47用牛顿运动定律解决问题（二） 教案

1、.适用学科高中物理适用年级高一适用区域人教版区域课时时长分钟2课时知识点1. 超重与失重、完全失重的条件与特点2. 轻质量物体的牛顿定律问题3. 整体和隔离法、牛顿第二定律在连接体问题中的应用教学目的1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合力的性质和运动状态进展分析2、应用牛顿第二定律解决动力学的两类根本问题3、掌握应用牛顿运动定律解决问题的根本思路和方法教学重点超重和失重教学难点超重和失重教学过程一、导入1运动学公式.2牛顿三大定律.3物体的受力情况求运动。4物体的运动情况求受力。二、知识讲解（一）考点解读共点力的平衡条件1、 假如一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线状态，我们就说这个物体

2、处于平衡状态.2、 共点力作用下物体的平衡条件是合力为 0.3、 三个力平衡，合外力为零，那么其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反。多个力的平衡，假设物体受多个力的作用而处于平衡状态，那么这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反（二）考点详析考点1超重超重现象超重现象：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力的现象，称为超重现象。超重现象产生的条件：物体具有竖直向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动。当电梯加速下降或减速上升时，加速度向下,a0,mg+amg。人对电梯地板的压力比重力小考点2 失重失重现象考点3 连接体问题物体对支持物的压力或对悬挂物的拉

3、力小于物体所受重力的现象，称为失重现象。失重现象产生的条件：物体具有竖直向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动。假如物体以大小等于g的加速度竖直下落，那么mg+a=0，物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好似完全没有重力作用，这种状态是完全失重状态。连接体问题1加速度是联络运动和力的纽带在牛顿第二定律公式和运动学公式匀变速直线运动公式，等中，均包含有一个共同的物理量加速度受力-加速度-运动2简单连接题问题的处理方法连接体：是指运动中的几个物体或者上下叠放，或者前后挤靠，或者通过细杆、细绳或轻弹簧连接在一起而形成整体或物体组连接体问题的处理方法通常是整体法和隔离法整体法：假设连接体具有一样的加

4、速度，可以把连接体看成一个整体作为研究对象在进展受力分析时，要注意区分内力和外力，采用整体法时只分析外力，不分析内力如下图，置于光滑程度面上的两个物体和，用轻绳连接，绳与程度方向的夹角为，在上施一程度力，求两物体运动的加速度这时，我们就可以把和作为整体来研究，那么有：，所以以整体为研究对象来求解，可以不考虑物体之间的作用力，列方程简单，求解容易隔离法：把研究的物体从周围物体中隔离出来，单独进展分析上题中假设要求绳的拉力，那么必须将或隔离出来，单独进展分析例如隔离，那么有：，所以三 、例题精析例题1一根弹簧的下端挂一重物，上端用手牵引使重物向下做匀速直线运动，从手突然停顿到物体下降到最低点的过程

5、中，重物的加速度的数值将A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大再减小 D. 先减小后增大【答案】A【解析】试题分析：由题意知道，物体先匀速下降，拉力等于重力；手突然停顿运动后，物体由于惯性继续下降，根据形变量的变化明确弹力变化；再分析物体受到的合力变化；由牛顿第二定律即可得出加速度的变化物体匀速运动过程，弹簧对物体的弹力与重力二力平衡；手突然停顿运动后，物体由于惯性继续下降，弹簧伸长量变大，弹力减大；而物体受到的合力F=mg-kx，故重力与弹力的合力变大，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度变大，A正确.【点睛】：由题意知道，物体先匀速下降，拉力等于重力例题2质量为M=2kg的长木板A放在

6、光滑的程度面上，质量为m=2kg的另一物体B以程度速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的外表,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如下图，g取10m/s2那么以下说法不正确是A. 木板A的最小长度为1mB. 系统损失的机械能为1JC. A、B间的动摩擦因数为0.1D. 木板获得的动能为1J【答案】B【解析】由图象可知1s内物体B的位移为： ，木板A的位移为 ：xA= 11m=0.5m，所以木板最小长度为 L=xB-xA=1m，故A正确；系统损失的机械能 ，故B错误；由图象可知木板A的加速度为，根据mBg=mAaA得出动摩擦因数为0.1，故C正确从图可以看出，B做匀减速运动，A

7、做匀加速运动，最后一起做匀速运动，共同速度为1m/s木板获得的动能为 EkA=mv2=212=1J，故D正确；此题选择错误的选项， 应选B.【点睛】：解题时加速度是联络力和运动的桥梁，根据v-t图象得出物体运动特征，并根据牛顿运动定律求解受力和运动情况是解决此题的关键。例题3在倾角为=30的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的质量都为m的物块A、B，弹簧劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行于斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要分开挡板C时，那么这个过程中以下说法正确的选项是 A. 物块A的位移为B. 当物块B刚要分开挡板C时，物块A的速度为C. 弹簧弹性势能

8、的增加量为D. 此时，突然撤去恒力F，物块A的加速度为【答案】B【解析】开场系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面下的分力，即mgsin300=kx1；当B刚分开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面下的分力，故mgsin300=kx2，物块A的位移为x=x1+x2=mgk，选项A错误；开场时弹簧的压缩量等于B刚要分开挡板时的伸长量，那么开场时弹簧的弹性势能等于B刚要分开挡板时的弹性势能，由动能定理可知：Fx-mgxsin30=12mvA2 ，解得vA=(2F-mg)gk，选项B正确，C错误； 假设突然撤去外力，那么由牛顿第二定律：mgsin30+kx2=ma ，解得a=g,选项D错误；应选

9、B。【点睛】：开场系统处于静止状态，弹簧弹力等于A的重力沿斜面下的分力例题4某同学站在上升的电梯内，该同学体重为600N，在电梯减速直至停顿的过程中，以下说法正确的选项是g取10m/s2 A该同学体重大于600 NB该同学体重小于600 NC该同学对电梯地板压力大于600 ND该同学对电梯地板压力小于600 N【答案】D【解析】试题分析：在电梯减速直至停顿的过程中，具有向下的加速度，处于失重状态人的重力保持不变仍为600N解：A、物体的重力大小与所处的状态无关，在电梯减速直至停顿的过程中，人的重力保持不变仍为600N故A错误，B错误；C、电梯减速上升，具有向下的加速度，处于失重状态，该同学对电

10、梯地板压力小于600 N故C错误，D正确应选：D【点睛】：此题考察了超重失重的知识，关键是判断出加速度的方向，注意超重失重时物体的重力不变，四 、课堂运用基础1、“蛟龙号作业型载人深潜器具有与海底保持一定高度“自动定高航行的功能。它从A点“自动定高航行运动至B点的过程中，以下判断可能正确的选项是A一直处于超重状态B一直处于失重状态C先超重，后失重D先失重，后超重【答案】C【解析】由图可知，由A到B的过程中，航行器的加速度先向上再向上，故先超重后失重，故C正确ABD错误2、撑杆跳是田径运开工程一种。在这项比赛中，运发动双手握住一根特制的杆子，经过快速助跑后，借助杆子撑地的反弹力量，使身体腾起，跃

11、过横杆。关于撑杆跳，以下说法正确的选项是A运发动起跳时，撑杆提供给运发动的弹力等于运发动所受重力B运发动起跳时，撑杆提供给运发动的弹力小于运发动所受重力C在运发动起跳上升阶段，运发动始终处于超重状态D在运发动越过杆子下落阶段，运发动始终处于失重状态【答案】D【解析】AB、起跳时运发动的加速度的方向向上，竿对他的弹力大于他的重力。故AB错误；C、在运发动起跳上升阶段，运发动开场时向上做加速运动，随后向上做减速运动，所以运发动开场时处于超重状态，上升的最后阶段处于失重状态。故C错误；D、起跳以后的下落过程中运发动的加速度的方向向下，他始终处于失重状态。故D正确3、一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和

12、失重，其环形座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，以下判断正确的选项是A座舱在自由下落的过程中人处于超重状态B座舱在自由下落的过程中人处于失重状态C座舱在减速运动的过程中人处于失重状态D座舱在整个运动过程中人都处于超重状态【答案】B【解析】A、在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故A错误B正确；C、在减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力，做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故C错误；D、整个运动的过程中人先失重后超重。

13、故D错误巩固1、目前青岛最高建筑是位于市北CBD的山东航运中心，高达249米假设有一乘客从山东航运中心一楼坐电梯直上楼顶，电梯先竖直向上做匀加速运动，到达一定速度后做匀速运动，最后做匀减速直线运动直到顶楼，那么该乘客依次经历的状态是A失重 平衡 超重B平衡 失重 超重C超重 平衡 失重D超重 失重 平衡【答案】C【解析】当电梯先竖直向上做匀加速运动时，电梯的加速度的方向向上，电梯处于超重状态；当电梯向上做匀速直线运动的过程中，电梯没有加速度，处于平衡状态；当电梯向上做减速运动的过程中，电梯的加速度的方向向下，所以电梯处于失重状态。故ABD错误，C正确。 2、2019年4月22日，中国首艘货运飞

14、船“天舟一号与“天宫二号空间实验室交会对接成功，组合体在轨正常运行。关于在空间实验室内的物理现象，以下说法正确的选项是A置于液体中的物体，仍将受浮力作用B不能用弹簧秤测力的大小C天平和水银气压计仍然可以正常使用D泥水不会发生沉淀现象【答案】D【解析】A、飞船处于完全失重状态，完全失重下没有浮力，没有液压，没有沉淀，故AC错误，D选项正确；B、虽然弹簧秤不能测重力，但仍然可以测弹力的大小，故B错误3、2019 年11月5 日，我国用长征火箭成功发射了两颗北斗三号组网卫星如下图，开启了北斗卫星导航系统全球组网的新时代以下关于火箭在竖直方向加速起飞阶段的说法，正确的选项是A火箭只受到重力和空气阻力的

15、作用B火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力大小相等C火箭处于失重状态D保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，相对地面由静止下落【答案】B【解析】A、火箭受到重力和空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，故A错误；B、火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力为作用力和反作用力，二者大小相等，故B正确；C、火箭加速向上，故处于超重状态，故C错误；D、保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，由于具有向上的速度，故做竖直上抛运动，故D错误拔高如下图，小芳在体重计上完成下蹲动作。以下Ft图象能反映体重计示数随时间变化的是ABCD【答案】C【解析】对人的运动过程分析可知，人下蹲的过程可以分成两段

16、：人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小，ABD错误；C正确。2、如图为小学生在玩弹跳球时的情景，双脚站在弹跳球的程度跳板上，用力向下压弹跳球，形变的弹跳球能和人一起竖直跳离地面。忽略阻力和弹跳球的质量，某一弹跳球平安性能指标要求反弹高度不超过15cm。以下说法正确的选项是A反弹向上运动的过程中小学生处于超重状态B一次反弹过程对小学生所做的功约为60 JC从下端触地到运动到最低点的过程中，人的加速度先增大后减少D从下端触地到运动到最低点的过程中，人所受重

17、力的瞬时功率逐渐减小【答案】A【解析】A、反弹向上运动的过程中小学生具有向上的加速度，所以处于超重状态。故A正确；B、小学生的体重比较小，取m=30kg，根据能量守恒得，W=mgh=30100.15J=45J故B错误；C、下端刚刚触地时，弹跳球受到的弹力较小，进一步向下压缩后，弹跳球受到的弹力逐渐增大，那么人受到的合力先逐渐减小；当弹跳球受到的弹力大于重力后，人受到的合力又开场逐渐增大，所以从下端触地到运动到最低点的过程中，人的加速度先减小后增大。故C错误；D、下端刚刚触地时，弹跳球受到的弹力较小，人受到的合力先逐渐减小，人先向下做加速运动；当弹跳球受到的弹力大于重力后，人受到的合力方向向上，

18、开场逐渐增大，人向下做减速运动，所以人先向下做加速运动，然后向下做减速运动，所以从下端触地到运动到最低点的过程中，人所受重力的瞬时功率先增大，后减小。故D错误3、如下图，跳水运发动最后踏板的过程可以简化为下述模型：运发动从高处落到处于自然状态的跳板上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点，然后随跳板反弹，那么A运发动与跳板接触的全过程中只有超重状态B运发动把跳板压到最低点时，他所受外力的合力为零C运发动能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对他的作用力远大于他的重力D运发动能跳得高的原因从受力角度来看，是因为跳板对他的作用力远大于他对跳板的作用力【答案】C【解析】A、运发动与跳板接触过程中，开

19、场时向下加速，当弹力大于重力后减速，加速度先向下，后向上，所以全过程中既有超重状态也有失重状态，故A错误；B、运发动把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力大于其重力，合外力不为零，故B错误。C、运发动把跳板压到最低点时，跳板给其的弹力远大于其重力，从而使人获得向上的较大的加速度，故C正确；D、跳板对运发动的作用力和他对跳板的作用力是作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，故D错误课堂小结超重和失重1超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受的重力此时具有竖直向上的加速度，由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出2失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受的重力此时具有竖直向下的加速度

20、，由牛顿第二定律和牛顿第三定律得出完全失重：当时，物体处于完全失重状态3判断物体是否处于超重或失重状态，只需要看物体在竖直方向上是否有加速度，加速度向上那么为超重，加速度向下为失重课后作业基础1、为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持程度，如下图，当此车减速上坡时，乘客A处于超重状态B不受摩擦力的作用C受到向后程度向左的摩擦力作用D所受合力竖直向上【答案】C【解析】当车减速上坡时，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度与车的加速度一样，根据牛顿第二定律知人的合力沿斜面向下，合力的大小不变。人受重力、支持力和程度向左的静摩擦力，如

21、图。将加速度沿竖直方向和程度方向分解，那么有竖直向下的加速度，那么：mgN=mayNmg，乘客处于失重状态。故A错误，B错误，C正确，D错误。应选：C。2、图甲是某人站在力传感器上做下蹲，起跳动作的示意图，中间的表示人的重心，图己是根据传感器采集到的数据面出的力一时间图线。两图中ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有面出，取重力加速度g=10m/s2，根据图象分析可知A人的重力为1500NBe点位置人处于失重状态Cc点位置人处于超重状态Dd点的加速度小于f点的加速度【答案】C【解析】A、开场时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500N，根据牛顿力平衡可知，人的重力也是500N故A错误；B、e

22、点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态。故B错误；C、c点时人对传感器的压力大于其重力，处于超重状态。故C正确；D、人在d点时人受到的支持力较大，那么由牛顿第二定律可知d点的加速度大于f点的加速度。故D错误3、如下图，物体A、B由跨过定滑轮且不可伸长的轻绳连接，由静止释放，在物体A加速下降的过程中此过程中物体B未碰到滑轮，以下判断正确的选项是A物体A和物体B均处于超重状态B物体A和物体B均处于失重状态C物体A处于超重状态，物体B处于失重状态D物体A处于失重状态，物体B处于超重状态【答案】D【解析】物体A加速下降的过程中，B加速上升，所以A的加速度向下，处于失重状态；B的加速度向上，处于超

23、重状态，故D正确，ABC错误巩固1、合肥市滨湖游乐场里有一种大型娱乐器械，可以让人体验超重和失重。其环形座舱套在竖直柱子上，先由升降机送上70多米的高处，然后让座舱由静止无动力落下，落到离地30米高的位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。假设舱中某人用手托着一个重50牛的铅球。那么以下说法正确的选项是A当座舱落到离地面45米高的位置时，球对手的压力为0B当座舱落到离地面45米高的位置时，手对球有支持力C当座舱落到离地面20米高的位置时，球对手压力为0D当座舱落到离地面20米高的位置时，手对球的支持力小于50牛【答案】A【解析】AB、在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体

24、运动，处于失重状态，当座舱落到离地面45米高的位置时，仍处于自由下落过程，故球对手的压力为0，故A正确，B错误；CD、当座舱落到离地面20米高的位置时，座舱减速运动，处于超重状态，故球对手的压力大于球的重力，即大于50N，故CD错误。2、在德国首都柏林举行的世界田径锦标赛女子跳高决赛中，克罗地亚选手弗拉希奇以2.04m的成绩获得冠军弗拉希奇身高约为1.93m，忽略空气阻力，g取10m/s2那么以下说法正确的选项是A弗拉希奇下降过程处于失重状态B弗拉希奇起跳以后在上升过程处于超重状态C弗拉希奇起跳时地面对她的支持力等于她所受的重力D弗拉希奇起跳时的初速度大约为3m/s【答案】A【解析】A、B弗拉

25、希奇在整个跳高过程中，只受重力作用，处于失重状态。故A正确，B错误。C、弗拉希奇起跳时，有向上的加速度，那么地面对他的支持力大于她的重力。故C错误。D、根据匀减速直线运动公式得v=，其中h为弗拉希奇重心上升的高度大约是1m，解得：v=4.5m/s，故D错误3、小明同学为感受互相作用力的大小，他用手托着书使它做下述各种情况的运动，那么，书对手的作用力最大的情况是A向下的匀加速运动B向上的匀减速运动C向左的匀速运动D向右的匀减速运动【答案】D【解析】向下的匀加速运动或向上的匀减速运动时，书的加速度向下，处于失重状态，手对书的作用力小于书的重力；向左的匀速运动时，手对书的作用力等于书的重力；向右的匀

26、减速运动时，加速度向左，根据牛顿第二定律分析得知，手对书的作用力大于书的重力。所以向右的匀减速运动时，手对书的作用力最大拔高1、将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，vt图象如下图。以下判断正确的选项是A前2s内与最后2s内货物的平均速度和加速度都一样B最后2s内货物只受重力作用C第2s末至第6s末的过程中，货物的机械能守恒D前2s内货物处于超重状态【答案】D【解析】A、前3 s内货物向上做匀加速运动，加速度：，前2s内的平均速度：m/s；最后2s内货物的平均速度：m/s；最后2s的加速度大小：都步一样。故A错误；B、在最后2s货物的加速度大小是3m/s210m/s2，可知货物受到向上的拉力，故B错误；C、在第2s末至第3s末物体向上做加速运动，受到的拉力一定向上；在第3s末至第6s末物体向上做匀速运动，受到的