5牛顿运动定律2.doc

第五讲 牛顿运动定律的综合应用要点梳理整合一超重与失重问题1真重与视重物体实际所受的重力称为物体的真重，又叫做实重；视重是物体对支持物的压力或物体对悬绳（或弹簧测力计）的拉力。在平衡状态时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳或弹簧测力计的拉力）大小等于物体的重力。2超重（1）当物体加速 或减速 时，视重 重力的现象。（2）特征：物体处于超重状态时，具有向 的加速度。3失重（1）当物体加速 或减速 时，视重 重力的现象。（2）特征：物体处于失重状态时，具有向 的加速度。4完全失重视重等于 的现象。如：自由落体、绕地球做匀速圆周运动的太空舱等。5对超重和失重的理解（1）不要错误地认为超重就是“重力增大”，失重就是“重力减小”。（2）不要错误地认为超重失重现象与物体重力的变化相同。（3）不要错误地认为物体向上运动就是超重，向下运动就是失重。物体在竖直方向上具有加速度时，才出现超重和失重现象。当物体加速度方向向上或具有向上的加速度分量时，物体超重。当物体加速度方向向下或具有向下的加速度分量时，物体失重。（4）发生超重或失重现象与物体的速度大小及方向 ，只决定于 的方向及大小。（5）在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会 ，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。二整体法与隔离法的灵活运用整体法：隔离法：三牛顿运动定律中的临界问题1什么叫临界问题所谓临界问题是指物体的运动性质发生突变，要发生而尚未发生改变时的状态。2牛顿定律中临界问题的临界条件（1）地面、绳子或杆的弹力为 。（2）相对静止的物体间静摩擦力达到 ，通常在计算中取最大静摩擦力等于滑动摩擦力。友情提醒：（1）当题目中出现诸如“最大”、“最小”、“最高”、“刚刚”、“恰好”等词语时，一般就隐含着临界问题的出现。（2）运动物体的特殊条件往往是处理临界问题的突破口。四、运动物体脱离的条件（1）沿水平方向相互挤压的物体之间，刚好发生脱离的条件是“ 相同”而不是“ 相同”。“速度相同”仅是一种运动学特征，是物体脱离时的表象，而“加速度相同”则是一种动力学特征，才是物体脱离时的内在本质。（2）沿竖直方向相互挤压的物体刚好发生脱离的条件是“ 相同，相互作用力为 ”。题型一：超重和失重问题【例题1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m4kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10m/s2)(1)当弹簧秤的示数T140N，且保持不变。(2)当弹簧秤的示数T232N，且保持不变。(3)当弹簧秤的示数T344N，且保持不变。【课堂训练】（2011龙岩高一检测）一质量为m=40kg的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在0到6s内体重计示数F的变化如图。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10m/s2.F/N100320400440t/s0123465题型二：加速度相同的连接体问题【例题2】（2011四川成都高一考试）一人在井下站在吊台上，用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量M，人的质量为m，起动时吊台向上的加速度是a，并且人没有离开吊台。（已知重力加速度为g）求：（1）绳的拉力大小？（2）这时人对吊台的压力大小。（3）若吊台以某一加速度运动中出现人对吊台的压力刚好为零，试讨论说明人对吊台压力刚好为零满足的所有条件。【课堂训练】如图所示，A、B、C为三个完全相同的物体，当水平力F作用于B上，三物体可一起匀速运动。撤去力F后，三物体仍可一起向前运动，设此时A、B间作用力为f1，B、C间作用力为f2，则f1和f2的大小为（ ）Af1f20 Bf10，f2FCf1，f2 Df1F，f20题型三：加速度不同的连接体问题【例题3】如图所示，质量为M的木板放在倾角为的光滑斜面上，质量为m的人在木板上跑，假如脚与板接触处不打滑。（1）要保持木板相对斜面静止，人应以多大的加速度朝什么方向跑动？（2）要保持人相对于斜面的位置不变，人在原地跑而使木板以多大的加速度朝什么方向运动？【课堂训练】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（M+m）gB（M+m）g-maC（M+m）g+maD（M-m）g题型四：牛顿运动定律中的临界问题【例题4】如下图所示，两块质量分别为m1和m2的物块，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平面上，将物块1下压一段距离后释放，在物块1上下往复运动过程中，物块2始终没有离开水平面，且对水平面的最小压力为零，则物块l的最大加速度的大小是多大？物块2对水平面的最大压力是多大？【例题5】（1）如图所示，质量分别为和的物体和用一轻杆连接，置于光滑的倾角为的斜面上，整体沿斜面加速下滑，求它们的加速度和轻杆所受的作用力分别是多大？（2）本题中，若物体与斜面之间有摩擦，且动摩擦因数为，求它们的加速度和轻杆所受的作用力分别是多大？【课堂训练】小车在水平路面上加速向右运动，一质量为m的小球用一条水平线和一条斜线（与竖直方向成30角）把小球系于车上，求下列情况下两绳的拉力：（1）加速度a1=g/3时；（2）加速度a2=2g/3时【课堂训练】质量为m=1kg的物体，放在=37的斜面上如下图所示，物体与斜面的动摩擦因数=0.3，要是物体与斜面体一起沿水平方向向左加速运动，则其加速度为多大？过关基础训练1（2010山西实验中学高三考试）下列说法中正确的是（ ）A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处于失重状态2（2011深圳高一检测）升降机地板放个台秤，秤盘上放一个质量为m的物体，当秤的读数为1.2mg时，升降机可能做的运动是（ ）A加速下降 B匀速上升C减速上升 D减速下降3（2011广州高一检测）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，电梯厢中的乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明（ ）A电梯一定是在上升B电梯一定是在下降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4（2011河南焦作高一考试）在以加速度a =g加速上升的电梯里，有一质量为m的人，下列说法中正确的是（ ）A人的重力仍为mgB人的重力为mgC人对电梯的压力为mgD人对电梯的压力为mg5木箱内装有一球，木箱的内宽与球的直径相等，当将木箱以初速度v0竖直向上抛出时，上升过程中（ ）A空气阻力不计，则球对下壁有压力B空气阻力不计，则球对上壁无压力C有空气阻力，则球对上壁有压力D有空气阻力，则球对下壁有压力6（2010山东临沂高一考试）如图所示，弹簧秤外壳质量为，弹簧及挂钩的质量忽略不计，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拉着弹簧秤，使其向上做匀加速运动，则弹簧秤的示数为（ ）ABCDF7如图，在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计的薄板，在薄板上放一重物，并用手将重物往下压，然后将手突然撤去，重物即被弹射出去，则在弹射过程中，（即在重物与弹簧脱离之前），重物的运动情况是（ ）A一直加速B先减速，后加速C先加速、后减速D匀加速ABF8如图所示，质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B间的最大摩擦力为A物体重力的倍，若用水平力分别作用在A或B上，使A、B保持相对静止做加速运动，则作用于A、B上的最大拉力FA与FB之比为多少？9(2009陕西西安四校联考)如图所示，小车板面上的物体质量m=8kg，它被一根水平方向上拉伸了的弹簧拉住而静止在小车上，这时弹簧的弹力为6N。现沿水平向右的方向对小车施以作用力，使小车由静止开始运动起来，运动中加速度由零逐渐增大到1m/s2，随即以1m/s2的加速度做匀加速直线运动。以下说法中正确的是( ）aFA弹簧对物体的作用力一定发生变化B物体受到的摩擦力先减小，后增大；先向左，后向右C当小车加速度（向右）为0.75 m/s2时，物体不受摩擦力作用D小车以1m/s2的加速度向右做匀加速直线运动时，物体受到的摩擦力为8N10如左下图所示，在升降机中，用水平方向的力将质量为0.2kg的物块压在竖直的墙壁上，物块与墙壁间的动摩擦因数=0.4F（1）当升降机以2m/s2的加速度匀加速上升时，至少要以多大的力F才能保持物块相对于升降机静止？（2）当升降机以5m/s2的加速度朝下加速运动时，又要以多大的力F才能保持物块相对升降机静止？（取g=10m/s2）作业：1（2011江西上饶高一考试）利用传感器和计算机可以研究力的大小变化的情况，实验时让某消防队员从平台上跳下，自由下落，在t1时刻双脚触地，他顺势弯曲双腿，重心又下降了h。计算机显示消防队员双脚触地后重心下降h过程，他受到地面支持力F随时间变化的图象如图所示。根据图象提供的信息，下列判断中正确的是( )A在t1至t2时间内，消防队员的重心始终在加速下降B在t1至t3时间内，消防队员的重心始终在加速下降C在t2至t4时间内，消防队员的重心始终在减速下降Dt3时刻消防队员的加速度为零2如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端挂一个质量为m的物块，物块上下振动时，框架始终没有跳离地面，当框架对地面的压力为零的瞬间，物块的加速度为（ ）AgB(M-m)g/mC0D(M+m)g/m3直升机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（ ）箱子内物体对箱子底部始终没有压力箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”4（2010高考浙江卷）如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。下列说法正确的是（ ）A在上升和下降过程中，物体A对B的压力一定为零B上升过程中A对B的压力大于A对物体受到的重力C下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力5（2009高考安徽卷）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g=10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a =1m/s2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。6（2010高考四川卷）质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s。耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角保持不变。求：(1)拖拉机的加速度大小。(2)拖拉机对连接杆的拉力大小。7（2011广东汕头高一考试）如右上图所示，质量为4kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为37（已知g = 10m/s2 ，sin37=0.6，cos37=0.8）求：(1)汽车匀速运动时，细线对小球的拉力和车后壁对小球的压力。(2)当汽车以a=2m/s2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力和小球对车后壁的压力。(3)当汽车以a=