求人受的支持力和摩擦力.解析：图3-1-5方法一：以人为研究对象，他站在减速上升的电梯上，受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，还受到水平方向的静摩擦力，由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左.人受力如图3-1-5所示，建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平加速度和竖直加速度 ,如图3-1-5所示，则由牛顿第二定律得求得， 方法二：以人为研究对象，受力分析如图3-1-6所示，因摩擦力为待求，且必沿水平方向，设为水平向右.建立图示坐标，并规定正方向.根据牛顿第二定律得x方向 y方向 由两式可解得 为负值，说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左.答案：小结：（1）本题解法一中介绍了另外一种建立直角坐标系的方法：沿着力的方向建立坐标系，分解加速度，然后根据列方程求解.对某些题来说，采用这种方法求解，可以简化解题过程.今后的学习中，大家要学会具体问题具体分析，以解题方便为原则，建立合适的坐标系.（2）判断静摩擦力的方向、计算静摩擦力的大小是一难点.在物体处于平衡状态时，可根据平衡条件判断静摩擦力的方向，计算静摩擦力的大小；若物体有加速度，则应根据牛顿第二定律判断静摩擦力的方向，计算静摩擦力的大小.【变式训练3】.甲乙两队进行拔河比赛，僵持了很长时间，最终结果甲队获胜.在分析总结会上，同学们关于胜、负的讨论有以下几种说法，正确的是（ ）A、 甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力B、 甲队与地面间的摩擦力大于乙队与地面间的摩擦力C、 甲、乙两队与地面间的摩擦力大小相等、方向相反D、 甲、乙两队拉绳子的力大小相等、方向相反【考能训练】 A 基础达标71.设想能制造一理想的没有摩擦的环境，用一个人的力量去拖一艘万吨巨轮，则从理论上讲（ ） A、巨轮惯性太大，所以完全无法拖动 B、一旦施力于巨轮，巨轮立即产生一个加速度C、由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过一段很长时间后才会产生一个明显的加速度D、由于巨轮惯性很大，施力于巨轮后，要经过足够长的时间才会产生一个明显的速度2.关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是A.牛顿第一定律是牛顿第二定律在合力为零的情况下的特例B.牛顿第一定律说明了力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因C.惯性定律与惯性的实质是相同的D.物体的运动不需要力来维持3.关于惯性,以下说法中正确是A.物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关B.人在走路时没有惯性,被绊倒时才有惯性C.物体在不受外力作用时有惯性,受到外力作用后惯性就被改变了D.参加百米赛跑的运动员到达终点时不能立即停下来是由于运动员有惯性,运动员停下来后就没有惯性了4.北京时间2003年10月16日凌晨,“神舟”五号飞船在内蒙古中部地区安全着陆,这标志着我国首次载人航天取得圆满成功.这次“神舟”五号飞船仍用“长征二号F”运载火箭发射,在火箭加速升空阶段,下列说法正确的是A.宇航员对飞船内座椅的作用力大于座椅对宇航员的作用力B.宇航员对飞船内座椅的作用力等于座椅对宇航员的作用力C.宇航员对飞船内座椅的作用力等于宇航员的重力D.宇航员对飞船内座椅的作用力远大于宇航员的作用力5.将一玻璃瓶装满水后密闭放在水平桌面上,在瓶的中部有一个气泡处于静止状态,如图所示.现突然用力将瓶子向前推动一下,则可以看到气泡相对于瓶子的运动情况是图3-1-7A.不动B.向前C.向后D.无法确定6.如图所示,质量为2 kg的木块沿水平面向左运动的过程中,同时受到大小为10 N、方向向右的力F的作用.已知地面与木块间的动摩擦因数为0.1,则木块加速度的大小和方向为图3-1-8A.6 m/s2,水平向右B.4 m/s2,水平向左C.5 m/s2,水平向左D.1 m/s2,水平向右7.汽车拉着拖车在水平公路上沿直线加速行驶,根据牛顿运动定律可知汽车拉拖车的力大于拖车拉汽车的力 汽车拉拖车的力等于拖车拉汽车的力 汽车拉拖车的力大于拖车受到的阻力 汽车拉拖车的力等于拖车受到的阻力A. B. C. D.8、.某人在以2.5 m/s2的加速度下降的升降机内最多能举起80 kg的物体,那么在地面上最多能举起_ kg的物体.若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起40 kg的物体,则电梯上升的加速度为_ m/s2.9、如图所示,质量为1 kg的小球穿在固定的直杆上,杆与水平方向成30角,球与杆间的动摩擦因数=.当小球受到竖直向上的拉力F=20 N时,小球沿杆上滑的加速度是多少?(g取10 m/s2)图3-1-9B 能力提升10.在粗糙的水平面上有一个质量为m的物体在水平恒力F的作用下由静止开始运动,经历时间t后速度为v.如果要使物体的速度增加到2 v,可采用的方法是A.将物体的质量减为原来的1/2,其他条件不变B.将水平恒力增加到2F,其他条件不变C.将作用时间增加到2t,其他条件不变D.将物体的质量、水平恒力和时间都同时增加为原来的2倍11.(2008广东12)质量为m的物体从高处释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度为a，则f的大小为 AB CfmgD图3-1-1012.（2008北京20）.有一些问题你可能不会求解，但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进行分析和判断。例如从解的物理量单位，解随某些已知量变化的趋势，解在一些特殊条件下的结果等方面进行分析，并与预期结果、实验结论等进行比较，从而判断解的合理性或正确性。举例如下：如图所示。质量为M、倾角为的滑块A放于水平地面上。把质量为m的滑块B放在A的斜面上。忽略一切摩擦，有人求得B相对地面的加速度a=,式中g为重力加速度。对于上述解，某同学首先分析了等号右侧量的单位，没发现问题。他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断，所得结论都是“解可能是对的”。但是，其中有一项是错误的。请你指出该项。A.当时，该解给出a=0，这符合常识，说明该解可能是对的B.当90时，该解给出a=g,这符合实验结论，说明该解可能是对的C.当Mm时，该解给出a=gsin,这符合预期的结果，说明该解可能是对的图3-1-11D.当mM时，该解给出a=,这符合预期的结果，说明该解可能是对的13.（2008全国2，16）如图，一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑。己知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为。B与斜面之间的动摩擦因数是 Atan Bcot Ctan Dcot14. (2008山东19) 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是 图3-1-12A箱内物体对箱子底部始终没有压力B箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大C箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来图3-1-1315.（2009安徽22）在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示。设运动员的质量为65kg，吊椅的质量为15kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取。当运动员与吊椅一起正以加速度上升时，试求 （1）运动员竖直向下拉绳的力； （2）运动员对吊椅的压力。16.（12分）如图所示，物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑，经过B点后进入水平面（设经过B点前后速度大小不变），最后停在C点。每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据。（重力加速度g10m/s2）图3-1-14求：（1）斜面的倾角a；（2）物体与水平面之间的动摩擦因数m；（3）t0.6s时的瞬时速度v。2图3-1-1517质量为200 kg的物体，置于升降机内的台秤上，从静止开始上升。运动过程中台秤的示数F与时间t的关系如图所示，求升降机在7s钟内上升的高度（取g10 m/s2）66宽乘高（拓宽和提高）对“惯性”理解的误区误区之一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性有的同学观察到行驶着的汽车或火车，遇到紧急情况突然刹车时，不能立即停止，总要向前运动一段距离才停下，认识到这是汽车、火车具有惯性的表现；而静止在那儿的汽车、火车总静止在那儿，永远也不会自己突然运动起来，根本看不出它们有什么“惯性”。事实上，静止的物体总要保持静止（反抗从静到动），运动的物体总要保持运动（反抗从动到静），恰恰就是物体具有惯性的体现。所以说，一切物体在任何时候、任何运动状态下都有惯性。误区之二：运动速度大的物体惯性大同一个物体速度大时比速度小时更难停下来，这使许多同学产生“速度大的物体惯性大”的错误认识。若从这个认识进行推理，岂不要得到“速度小惯性小，速度为零惯性消失”的荒谬结论来吗？事实上，惯性的大小与物体运动速度大小无关，它只与物体的质量大小有关，质量越大的物体惯性越大，如静止的篮球比静止的汽车容易运动起来；具有相同速度的篮球和汽车，篮球比汽车更容易停下来。误区之三：“惯性”就是“惯性定律”惯性定律（即牛顿第一定律）指出了物体在不受任何外力作用时所处的运动状态匀速直线运动状态或静止状态，这是物体在某个特定的环境下具有惯性的表现；而惯性是物体本身固有的一种属性，它跟物体受不受外力无关。误区之四：重力越小，惯性越小；物体处于失重状态时，惯性消失我们知道，地面附近的物体所受重力大小与其质量大小成正比，质量越大的物体重力越大。有的同学就认为，物体的质量越大惯性越大，也可以说成物体的重力越大惯性越大，进而推出：物体的重力越小惯性越小，重力为零惯性消失。其实这是一种错误的推想。例如，月球表面的引力只有地球的六分之一，宇航员在月球上即使背上一个质量很大的背包也感不到沉重，但走起路来却要十分小心，不能突然移动或突然停止。因为背包的重力小了，但惯性并没有减小（因背包的质量没有减小），质量很大的背包具有很大的惯性，当行走的宇航员突然停下来时，背包由于具有惯性将会继续向前运动，宇航员就会像地球上脚被东西绊了一样，向前倾倒。误区之五：惯性是一种特殊的力有的同学认为在水平道路上行驶的汽车，关闭发动机后仍能继续向前滑行，是因为汽车受到了惯性力的作用。这些同学之所以产生这种想法，是因为他们的头脑中有一个根深蒂固的错误思想，就是物体的运动需要力来维持。事实上，运动着的物体如果所受的一切外力同时消失，物体是不会停止运动的，而是以外力消失时刻的速度做匀速直线运动。这充分说明物体运动不需要任何外力来维持，这又是物体具有惯性的体现。请注意，不要说出“物体受到惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等诸如此类不科学的话。最后附带说明一下分析惯性现象的常用方法：先说明两个物体（或同一个物体的不同部分）原来处于什么运动状态其中一个物体（或物体的某一部分）的运动状态发生了什么样的变化（从静止到运动或者从运动到静止；加速或者减速；运动方向改变等）另一个物体（或物体的另一部分）由于惯性仍要保持原来的运动状态出现了什么结果。第2节 牛顿运动定律的应用 超重与失重【考情分析】 考试大纲 大纲解读1.牛顿运动定律的应用 2.超重和失重 1.应用牛顿运动定律解决动力学问题是高考中2.必考内容，而且是计算题考查重点之一.考纲中对超重和失重的要求是级，但此考点属于高考的热点，特别是近几年与航天事业的蓬勃发展紧密相连，考查几率会进一步加大. 【考点知识梳理】1.动力学的两类基本问题(1)、已知运动情况，求 由运动学公式求出a，然后根据正交分解法求未知量(2)、已知受力情况，求 由正交分解法求出a，然后根据运动学公式求未知量2. 超重与失重(1)超重：当物体的加速度 时，物体所受的支持力（或拉力） 物体的重力的现象(2)失重：当物体的加速度 时，物体所受的支持力（或拉力） 物体的重力的现象(3) 完全失重：当物体的加速度为g时，物体所受的支持力（或拉力）为_的现象。3连接体（1）定义：两个(或两个以上)物体相互连结参与运动的系统称之为连接体（2）内力与外力：连结体间的相互作用力叫 ；外部对连结体的作用力叫 。【考点知识解读】考点一、牛顿第二定律解决动力学问题剖析:1.明确研究对象和研究过程；2.画图分析研究对象的受力和运动情况（画图很重要，要养成习惯）；3.进行必要的力的合成和分解（正交分解法）, 注意选定正方向；4.根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解；5.对解的合理性进行讨论 .总之，运用牛顿运动定律解决动力学问题关键是利用加速度的桥梁作用，寻找加速度与未知量的关系，综合运动学规律、牛顿运动定律和力的合成与分解法则列式求解.【例题1】例1、一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空，探测器的质量为1500，发动机推力恒定.发射升空后9末，发动机突然因发生故障而灭火.图3-2-1是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象.已知该行星表面没有大气.若不考虑探测器总质量的变化，求：（1）探测器在行星表面上升达到的最大高度.（2）该行星表面附近的重力加速度g. （3）发动机正常工作时的推力.（4）探测器落回地面时的速率. （5）探测器发射后经多长时间落地？ 解析 ：由图3-2-1可知，探测器在09内匀加速上升，上升的最大速度为64； 25 内匀减速上升；25 以后匀加速下落，直到落地.（1）在上升过程中，由平均速度公式得=32 则探测器上升的最大高度为= =3225 =800 （2）探测器9 25 内只受重力，其运动的加速度为重力加速度，则= =4 （3）在09 内，由牛顿第二定律得由于= =7.1 则 = = 150011.1 = 1.67104 （4）探测器下落过程为自由落体运动，则其落地速度为= =80 （5）探测器自由下落的时间为= =20 故探测器发射后到落地所经历的时间为. 点评：注意探测器上升的总高度和下落的高度相等.本题也可利用vt图象求解，请同学们试一试.答案：t=45s【变式训练1】、法国人劳伦特菲舍尔在澳大利亚伯斯的“冒险世界”进行了超高空特技跳水表演，他从30 高的塔上跳下准确地落入水池中.已知水对他的阻力（包括浮力）是他重力的3.5倍，他在空中时空气对他的阻力是他重力的0.2倍，试计算需要准备一个至少多深的水池？（）考点二、隔离法与整体法处理连接体问题剖析: 1.隔离法：若连结体内(即系统内)各物体的加速度大小或方向不同时，一般应将各个物体隔离出来，分别对各个物体根据牛顿运动定律列式，并要注意标明各物体的加速度方向，找到各物体之间的速度制约关系.2.整体法：若连结体内(即系统内)各物体的加速度相同，又不需要系统内各物体间的相互作用力时，可取系统作为一个整体来研究；若连结体内各物体的加速度虽不相同(主要指大小不同)，但不需要求系统内物体间的相互作用力时，可利用 对系统列式较简捷.特别是处理选择题、填空题中加速度不同物体的有关问题时尤为方便.总之，整体法与隔离法合理地交叉使用，可以使问题变得简单易求解.一般若连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时，应先把连接体当成一个整体列式.如还要求连接体内物体相互作用的内力，则把物体隔离，对单个物体根据牛顿运动定律列式.【例题2】 如图3-2-2所示，质量为的框架放在水平地面上，一个轻质弹簧固定在框架上，下端拴一个质量为的小球.当小球上下振动时，框架始终没有跳起，在框架对地面的压力为零的瞬间，小球加速度大小为（ ） A、B、C、 0D、解析解法一：分别以框架和小球为研究对象，当框架对地面的压力为零时作受力分析如图3-2-3所示对框架 对小球 所以 方向向下.解法二：以框架和小球整体为研究对象，框架和小球所受的重力为，框架对地的高度不变，其加速度为零，故合外力提供小球做加速运动所需的外力，对系统由牛顿第二定律有： 答案：D 图3-2-4【变式训练2】如图所示，质量为M的木箱放在水平面上，木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球，开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，即a=g，则小球在下滑的过程中，木箱对地面的压力为多少？ 考点三、对超重和失重的理解：（1）不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.（2）超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向.如“加速上升”和“减速下降”都是超重；“加速下降”和“减速上升”都是失重.（3）在完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.（4）不论超重还是失重，重力与视重之间的差值都等于ma，即超重时视重比重力大ma，失重时视重比重力少ma.（a为物体在竖直方向的加速度或分加速度）【例题3】质量为m的人站在升降机里，如果升降机运动时加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力F=mg+ma，则可能的情况是A.升降机以加速度a向下加速运动B.升降机以加速度a向上加速运动C.在向上运动中，以加速度a制动D.在向下运动中，以加速度a制动解析：升降机对人的支持力F=mg+ma大于人所受的重力mg，故升降机处于超重状态，具有向上的加速度。而A项中加速度向下，C项中加速度也向下，即处于失重状态。故只有选项B、D正确。【变式训练3】下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是A用天平测量物体的质量B用弹簧秤测物体的重力C用温度计测舱内的温度D用水银气压计测舱内气体的压强考点四、牛顿定律应用中临界的问题剖析:如果物体的受力情况（包括受力的个数、某个力的性质）或运动情况发生突然变化时，物体所处的状态称为临界态，它是两种不同状态共存的衔接.物体处于临界态必须满足的条件就是所谓的临界条件.一般在题中出现“刚好”、“恰好”、“最大”、“最小”时都有相应的临界条件.解题时要特别注意把握住，通常采用极限分析法（即将变化因素推至两个极端）来使临界条件凸现出来，这往往是解这类的关键.【例题4】：在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B，质量分别为m和2m，当两球心间距离大于l（l比2r大得多）时，两球之间无相互作用力；当两球心间的距离等于或小于l时，两球间存在相互作用的恒定斥力F，设A球从远离B球处以速度沿两球连心线向原来静止的B球运动，如图3-2-5所示，欲使两球不发生接触，必须满足的条件？解析A球开始做匀速直线运动，直到与球接近至l时，开始受到与反向的恒力而做匀减速直线运动.B球则从A与其相近至l开始，受到与同方向的恒力，做初速度为零的匀加速直线运动.两球间距离逐渐变小.两球不发生接触的临界条件是：两球速度相等时，两球间的距离最小，且此距离必须大于2r.即 其中为两球间距离从 l变到最小的过程中A、B两球通过的路程.由牛顿第二定律可得，A球在减速运动，B球在加速运动的过程中，A、B两球的加速度大小为： 上述6式联立解得点评：对于较为复杂的物理问题，应建立好物理情景，进而找到物理过程之间的联系或临界条件，问题才能迎刃而解.答案： 图3-2-6【变式训练4】 如图326所示，在倾角为的光滑斜面上端系一劲度系数为的轻弹簧，弹簧下端连有一质量为的小球，球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变.若手持挡板A以加速度沿斜面匀加速下滑，求：（1）从挡板开始运动到球与挡板分离所经历的时间；（2）从挡板开始运动到球速达到最大，球所经过的最小路程. 【考能训练】A 基础达标1. 某斜面自顶端至底端粗糙程度逐渐增加,现一物体自顶端由静止开始下滑,摩擦力越来越大,在斜面上通过一段距离后停止,在这个过程中A.加速度的方向一直沿斜面向下B.加速度一直在逐渐减小C.速度先增大后减小,在速度最大时合外力为零D.在物体即将停止的瞬间,摩擦力最小2 . 如图所示,一物体随传送带一起向下运动,已知物体相对于传送带保持静止,下列说法正确的是图3-2-7A.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相同B.物体可能受摩擦力的作用,摩擦力的方向与运动方向相反C.物体可能不受摩擦力的作用D.物体肯定受摩擦力的作用3. 一个物体受到几个力作用而处于静止状态,若使其中一个逐渐减小到零后,又逐渐恢复到原来状况,则物体在这个过程中A.速度从零增加到某一数值后,又逐渐减小到零B.速度从零增加到某一数值后不变C.加速度从零增加到某一数值后,又逐渐减小到零D.加速度从零增加到某一数值后不变图3-2-84、如图所示，在小车中悬挂一小球，若偏角未知，而已知摆球的质量为m，小球随小车水平向左运动的加速度为（取），则绳的张力为（ ）A. B. C. D. 5.一个静止于光滑水平面上的物体受到水平力F1的作用，如果要使物体产生与F1成角方向的加速度a，如图所示，则应图3-2-9A沿a方向施加一个作用力F2B在物体上施加一个与F1大小相等，与a方向也成角的力F2，且F2方向在a的另一侧C加在物体上的最小作用力F2F1sinD加在物体上的最大作用力F26、如图3-2-10所示，静止在水平面上的等腰三角架的质量为M,它的中间用两根质量不计的轻弹簧连着一个质量为m的小球.在小球上下振动的过程中,当三角架对水平面的压力为零时,小球加速度的方向与大小分别是( ) A、向上，Mg/mB、向上,gC、向下,gD、向下, (M+m)g/m 7、如图3-2-11所示，在倾角为的光滑坡面上放一块上表面粗糙，下表面光滑的木板，木块质量为m1.质量为m2的人在木板上应向_以加速度_奔跑时，可使木板不动.图3-2-128、如图3-2-12所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，质量为m的物块A叠放在物体B上，物体B的上表面水平。当A随B一起沿斜面下滑时，A、B保持相对静止。求B对A的支持力和摩擦力。9、一质量为4kg的物体静止在粗糙的地面上， 物体与地面的动摩擦因数为0.2， 用一水平力F1 = 10N 拉物体由A点开始运动， 经过一段时间后撤去拉力F， 再经过一段时间物体到达B点停止， 已知AB长为10m， 则F1作用的一段距离为m， 撤去F1后物体运动的距离是m， 物体运动中的最大速度是m/s。B 能力提升图3-2-1310.电梯地板上有一个质量为200kg的物体，它对地板的压力随时间变化的图像如图3-2-13所示则电梯从静止开始向上运动，在7s内上升的高度为多少？ 图3-2-14SPQV11.如图3-2-14所示，某工厂用水平传送带传送零件，设两轮子圆心的距离为S，传送带与零件间的动摩擦因数为，传送带的速度恒为V，在P点轻放一质量为m的零件，并使被传送到右边的Q处。设零件运动的后一段与传送带之间无滑动，则传送所需时间为 ，摩擦力对零件做功为 .12. (2009江苏13).航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2，动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10m/s2。 （1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小； （2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大宽度h； （3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。13.（2009上海22）如图（a），质量m1kg的物体沿倾角37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图（b）所示。求：图3-2-15（1）物体与斜面间的动摩擦因数；（2）比例系数k。 14. (2009重庆23).滑板运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力Fx垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率（水可视为静止）.某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角=37时，滑板做匀速直线运动，相应的k=54 kg/m，入和滑板的总质量为108 kg,试求（重力加速度g取10 m/s2,sin 37取，忽略空气阻力）：（1）水平牵引力的大小；图3-2-16（2）滑板的速率；（3）水平牵引力的功率.15.（2009宁夏23）、倾斜雪道的长为25 m，顶端高为15 m，下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接，如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度v08 m/s飞出，在落到倾斜雪道上时，运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲外运动员可视为质点，过渡轨道光滑，其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数0.2，求运动员在水平雪道上滑行的距离（取g10 m/s2）15 m25 m图3-2-17图3-2-1816.一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图3-2-18所示。现让木板由静止开始以加速度a(ag匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。17.如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg（g10m/s2，sin370.6，cos370.8）（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况图3-2-19（2）求悬线对球的拉力 实验四 验证牛顿运动定律【考情分析】 考试大纲 大纲解读实验四：验证牛顿第二定律 验证牛顿第二定律的实验在近年高考中考查几率较小，重在考查控制变量法的研究思想及加速度的测量方法.【考点知识梳理】实验目的：1、学会用控制变量法验证牛顿第二定律 2、掌握利用图像处理实验数据的方法实验原理：控制变量法研究 三者之间的关系。实验器材：小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫块， ， ，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。【考点知识解读】一、实验原理1如图3-3-1所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当mM时，F=mg近似成立)，测出小车的对应加速度a，由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外力成正比.2保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a，由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线，验证加速度是否与质量成反比.二、实验步骤1用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来.2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力.3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）.4在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M和m记录下来.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号.5保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验.6算出每条纸带对应的加速度的值.7用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线.若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比.8保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比.二、实验中的注意事项1砂和小桶的总质量要远远小于小车和砝码的总质量. 在实验中一定要使重物的质量远小于小车和砝码的质量，目的是减小本实验原理导致的系统误差.在小车加速运动时，重物不可能是平衡的（如图3-3-2所示），它具有与小车同样大小的加速度.设车与重物的加速度大小均为a，绳对