第四章 力与运动.docx

4.1 牛顿第一定律 运动学 在物理学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动与力的关系的理论，叫做运动学。 动力学 研究运动与力的关系的理论，叫做动力学 。 亚里士多德的结论： 亚里士多德根据日常的生活经验得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。 亚里士多德的结论是说：力是使物体运动的原因，或者说力是维持物体运动的原因。 这个错误的结论统治人们的思想长达两千多年。 伽利略的理想实验 力不是维持物体运动的原因，也就是说，力不是维持物体速度的原因，而是改变物体运动状态，即改变物体速度的原因。 因此，一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度一直匀速直线运动下去。 法国科学家笛卡儿对伽利略的结论作了进一步的补充与完善。 笛卡儿的结论：除非物体受到力的作用，否则物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。 牛顿第一定律（惯性定律）： 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 对牛顿第一定律的理解应注意以下几点： 定律中的力是指物体所受的合外力。 牛顿第一定律总结回答了物体不受外力（或所受合外力为0）时，物体将会怎样运动的问题。由牛顿第一定律可知：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体速度的原因。 牛顿第一定律是在可靠事实基础上通过进一步的逻辑推理得到的，不能通过实验来直接验证。但由它得出的一切推论都经受住了实践的检验。 牛顿第一定律表明，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。 惯性 牛顿第一定律揭示了自然界的一切物体都具有惯性。 我们也可以把惯性理解成：物体具有的抵抗运动状态变化的本领。但是这种本领的大小是不一样的。 那么物体的惯性大小究竟与什么因素有关呢？ 观察和实验表明，对于任何物体，在受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们的质量。所以，描述物体惯性的物理量是它们的质量。也就是说质量是物体惯性大小的唯一量度。 由此可见，只要物体的质量不变，则它的惯性就不变，物体的惯性与物体的运动状态及物体的受力情况无关。 惯性是维持物体运动状态的原因 惯性参考系和非惯性参考系 惯性参考系（惯性系）：能使牛顿运动定律成立的参考系是惯性系。比如在研究地面物体运动时我们一般要取地面为参考系，地面就是惯性系。相对惯性系静止的或相对惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。所有惯性系遵循相同的力学规律，牛顿运动定律在所有惯性系中的形式是一样的。 非惯性参考系（非惯性系）：牛顿运动定律不成立的参考系是非惯性系。比如相对惯性系作变速运动的参考系就是非惯性系。在非惯性系中不能直接使用牛顿运动定律。 例题： 1.图示：水平面上静止了一辆小车，小车内装满了水，水中有一个小气泡，现在让小车突然向右加速运动，问气泡相对小车向什么方向运动？ 2.做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？答案气泡相对瓶子向后运动 3. 16世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( )A四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快：这说明，物体受的力越大，速度就越大B一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来：这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态” C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D一个物体维持匀速直线运动，不需要受力答案D4.下列说法中正确的是( )A物体在不受外力作用时，保持原有运动状态不变的性质叫惯性，故牛顿运动定律又叫惯性定律B牛顿第一定律仅适用于宏观物体，只可用于解决物体的低速运动问题C牛顿第一定律是牛顿第二定律在物体的加速度a0条件下的特例D伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去答案BD5.在地球赤道上的A处静止放置一个小物体现在设想地球对小物体的万有引力突然消失，则在数小时内，小物体相对于A点处的地面来说，将()A水平向东飞去B原地不动，物体对地面的压力消失C向上并渐偏向西飞去D向上并渐偏向东飞去答案C6在谷物的收割和脱粒过程中，小石子、草屑等杂物很容易和谷物混在一起，另外谷粒中也有瘪粒为了将它们分离，湖北农村的农民常用一种叫“风谷”的农具即扬场机分选，如图所示它的分选原理是( )A小石子质量最大，空气阻力最小，飞得最远B空气阻力对质量不同的物体影响不同C瘪谷粒和草屑质量最小，在空气阻力作用下，反向加速度最大，飞得最远D空气阻力使它们的速度变化不同答案D7一天，下着倾盆大雨某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积了水列车进站过程中，他发现水面的形状如图中的()答案C4.2 实验： 探究加速度与力、质量的关系 物体的加速度与物体的质量有关 物体的质量越大，加速度越小，很可能加速度与质量成反比。 物体的加速度与物体所受的力有关 物体所受的力越大，物体的加速度越大，可能加速度与物体受力成正比。 下面我们通过实验探究物体加速度与力和质量的定量关系 实验原理： 保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。 保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。 很明显该实验的方法属于“控制变量法”实验数据的处理方法： 解析法：就是对实验数据进行整理、计算最后得出结论。 图像法：根据实验数据先绘制表格，然后再描绘图像，由图像的物理意义得出结论。 如果加速度与物体所受力真的成正比，那么由实验数据所得a-F图像应该是一条过坐标原点的直线，如果所的图像不是过坐标原点的直线，说明加速度与力不是简单的正比关系，需要进一步分析。 如果加速度与物体的质量真的成反比，那么由实验数据所得am图像应该是一条双曲线，但是，双曲线很难直接评定，因此我们研究加速度与质量倒数的关系。如果加速度与物体质量成反比，那么加速度与质量倒数应该成正比，这样得到的a1/m图像应该是一条过坐标原点的直线。实验方案： 按图示组装实验仪器，先通电后释放纸带，小车在重物的牵引下会沿着木板运动，这样计时器会在纸带上打下一行小点。在这一方案中如果小盘和砝码的总质量远小于小车的质量，我们就可以把小盘和砝码的总重力可作为小车所受的合外力了，并且小车的运动会被记录在纸带上，同时可以通过在小车上加放砝码以改变小车的质量。这样一来，通过在小盘中加放砝码就可以改变小车的受力，通过在小车中加放砝码就可以改变小车的质量，经过多次重复操作我们就可以得到多组数据，为后面的图像法处理数据做好了准备。 在这个实验中小车是由静止开始运动的，由公式 可知 那么在相同的时间内 a x,这样我们就可以用位移来代替加速度了，反正这里求的是比例关系。 对该实验方案的几点说明： 小车在木板上运动要受到摩檫力的作用，因此我们需将木板的一端抬高利用小车重力沿斜面的下滑分力来平衡摩檫力。只有这样才能用砝码和小盘的重力来表示小车所受的合外力。木板的倾角应满足：所以只要木板的倾角适当不管小车的质量为多少小车准能平衡。 根据实验数据描绘图像时可能出现下面的情形： 该情况是斜面倾角过大，即平衡摩檫力过度所至。 该情况是没有平衡摩檫力，或平衡摩擦力不够所至。 在操作正确的情况下：aF图像应该是： 课外阅读材料在操作正确的情况下，a1/m的图像应该是： 在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中可能出现的几类问题课本在安排这个实验时，把小车和小车上的砝码作为研究对象，于是研究对象的质量M就是小车和小车上砝码的总质量，把砂桶和砂子的总重力mg作为小车所受的合外力。我们知道这样做是存在系统误差的，因为在平衡了摩擦力的情况下，小车所受的合外力应该是细绳的拉力F0，而细绳拉力 F0=mg1+mMmg，所以只有满足mM时才有F0mg，这是本实验应该具备的一个条件。再一个就是本实验在平衡摩擦力时也可能会产生误差。下面就这些情况分别进行说明一下。1.平衡摩擦力时可能出现平衡摩擦力过度或平衡摩擦力不足两种情况。当出现这些情况时，在探究质量一定，加速度与合外力的关系时所对应的 a-F 图像如下：FaO 表示正好平衡摩擦力 表示平衡摩擦力过度 表示平衡摩擦力不足2.在质量一定，探究加速度和合外力的关系时，保证小车和小车上的砝码总质量不变，不断向小桶内加放砂子，以改变合外力F，这样会导致m逐渐接近M从而破坏了mM这一条件，致使aF图像呈现下面情形。 由实验得到的这一图像的真实解析式应为： a=FM+m=mgM+m （其中m为变量） FaO 当mM时m可忽略， a=FM 图像为一条过坐标原点的倾斜直线，而当m接近M时m不可忽略，图像的斜率 K=1M+m会因m的增大而减小，从而呈现出图示的曲线。3.在保持合外力一定（砂和桶的总重力mg不变），探究加速度和质量的关系时，通过改变小车上的砝码来改变质量，由于小车上砝码的减少也会破坏mM这一条件，于是会出现如下的 a-1M 图像 由实验得到的这一图像的真实解析式应为： a=FM=mg1+mM1M （其中 1M 变量） 1MaO 当mM时 mM 0 a=mg1M a-1M 的图像为过原点的一条倾斜直线。而随着M的减小，M可以和m相比较时，图像斜率 K=mg1+mM 会因 1M 增大而减小从而呈现出图示曲线。 综合以上系统误差的产生，我们可以将本实验进行如下的设计，在小车上放一个盛放砂子的盒子，盒子里放一些砂子，将小车、小车上的盒子及盒子里面的砂子、小桶、桶里的砂子看做一个整体，就把这个整体作为研究对象。通过把小车上的砂子转移到小桶中来探究质量一定时，加速度与合外力的关系。通过保持小桶中的砂子不变而改变小车上的砂子的方法来探究力一定时，加速度与质量的关系。这样进行实验的话，就可以克服以上系统误差的影响了。例题讲析：1在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足Mm的条件，结果得到的图象应是图中的()答案D2在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与_的图象(3)如图(a)，甲同学根据测量数据做出的aF图线，说明实验存在的问题是_(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答案(1)Mm(2)(3)平衡摩擦力时木板倾角过大(4)两小车及车上砝码的总质量不同3现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t.用米尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a_.用米尺测量A1相对于A2的高度h.设小车所受重力为mg，则小车所受合外力F_.改变_，重复上述测量以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线试分析A图线不通过坐标原点的原因是_；A图线上部弯曲的原因是_答案(1)mg斜面倾角(或h的数值)(2)没有平衡摩擦力或平衡不够未满足钩码质量m远小于小车质量M4.某实验小组设计了如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系开始时闭合开关，电磁铁将A、B两个小车吸住，断开开关，两小车同时在细绳拉力作用下在水平桌面上沿同一直线相向运动实验中始终保持小车质量远大于托盘和砝码的质量，实验装置中各部分摩擦阻力可忽略不计该小组同学认为，只要测出小车A和B由静止释放到第一次碰撞通过的位移s1、s2，即可得知小车A和B的加速度a1、a2的关系是 .你认为这个实验方案的优点是_实验时，该小组同学保持两小车质量相同且不变，改变左、右托盘内的砝码的重力，测量并记录对应拉力下车A和B通过的位移s1和s2.经过多组数据分析得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系如果要继续利用此装置验证小车的加速度与小车质量的关系，需要控制的条件是_，需要测量的物理量有_(要求对表示物理量的字母作出说明)，它们之间的关系式是_答案不用测量时间保持两小车所受的拉力相等且不变，或答两托盘(含砝码)的重力相等；小车A的质量m1、位移s1；小车B的质量m2、位移 4.3 牛顿第二定律内容： 物体的加速度与物体所受的作用力成正比，与物体的质量成反比。加速度的方向与作用力的方向相同。 数学表达式： 物理意义： 反映了物体的加速度与所受外力的合力及物体的质量间的关系，说明物体的加速度由合力和物体的质量来决定。 力的单位“牛顿”的定义： 使质量为1Kg的物体产生1m/s2的加速度的力，叫做1N的力。即：1N=1Kgm/s2 根据上面力的单位的定义可知：如果力F的单位取国际单位N，质量m的单位取国际单位Kg，加速度的单位取m/s2 ，那么 牛顿第二定律的数学表达式为： 对牛顿第二定律的理解： 因果性 矢量性 瞬时性 同一性 独立性 相对性 注意： 牛顿第一定律并不是合外力为零时牛顿第二定律的特例 运用牛顿第二定律结合力的正交分解法处理动力学问题 1.分解力而不分解加速度 以加速度的方向为x轴的正方向，把力分解到坐标轴上，再根据平衡条件和牛顿第二定律列方程求解 2.分解加速度而不分解力 例题讲析：1.质量为m的物体静止在粗糙的水平面上，当用水平推力F作用于物体上时，物体的加速度为a，若作用力方向不变。大小变为2F时，物体的加速度为a，则（ ） A.a=2a B.aa2a D.a=1.5a 答案 C2.如图，弹簧测力计外壳质量为m0，弹簧及挂钩质量不计，挂钩吊着一质量为m的重物，现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计，使其向上作匀加速运动，求弹簧测力计的示数。 3.如图，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F、方向与水平方向成角的拉力作用下沿地面作匀加速运动，若木块与地面之间的动摩擦因数为，则木块的加速度为多少？ 4.如图所示，竖直放置在水平面上的轻质弹簧上放着质量为1kg的物体A，处于静止状态，若将一个质量为2kg的物体B竖直向下轻放在A上的一瞬间，则B对A的压力大小为(取g10m/s2)()答案D 5.水平匀速运动的车厢内装满西瓜，其中质量为m的西瓜A受到周围其他西瓜的作用力大小为_，当车厢以加速度a向右运动时，A所受到的作用力大小为_，方向_如图所示6.风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力，现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图所示(1)当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离x所需时间为多少(sin370.6，cos370.8)?7.如图所示，电梯与水平面夹角为30，当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力的6/5倍，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？4.4 力学单位制物理公式不仅确定了物理量间的数量关系同时也确定了物理量间的单位关系只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位。像上面的长度、质量、时间是基本量，它们的单位米、千克、秒就是基本单位。 由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位，例如速度、加速度的单位，叫做导出单位。 基本单位和导出单位一起组成了单位制。 如果采用不同的物理量作为基本量，或者虽然采用相同的基本量，但采用的基本单位不同，导出单位自然随之不同，从而产生不同的单位制。 1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的，包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，简称SI 在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、时间为三个基本量，它们的单位米、千克、秒为基本单位。在热学、电磁学、光学等学科中除了上述三个基本量和相应的基本单位，还加上了另外的四个基本量和它们的基本单位，才导出其他物理量的单位。 国际单位制的基本单位 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克（公斤） Kg 时间 t 秒 s 电流 I 安培 A 热力学温度 T 开尔文 K 物质的量 n,(v) 摩尔 mol 发光强度 I,(Iv) 坎德拉 cd 例题讲析：1.在下列单位中： 千克/立方厘米 牛顿 米/秒 米/秒2 分米 克 公里/小时 秒 （1）属于国际单位制中单位的是： （2）属于国际单位制中基本单位的是： 2.现有下列物理量或单位，请按要求填空 密度 米/秒 牛顿 加速度 质量 秒 厘米 长度 时间 千克 （1）属于物理量的有： （2）在国际单位制中，作为基本物理量的有： （3）在国际单位制中属于基本单位的有： 属于导出单位的有： 3.下列物理量单位中哪些属于基本单位，哪些属于国际单位制单位：吨（t）、米（m）、毫米（mm）、小时（h）、秒（s）、焦耳（J）、牛米（Nm）、 微克（g）、千克（Kg）、微秒（s）、克/厘米3（g/cm3） 4.小刚在课余制作中需要计算圆锥的体积，他从一本书中查得圆锥体积计算公式为 。小红说，从单位关系上看，这个公式肯定是错误的，他的根据是什么？ 5.声音在空气中的传播速度v与空气的密度，压强p有关。下列关于空气中声速的表达式正确的是（K是比例常数，无单位） 4.5 牛顿第三定律作用力和反作用力 实验：探究作用力与反作用力的关系 做一做 用传感器探究作用力与反作用力的关系 不管是静止物体之间还是运动物体之间，作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、且作用在一条直线上。这种关系与物体的运动状态无关，与参考系的选取无关。 牛顿第三定律的内容 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 数学表达式： 作用力与反作用力的特点： 同性质、同时产生、同时变化、同时消失、在同一条直线上。 作用在两个不同的物体上，分别产生不同的效果。 作用力和反作用力与一对平衡力的区别： 例1.关于车拉马、马拉车的问题，下列说法中正确的是 （ ） A.马拉车不动，是因为马拉车的力小于车拉马的力B.马拉车前进，是因为马拉车的力大于车拉马的力 C.马拉车，不论车动还是不动，马拉车的力的大小总是等于车拉马的力的大小 D.马拉车不动或车匀速前进时，马拉车的力与车拉马的力才大小相等 例2.一只小猫跳起来抓住悬挂在天花板上的竖直木杆，如图，在这一瞬间悬线断了，设木杆足够长，由于小猫继续上爬，所以小猫离地高度不变，则木杆下降的加速度大小为 ，方向为 。（设小猫质量为m，木杆的质量为M） 上题中若绳子未断，当小猫以0.4g的加速度加速沿杆下滑时，绳子对天花板的拉力为 。 例3.在一粗糙的斜面上放置一正方形的箱子，其内部刚好放入一质量一定的金属球，如图所示，现在从斜面顶部释放箱子，在其加速下滑过程中，下列关于球对箱子的作用力，说法正确的是 ( )A球对箱子a面有压力B球对箱子b面有压力C球对箱子c面有压力 D球对箱子d面有压力 答案 BC例4.一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了，对这一现象下列说法正确的是()A榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力，所以玻璃才碎B榔头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂C榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂D因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小 答案C例5.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示那么下列说法中正确的是( )A顾客始终受到三个力的作用B顾客始终处于超重状态C顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下答案C例6.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为( )A(Mm)gB(Mm)gmaC(Mm)gmaD(Mm)g答案B例7.蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力，这就是人体获得的推进力但是，在自由泳时，下肢是上下打水，为什么却获得向前的推进力呢？解析如图表示人体作自由泳时，下肢在某一时刻的动作：右脚向下打水，左脚向上打水由图可见，由于双脚与水的作用面是倾斜的，故双脚所受的作用力P和Q是斜向前的(水所受的作用力是斜向后的)P的分力为P1和P2，而Q的分力为Q1和Q2，P1和Q1都是向前的分力，也就是下肢获得的推进力同样道理，鱼类在水中左右摆尾，却获得向前的推力，也是由于向前的分力所致4.6 牛顿运动定律的应用一两类动力学问题：一.已知物体的受力情况，确定物体的运动情况；思路：分析物体的受力情况 求出物体所受的合力 由牛顿第二定律求出物体的加速度 分析物体的运动情况，由运动学公式可以求出物体的运动参量。二.已知物体的运动情况，确定物体所受的未知力；思路：分析物体的运动情况 由运动学公式求物体的加速度 根据牛顿第二定律求出物体所受的合力 分析物体的受力情况 求未知力。加速度是联系物体运动与力的桥梁求解动力学问题的一般思路：（1）确定研究对象和研究过程；（2）对研究对象进行受力分析和运动情况的分析，并画出物体的受力图示；（3）建立合适的直角坐标系；（4）根据牛顿运动定律、平衡条件以及运动学的公式列方程；（5）联立解方程并得出结论；（6）有时还要对结论进行讨论。求解动力学问题的方法： 整体法就是把几个相互关联的物体看做是一个系统，把这个系统作为研究对象进行分析，在这一方法中我们只分析整体所受的外力而不考虑内力。这一方法适合求整体的加速度但不能求系统的内力。 隔离法就是对系统中的某个物体隔离进行分析，这种方法能求出系统的内力。牛顿第二定律的几种特殊表达形式：（1）牛顿第二定律的分量式：这种形式在正交分解法中经常使用，如果在某一方向平衡则在这一方向的加速度为零。（2）系统（质点系）的牛顿第二定律：超重与失重（牛顿运动定律的应用）1超重现象 当物体具有向上的加速度时，这个物体对支持物的压力(或对悬挂绳的拉力)大于 它所受的重力，称为超重现象 注意：物体的加速度方向是竖直向上的物体并不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动当物体有向上的加速度分量时物体也处于超重状态。在超重状态下物体的视重为：2失重现象 当物体具有向下的加速度时，这个物体对支持物的压力(或对悬挂绳的拉力)小于它所受的重力，称为失重现象当ag时，F0，此为完全失重状态注意：物体的加速度方向是竖直向下的物体既可以是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动当物体有向下的加速度分量时物体也处于失重状态。在失重状态下物体的视重为：当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有ag的加速度效果，不再产生其他效果处于超重和失重状态下的液体的浮力公式分别为F浮V排(ga)和F浮V排(ga)；处于完全失重状态下的液体F浮0，即液体对浸在液体中的物体不再产生浮力对超重和失重的理解应当注意以下几点：(1)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化(2)发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的大小和方向(3)在完全失重的状态下，平时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、液体柱不再产生向下的压强等.瞬间问题分析： 变化瞬间、力未能变 像弹簧、橡皮条、皮筋等，这些物体连接其他物体当其它力有变化的瞬间引不起这些物体上的力立即变化原因是弹簧上的弹力Fkx，x的变化需要一定时间，故瞬间x没有来得及变化，故弹力没来得及变化 但是当弹簧被剪断的瞬间，弹簧的弹力会突变成零。 变化瞬间、力发生突变 像绳、线、硬的物体连接(或直接作用)的物体，当其他力变化时，将会迅速引起绳、线等物上力的变化这种情况下，绳上力的变化较复杂，需要根据物体下一步的运动趋势来分析判断.例题讲析：1.一个质量为70kg的人乘电梯下楼快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降(如图(a)，求这时他对电梯地板的压力(取g10m/s2)答案910N方向竖直向下2.如图所示，台秤上有一装水容器，容器底部用一质量不计的细线系住一个空心小球，体积为1.2103m3，质量为1kg.这时台秤的读数为40N；剪断细线后，在小球上升的过程中，台秤的读数是多少？(水1103kg/m3)答案39.6N (注意：空心小球在加速上升的同时，有一个等体积的水球在加速下降）3.如图所示，在水平地面上有A、B两个物体，质量分别为mA3.0kg和mB2.0kg，它们与地面间的动摩擦因数均为0.10.在A、B之间有一原长l15cm、劲度系数k500N/m的轻质弹簧将它们连接现分别用两个方向相反的水平恒力F1、F2，同时作用在A、B两物体上，已知F120N，F210N，取g10m/s2.当运动达到稳定时，求：(1)A和B共同运动的加速度；(2)A、B之间的距离(A和B均可视为质点) 答案(1)1.0m/s2(2)17.8cm4.如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA2.0kg的薄木板A和质量为mB3kg的金属块B.A的长度L2.0m.B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC1.0kg的物块C相连B与A之间的动摩擦因数0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力忽略细线质量及细线与滑轮间的摩擦起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B位于A的左端(如图)，然后放手，求经过多长时间B从A的右端脱离(设A的右端距滑轮足够远)(取g10m/s2)答案4.0s5.如图，物体A的质量m1kg，静止在光滑水平面上的平板车B的质量为M0.5kg，平板车长为L1m.某时刻A以v04m/s向右的初速度滑上平板车B的上表面，在A滑上平板车B的同时，给平板车B施加一个水平向右的拉力忽略物体A的大小，已知A与平板车B之间的动摩擦因数0.2，取重力加速度g10m/s2.试求：(1)若F5N，物体A在平板车上运动时相对平板车向前滑行的最大距离；(2)如果要使A不至于从平板车B上滑落，拉力F大小应满足的条件 答案(1)0.5m(2)1NF3N6.一个质量为0.5kg的小球用细绳吊在倾角为53的斜面顶端，如图所示，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力答案F2.83N；FN07.如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为，以速度v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数20N(2)2s9如图所示，固定光滑斜面与地面成一定倾角，一物体在平行斜面向上的拉力作用下向上运动，拉力F和物体速度v随时间的变化规律如图(甲)、(乙)所示，取重力加速度g10m/s2.求物体的质量m及斜面与地面间的夹角.答案1.0kg3010某人在地面上最多能举起60kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体求：(1)此电梯的加速度多大？(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(g10m/s2)答案(1)2.5m/s2(2)48kg11如图质量为m的机车头拖着质量均为m的n节车厢在平直轨道上以速度v匀速行驶，设机车头和各节车厢受到的阻力均为f，行驶中后面有一节车厢脱落，待脱落车厢停止运动时后面又有一节车厢脱落，各节车厢按此方式依次脱落，整个过程中机车头的牵引力保持不变，问：(1)最后面一节车厢脱落后，机车头和剩下的车厢的加速度是多大？(2)最后面一节车厢脱落后，当它停止运动时，机车头和剩下的车厢的速度是多大？(3)全部车厢脱落并停止运动时，机车头的速度是多大？答案(1)(2)(3)12.如图所示，传送带的水平部分长为L，传动速率为v，在其左端无初速释放一小木块，若木块与传送带间的动摩擦因数为，则木块从左端运动到右端的时间不可能是()A. B.C. D.答案B13.两倾斜的滑杆上分别套有A、B两个圆环，两圆环上分别用细线悬吊着一个物体，如图所示当它们都沿滑杆向下滑动时，A的悬线与滑杆垂直，B的悬线竖直向下，则 ()AA圆环与滑杆无摩擦力BB圆环与滑杆无摩擦力CA圆环做的是匀速运动DB圆环做的是匀速运动答案AD14. A、B两个小球的质量分别为m、2m，由两个轻质弹簧连接(如图所示)，处于平衡状态，下列说法中正确的是( )A将A球上方弹簧剪断的瞬间，A的加速度为零，B的加速度为零B将A球上方弹簧剪断的瞬间，A的加速度不为零，B的加速度为零C将A球下方弹簧剪断的瞬间，A的加速度不为零，B的加速度为零D将A球下方弹簧剪断的瞬间，A的加速度不为零，B的加速度不为零 答案BD15.如图所示，固定在小车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为，在斜杆下端固定有质量为m的小球，下列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是( )A小车静止时，Fmgcos，方向沿杆向上B小车静止时，Fmgcos，方向垂直杆向上答案D16如图所示，长L75cm的质量为m2kg的平底玻璃管底部置有一玻璃小球，玻璃管从静止开始受到一竖直向下的恒力F12N的作用，使玻璃管竖直向下运动，经一段时间t，小球离开管空气阻力不计，取g10m/s2.求：时间t和小球离开玻璃管时玻璃管的速度大小答案0.5s8m/s4.7 牛顿运动定律应用二：共点力作用下物体的平衡1平衡状态 (1)平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态物体处于平衡状态时物体的加速度a=0(2)共点力：同一作用点的力或作用线(或延长线)交于同一点的一组力2共点力作用下物体的平衡条件 合外力为零，即F03平衡条件的推论 (1)如果物体在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等、方向相反，为一对平衡力(2)如果物体在三个力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反(3)如果物体受多个力作用而处于平衡状态，其中任何一个力与其他力的合力大小相等、方向相反(4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零(5)三力汇交原理：如果一个物体受到三个非平行力作用而平衡，这三个力的作用线必定在同一平面内，而且必为共点力4处理平衡问题时常用到的方法 (1)正交分解法正交分解法是解决共点力平衡问题的一般方法，应用正交分解法一般应注意以下几点：该方法不受研究对象、所受外力多少的限制；关于坐标轴的选取，原则上是任意的，就是说选择不同的坐标轴并不影响运算的