高二物理牛顿运动定律的综合应用

1、3、牛顿运动定律的综合应用、牛顿运动定律的综合应用1. 游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述错误的是下列描述错误的是( )a. 当升降机加速上升时，游客是处在超当升降机加速上升时，游客是处在超重状态重状态b. 当升降机减速下降时，游客是处在超当升降机减速下降时，游客是处在超重状态重状态c. 当升降机减速上升时，游客是处在失当升降机减速上升时，游客是处在失重状态重状态d. 当升降机加速下降时，游客是处在超当升降机加速下降时，游客是处在超重状态重状态回顾一回顾一 超重和失重超重和失重1.

2、 游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述错误的是下列描述错误的是( )a. 当升降机加速上升时，游客是处在超当升降机加速上升时，游客是处在超重状态重状态b. 当升降机减速下降时，游客是处在超当升降机减速下降时，游客是处在超重状态重状态c. 当升降机减速上升时，游客是处在失当升降机减速上升时，游客是处在失重状态重状态d. 当升降机加速下降时，游客是处在超当升降机加速下降时，游客是处在超重状态重状态回回顾顾一一 超重和失重超重和失重2. 重重2 kg的物体用弹簧测力计挂在可的物体用弹簧测力

3、计挂在可竖直升降的电梯里，读数为竖直升降的电梯里，读数为26 n，由此可，由此可知，该物体处于知，该物体处于_状态，电梯做状态，电梯做_运动，其加速度运动，其加速度大小等于大小等于_m/s2。(g取取10 m/s2)2. 重重2 kg的物体用弹簧测力计挂在可的物体用弹簧测力计挂在可竖直升降的电梯里，读数为竖直升降的电梯里，读数为26 n，由此可，由此可知，该物体处于知，该物体处于_状态，电梯做状态，电梯做_运动，其加速度运动，其加速度大小等于大小等于_m/s2。(g取取10 m/s2)超重超重2. 重重2 kg的物体用弹簧测力计挂在可的物体用弹簧测力计挂在可竖直升降的电梯里，读数为竖直升降的电

4、梯里，读数为26 n，由此可，由此可知，该物体处于知，该物体处于_状态，电梯做状态，电梯做_运动，其加速度运动，其加速度大小等于大小等于_m/s2。(g取取10 m/s2)超重超重加速上升或减速下降加速上升或减速下降2. 重重2 kg的物体用弹簧测力计挂在可的物体用弹簧测力计挂在可竖直升降的电梯里，读数为竖直升降的电梯里，读数为26 n，由此可，由此可知，该物体处于知，该物体处于_状态，电梯做状态，电梯做_运动，其加速度运动，其加速度大小等于大小等于_m/s2。(g取取10 m/s2)超重超重加速上升或减速下降加速上升或减速下降33. 当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体具有相各物体

5、具有相同的同的_时，可以把连接体内所有物体时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为组成的系统作为_考虑，分析其受力考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对和运动情况，运用牛顿第二定律对_列方程求解的方法，叫整体法。列方程求解的方法，叫整体法。回回顾顾二二 整体法和隔离法整体法和隔离法3. 当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体具有相各物体具有相同的同的_时，可以把连接体内所有物体时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为组成的系统作为_考虑，分析其受力考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对和运动情况，运用牛顿第二定律对_列方程求解的方法，叫整体法。列方程求解的方法，叫整体法

6、。回回顾顾二二 整体法和隔离法整体法和隔离法加速度加速度3. 当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体具有相各物体具有相同的同的_时，可以把连接体内所有物体时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为组成的系统作为_考虑，分析其受力考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对和运动情况，运用牛顿第二定律对_列方程求解的方法，叫整体法。列方程求解的方法，叫整体法。回回顾顾二二 整体法和隔离法整体法和隔离法加速度加速度整体整体3. 当连接体内当连接体内(即系统内即系统内)各物体具有相各物体具有相同的同的_时，可以把连接体内所有物体时，可以把连接体内所有物体组成的系统作为组成的系统作为_考虑，分

7、析其受力考虑，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对和运动情况，运用牛顿第二定律对_列方程求解的方法，叫整体法。列方程求解的方法，叫整体法。回回顾顾二二 整体法和隔离法整体法和隔离法加速度加速度整体整体整体整体4.当研究对象涉及由多个物体组成的系当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的统时，若要求出连接体内物体间的_力，则应把某个物体或某几个物体从系统中力，则应把某个物体或某几个物体从系统中_出来，分析其受力情况及运动情出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法，叫隔离法。列式求解的方法，叫隔离

8、法。4.当研究对象涉及由多个物体组成的系当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的统时，若要求出连接体内物体间的_力，则应把某个物体或某几个物体从系统中力，则应把某个物体或某几个物体从系统中_出来，分析其受力情况及运动情出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法，叫隔离法。列式求解的方法，叫隔离法。相互作用相互作用4.当研究对象涉及由多个物体组成的系当研究对象涉及由多个物体组成的系统时，若要求出连接体内物体间的统时，若要求出连接体内物体间的_力，则应把某个物体或某几个物体从系统中力，则应把某个物体或

9、某几个物体从系统中_出来，分析其受力情况及运动情出来，分析其受力情况及运动情况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体况，再利用牛顿第二定律对隔离出来的物体列式求解的方法，叫隔离法。列式求解的方法，叫隔离法。相互作用相互作用隔离隔离对超重和失重的理解对超重和失重的理解考点一考点一【知识必备】【知识必备】1. 超重、失重和完全失重的比较超重、失重和完全失重的比较2. 对超重、失重的理解对超重、失重的理解(1)尽管物体的加速度不是竖直方向，尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay0，物体就会出现超重或失重状态。，物体就会出现超重或失重状态。

10、当当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；方向竖直向上时，物体处于超重状态；当当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态。方向竖直向下时，物体处于失重状态。(2)尽管整体没有竖直方向的加速度，但尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态。整体也会出现超重或失重状态。(3)超重并不是说重力增加了，失重并不超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发

11、生变化，只是物体对支持物的压存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)发生变化。发生变化。(4)在完全失重的状态下，平常一切由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完全消失，如天平重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱失效、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。不再产生向下的压强等。名师点睛名师点睛(1)发生超、失重现象时，物体的重力不发生超、失重现象时，物体的重力不变，只是物体的视重发生了变化。变，只是物体的视重发生了变化。(2)物体的超、失重多少由物体的质量和物体的超、失重多少由物体的

12、质量和竖直方向的加速度共同决定，其大小为竖直方向的加速度共同决定，其大小为ma。【典例】【典例】例例1升降机内，一个小球系于弹簧下端，升降机内，一个小球系于弹簧下端，如图所示，当静止时，弹簧伸长如图所示，当静止时，弹簧伸长4cm，升降机，升降机运动中，弹簧伸长运动中，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可，则升降机运动情况可能是能是( )a. 以以1m/s2的加速度加速下降的加速度加速下降b. 以以1m/s2的加速度加速上升的加速度加速上升c. 以以4.9m/s2的加速度加速下降的加速度加速下降d. 以以4.9m/s2的加速度加速上升的加速度加速上升【典例】【典例】例例1升降机内，一个小球系于弹簧

13、下端，升降机内，一个小球系于弹簧下端，如图所示，当静止时，弹簧伸长如图所示，当静止时，弹簧伸长4cm，升降机，升降机运动中，弹簧伸长运动中，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况可，则升降机运动情况可能是能是( )a. 以以1m/s2的加速度加速下降的加速度加速下降b. 以以1m/s2的加速度加速上升的加速度加速上升c. 以以4.9m/s2的加速度加速下降的加速度加速下降d. 以以4.9m/s2的加速度加速上升的加速度加速上升【练习】【练习】1.在探究超重和失重规律时，某体重为在探究超重和失重规律时，某体重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计

14、算机相连，经计算机处理后得作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力到压力f随时间随时间t变化的图像，则下列图像中可变化的图像，则下列图像中可能正确的是能正确的是( )【练习】【练习】1.在探究超重和失重规律时，某体重为在探究超重和失重规律时，某体重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力到压力f随时间随时间t变化的图像，则下列图像中可变化的图像，则下列图像中可能正确的是能正确的是( )2.在升降电梯内的地板上放一体重计，电在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时

15、，晓敏同学站在体重计上，体重计示梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是内下列说法中正确的是( )a. 晓敏同学所受的重力变小了晓敏同学所受的重力变小了b. 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力的支持力c. 电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动d. 电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直，方向一定竖直向下向下a. 晓敏同学所受的重力变小了晓敏同学所受的

16、重力变小了b. 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力的支持力c. 电梯一定在竖直向下运动电梯一定在竖直向下运动d. 电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直，方向一定竖直向下向下1. 隔离法的选取原则隔离法的选取原则【知识必备】【知识必备】整体法、隔离法的应用整体法、隔离法的应用考点二考点二若连接体或关联体内各物体的加速度若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解。来，应用牛顿

17、第二定律列方程求解。2. 整体法的选取原则整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)。3. 整体法、隔离法交替运用原则整体法、隔离法交替运用原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研

18、究对象，加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力。即应用牛顿第二定律求作用力。即“先整体求加速先整体求加速度，后隔离求内力度，后隔离求内力”。4. 涉及隔离法与整体法的具体问题涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。若绳跨过定滑轮，连接的般都必须采用隔离法。若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同。两物体虽然加速度方向不同，但大小相同。(2)固定斜面上的连接体问题。这类问题一固定斜面上的连接体问题。这类问题一般多是连接体般多是连接体(系统系统)各物体保持相对静止，即具各

19、物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、后隔离的方法。建立坐标系时也要考虑矢量正交后隔离的方法。建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度。交分解加速度。(3)斜面体斜面体(或称为劈形物体、楔形物或称为劈形物体、楔形物体体)与在斜面体上物体组成的连接体与在斜面体上物体组成的连接体(系统系统)的问题。当物体具有加速度，而斜面体静的问题。当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析。止的情况，解题时一般采用隔离法分析。【典例】【典例】例例

20、2如图所示，质量为如图所示，质量为80kg的物体放在的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力斜面的拉力f作用下沿斜面无摩擦地向上运动，作用下沿斜面无摩擦地向上运动，现观察到物体在磅秤上读数为现观察到物体在磅秤上读数为1000n。已知斜。已知斜面倾角面倾角=30，小车与磅秤的总质量为，小车与磅秤的总质量为20kg。(g=10m/s2)(1)拉力拉力f为多少为多少?(2)物体对磅秤的物体对磅秤的静摩擦力为多少静摩擦力为多少?解析解析：(1)选物体为研究对象，选物体为研究对象，受力分析如图甲所示。受力分析如图甲所示。将加速度将加速度a沿水平和竖

21、直方向沿水平和竖直方向分解，则有：分解，则有：fn1mg=masin解得解得a=5m/s2取小车、物体、磅秤这个整体取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象，受力分析如图乙所示。为研究对象，受力分析如图乙所示。n1000)(sin)()(sin)( ammgmmfammgmmf .,n3200,n3200cos)2(方方向向水水平平向向左左摩摩擦擦力力大大小小为为物物体体对对磅磅秤秤的的静静根根据据牛牛顿顿第第三三定定律律得得对对物物体体有有静静 maf3.有一根绳子下端系着两个质量不同的有一根绳子下端系着两个质量不同的小球，上面小球比下面小球质量大。当手提小球，上面小球比下面小球质量大。当手提着

22、绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动时着绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动时(空气阻力不计空气阻力不计)，图中所描绘的四种情况中，图中所描绘的四种情况中正确的是正确的是( )【练习】【练习】3.有一根绳子下端系着两个质量不同的有一根绳子下端系着两个质量不同的小球，上面小球比下面小球质量大。当手提小球，上面小球比下面小球质量大。当手提着绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动时着绳端沿水平方向一起做匀加速直线运动时(空气阻力不计空气阻力不计)，图中所描绘的四种情况中，图中所描绘的四种情况中正确的是正确的是( )【练习】【练习】4.物体物体m、m紧靠着置于动摩擦因数为紧靠着置于动摩擦因数为、倾角为倾角为的

23、斜面上，如图所示。现施加一个水的斜面上，如图所示。现施加一个水平力平力f作用于作用于m，使，使m、m共同向上做加速运共同向上做加速运动，求它们间作用力的大小。动，求它们间作用力的大小。解析解析：将两者视为一个整体，受力分析：将两者视为一个整体，受力分析如图甲，建立坐标系如图所示，由牛顿第二如图甲，建立坐标系如图所示，由牛顿第二定律得：定律得：1111:)(sin)(cos0sincos)(nfammgmmfffgmmn 又又mmmfnnfmafmgnmgnm )sin(cos:sin0cos:,2222 解上式得解上式得且且可有可有受力分析如图乙受力分析如图乙隔离隔离【知识必备】【知识必备】动

24、力学中的临界问题动力学中的临界问题考点三考点三1.临界问题临界问题在一种运动形式在一种运动形式(或某种物理过程和物理状或某种物理过程和物理状态态)变化的过程中，存在着分界的现象。这是从变化的过程中，存在着分界的现象。这是从量变到质变的规律在物理学中的生动表现，这种量变到质变的规律在物理学中的生动表现，这种界限通常以临界值和临界状态的形式出现在不同界限通常以临界值和临界状态的形式出现在不同的物理情景中。利用临界值和临界状态作为求解的物理情景中。利用临界值和临界状态作为求解问题的思维起点，是一个重要的解题方法。问题的思维起点，是一个重要的解题方法。2. 临界问题的处理方法临界问题的处理方法(1)极

25、限法：在题目中如出现极限法：在题目中如出现“最大最大”“最小最小”“刚好刚好”等词语时，一般隐含着等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问临界问题，处理这类问题时，应把物理问题题(或过程或过程)推向极端，从而使临界现象推向极端，从而使临界现象(或或状态状态)暴露出来，达到尽快求解的目的。暴露出来，达到尽快求解的目的。(2)假设法：有些物理过程中没有明显假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法。解答这类题，一般用假设法。

26、(3)数学法：将物理过程转化为数学公数学法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件。式，根据数学表达式求解得出临界条件。名师点睛名师点睛(1)临界点的两侧，物体的受力情况、临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生变化。变化规律、运动状态一般要发生变化。(2)临界问题通常具有一定的隐蔽性，临界问题通常具有一定的隐蔽性，解题的灵活性较大，解题的灵活性较大， 审题时应尽量还原物审题时应尽量还原物理情景，抓住临界状态的特征，找到正确理情景，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。的解题方向。【典例】【典例】例例3一弹簧一端固定在倾角为一弹簧一端固定在倾角为37的光滑

27、斜的光滑斜面的底端，另一端拴住质量为面的底端，另一端拴住质量为m1=4kg的物块的物块p，q为一重物，已知为一重物，已知q的质量为的质量为m2=8kg，弹簧的质，弹簧的质量不计，劲度系数量不计，劲度系数k=600n/m，系统处于静止，系统处于静止，如图所示。现给如图所示。现给q施加一个方向沿斜面向上的力施加一个方向沿斜面向上的力f，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，使它从静止开始沿斜面向上做匀加速运动，已知在前已知在前0.2s时间内，时间内，f为变力，为变力，0.2s以后，以后，f为为恒力，求：力恒力，求：力f的最大的最大值与最小值。值与最小值。 (sin 37=0.6，g=10m/s2)

28、解析解析：从受力角度看，两物体分离的条件：从受力角度看，两物体分离的条件是两物体间的正压力为是两物体间的正压力为0，从运动学角度看，从运动学角度看，一起运动的两物体恰好分离时，两物体在沿斜一起运动的两物体恰好分离时，两物体在沿斜面方向上的加速度和速度仍相等。面方向上的加速度和速度仍相等。设刚开始时弹簧压缩量为设刚开始时弹簧压缩量为x0则则(m1+m2)gsin=kx0因为在前因为在前0.2s时间内，时间内，f为变力，为变力，0.2s以以后，后，f为恒力，所以在为恒力，所以在0.2s时，时，p对对q的作用力的作用力为为0，由牛顿第二定律知，由牛顿第二定律知kx1m1gsin=m1afm2gsin

29、=m2a前前0.2s时间内时间内p、q向上运动的距离为向上运动的距离为n72)sin(,n36)(,s/m3212max21min2210 gamfqpammfqpaatxx此时有此时有分离时拉力最大分离时拉力最大与与当当此时有此时有开始运动时拉力最小开始运动时拉力最小、当当式联立解得式联立解得【练习】【练习】5.如图所示，有如图所示，有a、b两个楔形木块，两个楔形木块，质量均为质量均为m，靠在一起放于水平面上，它们，靠在一起放于水平面上，它们的接触面的倾角为的接触面的倾角为。现对木块。现对木块a施一水平施一水平推力推力f，若不计一切摩擦，要使，若不计一切摩擦，要使a、b一起一起运动而不发生相

30、对滑动，求水平推力运动而不发生相对滑动，求水平推力f不得不得超过的最大值。超过的最大值。解析解析：a、b一起运动，则以一起运动，则以a、b整体为研整体为研究对象，由牛顿第二定律得：究对象，由牛顿第二定律得：f=2ma以以a为研究对象，其受力情况如图所示。由为研究对象，其受力情况如图所示。由图可知，图可知，a、b一起运动而不发生相对滑动的临界一起运动而不发生相对滑动的临界条件是地面对条件是地面对a的支持力为的支持力为n=0竖直方向：竖直方向：fbacos=mg水平方向：水平方向：ffbasin=ma联立上式可得联立上式可得f=2mgtan，即水平推力即水平推力f的最大值为的最大值为2mgtan6

31、.如图所示，一轻绳上端系在车左上角如图所示，一轻绳上端系在车左上角的的a点，另一轻绳一端系在车左端点，另一轻绳一端系在车左端b点，点，b点点在在a点正下方，点正下方，a、b距离为距离为b，两绳另一端在，两绳另一端在c点相结并系一质量为点相结并系一质量为m的小球，绳的小球，绳ac长度长度为为 b，绳，绳bc长度为长度为b。两绳能够承受的最。两绳能够承受的最大拉力均为大拉力均为2mg。求：。求：(1)绳绳bc刚好被拉直时，车的加速度是刚好被拉直时，车的加速度是多大多大?(2)为不拉断轻绳，为不拉断轻绳，车向左运动的最大加速车向左运动的最大加速度是多大度是多大?2. tan :,45,22cos,2,)1( gamamgbcbcabbcbacbbcabbc 可得可得得得由牛顿第二定律由牛顿第二定律力力上没有上没有绳绳刚好被拉直时刚好被拉直时绳绳垂直垂直方向与方向与故绳故绳因为因为如图所示如图所示小球受力小球受力刚好被拉直时刚好被拉直时绳绳 解析解析:(2)小车向左加速度增大，小车向左加速度增大，ac、bc绳绳方向不变，所以方向不变，所以ac绳