第三单元牛顿第二定律的应用超重和失重

1、第三单元 牛顿第二定律的应用、超重和失重高考要求：1、会用牛顿第二定律解动力学的两类基本问题； 2、会用极端法分析临界问题； 3、知道超重和失重现象； 4、能用超重失重观点分析问题。知识要点：一、 动力学的两类基本问题1、 已知力求运动：已知物体受到的全部作用力，应用牛顿第二定律求出加速度，再依据初始条件，应用运动学公式分析物体的运动情况任意时刻的位置和速度、位移以及运动轨迹等。2、 已知运动求力：已知物体的运动情况，利用运动学公式求出加速度，再运用牛顿第二定律求现物体的受力情况。3、 在匀变速直线运动的公式中有五个物理量，它们是四个矢量v0、vt、a、s，一个标量t。在动力学公式中有三个物理

2、量，它们是二个矢量F、a，一个标量m。运动学和动力学中的公共物理量是加速度a。在处理力和运动的两类基本问题时，不论从力确定运动还是从运动确定力，关键在于加速度a。a是联结运动学公式和牛顿第二定律公式的桥梁。二、 牛顿运动定律解题的几种典型思维方法1、 程序法（是基本方法）：按顺序对题目给出的物体运动过程进行分析的方法简称程序法。程序法要求我们从读题开始，注意题中能划分多少个不同的过程或多少个不同的状态，然后对各个过程或各个状态进行分析。2、 假设法（适用于情况难以断明时）：解题时一般依题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确答案。3、 极端法（或称临界条件法，

3、适用于有临界状态问题时）：1） 临界问题：某些物理量的变化只能在一定范围内发生，一般把范围的端点值称为临界值，还有些物理量在变化过程中出现不同的变化规律，处在不同规律交点处的值往往称之为边界值。具有这种特征的物理问题称之为临界问题。2） 解决临界部下的基本思路： 认真审题，详尽分析问题中变化的过程（包括分析整体过程中有几个阶段）； 寻找过程中变化的物理量（自变量与因变量）； 探索因变量随自变量变化时的变化规律，要特别注意相关物理量的变化情况； 确定临界状态、分析临界条件，找出临界关系。三、 超重和失重现象的理解1、 超重现象：物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况

4、称为超重现象。也称为“视重”大于实重的现象。2、 失重现象：物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象。也称为“视重”小于实重的现象。3、 说明：1） 体处于超重或失重状态时，地球作用于物体的重力始终存在，且大小也不发生变化。2） 发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于物体的加速度的方向。 当物体的加速度竖直向上（或有竖直向上的分量）时，物体处于超重状态，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力。 当物体的加速度竖直向下（或有竖直向下的分量）时，物体处于失重状态，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力。3） 当物体处于完全失重状态（即物

5、体向下的加速度等于重力加速度时，物体对水平支持面的压力或对竖直悬挂物的拉力为零的现象，也称“视重”等于零的现象。）时，平常一切由重力产生的物理现象均不存在，如单摆停摆，液柱不再产生压强，浸在液体中的物体不再受浮力等。典型例题：例1、如图所示，AC、BC为位于竖直平面内的两根光滑细杆，A、B、C A三点位于同一圆周上，C为该圆周的最低点，a、b为套在细杆上的两 a B个小环，当两环同时从A、B点由静止开始下滑，则（ ） O bA a环先到达C点；B b环先到达C点；C a、b环同时到达C点； CD 由于两杆的倾角未知，故无法判断。 例1图例2、蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空

6、中动作的运动项目。一个质量为60kg的动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知动员与网接触的时间为1.2s。若把在这段时间内网对动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。（g10m/s2）例3、如图所示，细线的一端固定于倾角为45不光滑楔形滑块A的顶 P端P处，细线的加一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度 aa_向左运动时，小球对滑块的压力等于零。当滑块以 A 45 a2g的加速度向左运动时，线中拉力T_。 例3图例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 A v0 B和2m，当两球心间的距离大于L（L比2r大得多）

7、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 L定斥力F。没A球从远离B球处以速度v0沿两球心连线向原来静止的B 例4图球运动，如图所示，欲使两球不发生接触，v0必须满足什么条件？例5、相隔一定距离的A、B两球，质量相等，假定它们之间存在恒定的斥力 A v0 B作用。原来两球被按住，处在静止状态，现突然松开两球，同时给A球以速度v0，使之沿两球连线射向B球，B球初速度为零。若两球间的距 例5图离从最小值（两球未接触）到刚恢复原始值所以历的时间为t0，求B球在斥力作用下的加速度。例6、原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在

8、地板上，如图所示。现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是（ ）A加速上升； B减速上升； AC加速下降； B减速下降。 例6图例7、如图所示，在减速运动的升降机里，天花板上的细线悬挂小球A，下面 A依次连接一轻弹簧和小球B。已知mAmB5kg，弹簧秤读数为40N。则升降机处于超重还是失重状态？是在上升还是在下降？若某时刻剪 B断细线，线断的瞬间A与与B球的加速度大小、方向如何（g10m/s2）？ 例7图例8、如图所示，斜面C的质量为M20kg，倾角37，物体A的质量 am110kg，B的质量m22kg，当A以加速度a2.5m/s2沿斜面向下加 A C B速运动时，斜面保

9、持静止，求斜面对地的压力是多大？（g10m/s2） 例8图答案：例1、C；例2、1.5103N；例3、g，5 mg；例4、v03F(L2r)m ；例5、v0/2 t0，方向与v0方向相同；例6、BC；例7、超重状态，减速上升，aA18m/s2，方向竖直向下，aB2m/s2，方向竖直向下；例8、310N。练习题：1、力F作用在原静止的质量为m的物体上，经过t时间，物体位移为s，则（ ）A相同的力在相同的时间内使质量为nm的物体移动s/n的距离；B相同的力在nt的时间内使质量为nm的物体移动ns的距离；CnF的力在nt的时间内使质量为nm的物体移动sn的距离；DnF的力在t的时间内使质量为nm的物

10、体移动n的距离。 2、一木块在水平恒力F的作用下，由静止开始沿水平面运动，当木块运动距离s时撤去F，木块又前进距离s而静止。木块在运动中受摩擦力的大小为（ ） AF/4； BF/3； CF/2； DF3、物体由25m的高处从静止开始下落，落至地面共用2.5s，则空气阻力是重力的_倍。（g10m/s2）4、如图所示，质量为m的斜劈形物体放在水平地面上，质量为m的粗糙物块以某一初速度沿劈的斜面向上滑，至速度为零后又加速返回，而 m物体M始终保持静止，则在物m上、下滑动的整个过程中（ ） MA 地面对物体M的摩擦力方向没有改变；B 地面对物体M的摩擦力先向左后向右；C 物块m上、下滑动时的加速度大小

11、相同； 4题图D 地面对物体M的支持力总小（Mm）g。5、如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板 v上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，与物体1相连接的绳与竖直方向成角，则（ ） 1 A 车厢的加速度为gsin； 2B 绳对物体1的拉力为m1g/cos；C 底板对物体2的支持力为（m2m1）g； 5题图D 物体2所受底板的摩擦力为m2gtan。6、表演“顶竿”杂技时，一人站在地上（称为“底人”），肩上扛一长6m、质量为5kg的竹竿，一质量为40kg的演员在竿顶从静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到竿底时速度正好为零，假设加速时的加速度大小是减速时的2倍，

12、下滑总时间为3s，问这两个阶段竹竿对“底人”的压力分别为多大？（g10m/s2）7、如图所示的升降机中，用OA、OB两桶绳子吊一质量为20kg的重物， A a若OA绳与竖直方向夹角为，OB绳保持水平。且OA绳与OB绳所 O能承受的最大拉力分别为500N和300N，则为使OB绳先断，升降机 G B竖直上升的加速度取值范围如何？当OB绳将断时，绳OA与竖直方向的夹角的取值范围又如何？ 7题图8、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，如图所示，现让 m a木板由静止开始以加速度a（ag）匀加速向下移动，求木板开始与物体分离经过

13、的时间。 8题图9、某消防队员从一平台上跳下，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯屈的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m，在着地过程中地面对他双肢的平均作用力约为（ ）A自身所受重力的2倍； B自身所受重力的5倍；C自身所受重力的8倍； D自身所受重力的10倍。10、如图所示，质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之 A间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k。当物体离开平衡位置的位移 B为x时，A、B间摩擦力的大小等于（ ） A0； Bkx； Cmkx/M； Dmkx/（mM） 10题图11、如图所示，光滑匀质圆球的直径为40cm

14、，质量为20kg，悬线长L30cm。正方形物块A厚10cm，质量为2kg，物体A与墙之间的动摩 L擦因数0.2，取g10m/s2。求：墙对A的摩擦力多大？ 如果施加一个与墙平行的外力于物体A上，使物体A在未脱离圆球 A前，贴着墙沿水平方向作加速度a5m/s2的匀加速直线运动，那么这个外力大小、方向如何？ 11题图12、暑假开始以后，小芳和一些同学乘火车外出旅游，当火车在一段平直轨道上匀加速行驶时，小芳对其他同学说：“我们能否用手边的器材测出火车的加速度？”许多同学参与了测量工作，他们各自记录如下：小芳用塑料绳把一只小铁锁吊了起来，并吊在行李架上，使悬挂点正好在小桌边缘下正上方，她测出塑料绳的悬

15、挂点到小铁锁距离L及小铁锁偏离桌子边缘的距离d后说，我已能算出火车的加速度。坐在窗边的小张不动声色，时而抬头看看窗外每隔100m的电线杆，时而看看自己的手表往复了两次，在别人还在忙碌之中时，小张突然宣布：“我已测出了火车的加速度。”小强拿出一只长方形的饭盒，在盒中装了一定数量的水，把饭盒沿火车行驶的方向放置，用刻度尺测出饭盒的长L和两边水面到饭盒口的距离h1和h2，小强说自己的方法可测出火车的加速度。请你判断一下小芳、小张、小强的方法能否测出加速度，如果能，他们的测量结果是什么？13、据报道，某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流作用，使飞机在10s内下降高度

16、1700m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机的竖直方向上的运动，且假设这一运动是匀变速直线运动，（取g10m/s2）试计算：飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的拉力，才能使乘客不脱离座椅。未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动？最可能受伤的是人体的什么部位？14、在做自由落体运动的升降机内，某人竖直上抛一弹性小球，此人会观察到（ ）A 球匀减速上升，达到最大高度后匀加速下降；B 球匀速上升，与顶板碰撞后匀速下降；C 球匀速上升，与顶板碰撞后停留在顶板处；D 球匀减速上升，达到最大高度处停留在空中。15、如图所示，浸在水中

17、的小球密度小于水的密度，固定在轻弹簧的一端，弹簧的另一端固定在容器的底部。当整个系统自由下落达到稳定时，弹簧长度将（不计空气阻力）A变长； B不变； C恢复原长； D变短。 15题图16、如图所示，在密封的正方形盒子内装有一个质量为m的金属球，正方形的边长恰好等于球的直径，若将盒子在空中竖直向上抛出，空气阻力不能忽略，在抛出后上升、下降的过程中（ ）A 上升时对盒底有压力，下降时对盒顶有压力；B 上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力；C 上升下降时均对盒底有压力；D 上升下降时均对盒底无压力。17、如图所示，在台秤的托盘上放着一个支架，支架上挂着一个电磁铁A， A其正下方有一铁块B，电磁铁不

18、通电时，台秤示数为G，当接通电路， B在B被吸起的过程中，台秤示数将（ ）A不变； B变大；C变小； D忽大忽小。 17题图18、如图所示，滑轮组的质量不计，如果m1m2m3，这时弹簧秤的读数为T，若把m3从右边移到左边的m1上，弹簧秤的读数将（ ）A增大； B减小； m2C不变； D无法判断。 18题图 m1 m3 19、如图所示，一铁球被弹簧拴住，静止时，两条弹簧均被拉长，当箱子由静止向下做加速运动时（ ）A 上弹簧的长度变长，下弹簧的长度变短；B 上弹簧的长度变短，下弹簧的长度变长；C 两弹簧的长度均不变；D 上弹簧的拉力变小，而下弹簧的拉力不变。 19题图20、如图所示，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30的光滑斜面，现 m将一个重4N的物体放在斜面上，让它自由滑下，那么测力计因4N物体 30M的存在，而增加的读数为（ ）A4N； B23 N；C0； D3N。 20题图21、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，则此