1、【 精品教育资源文库 】 第 3 讲 牛顿运动定律的综合应用 微知识 1 超重和失重 1实重和视重 (1)实重：物体实际所受的 重力 ，它与物体的运动状态无关。 (2)视重：测力计所指示的数值。 2超重、失重和完全失重比较 【 精品教育资源文库 】 微知识 2 整体法和隔离法 1整体法 当连接体内 (即系统内 )各物体的 加速度 相同时，可以把系统内的所有物体看成 一个整体 ，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对 整体 列方程求解的方法。 2隔离法 当求系统内物体间 相互作用的内力 时，常把某个物体从系统中 隔离 出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对 隔离 出来的物体列方程求
2、解的方法。 3外力和内力 如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的 外力 ，而系统内各物体间的相互作用力为 内力 。应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力。如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力。 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1超重是物体的重力变大的现象。 () 2处于完全失重状态时，物体的重力消失了。 () 3物体处于超重状态时，加速度方向向上，速度方向也向上。 () 4整体法和隔离法是指选取研究对 象的方法。 () 5应用整体法分析物体受力时，必须分析其内力。 () 二、对点微练 1 (超重和失重
3、)伦敦奥运会开幕式的弹跳高跷表演中，一名质量为 m 的演员穿着这种高跷从距地面 H 高处由静止落下，与水平地面撞击后反弹上升到距地面高 h 处。假设弹跳高跷对演员的作用力类似于弹簧的弹力，演员和弹跳高跷始终在竖直方向运动，不考虑空气阻力的影响，则该演员 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A在向下运动的过程中始终处于失重状态 B在向上运动的过程中始终处于超重状态 C在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态 D在向上运动的过程中先 处于失重状态后处于超重状态 解析 演员在空中时，加速度为 g，方向向下，处于失重状态；当演员蹬地加速时，加速度 a 向下，处于失重状态；落地后期减速，加速度 a
4、 向上，处于超重状态；所以演员在向下运动的过程中先处于失重状态后处于超重状态， C 项正确；同理可知，演员在向上运动的过程中先处于超重状态后处于失重状态， D 项错误。 答案 C 2 (整体法和隔离法 )如图，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块 A、 B、 C，质量均为 m, B、 C 之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力 F 作用在 C 上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一 块橡皮泥粘在某一块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动，则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是 ( ) A若粘在 A 木块上面，绳的拉力不变 B若粘在 A 木块上面，绳的拉力减小 C若粘在 C 木块
5、上面， A、 B 间摩擦力增大 D若粘在 C 木块上面，绳的拉力和 A、 B 间摩擦力都减小 解析 若粘在 A 木块上面，以 C 为研究对象，受 F、摩擦力 mg 、绳子拉力 T， F mg T ma， a 减小， F、 mg 不变，所以， T 增大， A、 B 项错误；若粘在 C 木块上面， a 减小，A 的摩擦力减小，以 AB 为整体，有 T 2mg 2ma， T 减小， C 项错误， D 项正确。故选 D项。 答案 D 【 精品教育资源文库 】 见学生用书 P044 微考点 1 超重和失重现象 核 |心 |微 |讲 1不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是 “ 视重 ” 改变
6、。 2物体是否处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关，决定于物体具有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的重要方法之一。 3当物体处于完全失重状态时，重力只有使物体产生 a g 的加速度效果，不再有其他效果。此时一切由重力产生的物理现象都会消失，如天平失效、液体不再产生压强和浮力等。 典 |例 |微 |探 【例 1】 若货物随升降机运动的 v t 图象如图所示 (竖直向上为正 )，则货物受到升降机的支持力 F 与时间 t 关系的图象可能是 ( ) 【解题导思】 (1)根据货物的 v t 图象说明物体的运动情况。 答： 加速下降 匀速下降 减速下降 加速上升 匀速上
7、升 减速上升。 (2)分析各阶段运动中的加速度方向变化的情况。 答： 加速度向下 加速度为零 加速度向上 加速度向上 加速度为零 加速度向下。 解析 根据 v t 图象可知电梯的运动情况：加速下降 匀速下降 减速下降 加速上【 精品教育资源文库 】 升 匀速上升 减速上升，根据牛顿第二定律 F mg ma，可判断支持力 F 的变化情况：失重 等于重力 超重 超重 等于重力 失重，故选项 B 正确。 答案 B 判断物体处于超重还是失重状态的方法 (1)从受力的角度判断：当物体受向上的拉力 (或支持力 )大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。 (2)从加
8、速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。 (3)从速度变化角度判断： 物体向上加速或向下减速运动时，处于超重状态； 物体向下加 速或向上减速运动时，处于失重状态。 题 |组 |微 |练 1在升降的电梯内的水平地面上放一体重计，电梯静止时，吴力同学站在体重计上，体重计的示数为 60 kg，电梯运动时，某一段时间吴力同学发现体重计的示数为 72 kg，在这段时间内下列说法正确的是 ( ) A吴力同学所受的重力变大了 B吴力同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力 C电梯的加速度大小为 15g，方向一定竖直向上
9、 D电梯的运动方向一定竖直向上 解析 在地球表面同一纬度重力与人的运动情况和是否受到其他力的作用无关，选项 A错误 ；根据牛顿第三定律，压力和支持力是一对作用力和反作用力，选项 B 错误；体重计的示数 72 kg 大于 60 kg，说明合力方向向上，根据牛顿第二定律有 N mg ma，即 72g 60g 60a， a 15g，方向向上，选项 C 正确；加速度向上，电梯可能加速上升，也可能减速下降，选项 D 错误。 答案 C 2 如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重或失重的考验，下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A
10、火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B火箭加速上升 时，宇航员处于超重状态 C飞船加速下落时，宇航员处于超重状态 D飞船落地前减速时，宇航员对座椅的压力小于其重力 解析 火箭加速上升过程中加速度方向向上，宇航员处于超重状态， A 项错， B 项正确；飞船加速下落时加速度方向向下，宇航员处于失重状态， C 项错；飞船减速下落，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力， D 项错。 答案 B 微考点 2 整体法和隔离法解决连接体问题 核 |心 |微 |讲 1涉及隔离法与整体法的具体问题类型 (1)涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。例 如，如图所示，绳跨过
11、定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法。 (2)水平面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 (系统 )各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、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，或者正交分解加速度。 2解题思路 (1)分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法。 (2)对整体或隔离体进行受力分析，应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度。 (3)结合运动学方程解答所求解的未知物理量。 【 精品教育资源文库 】 典 |例 |微 |探 【例 2】 如图所示，木块 A、 B 静止叠放在光滑水平面上， A 的
12、质量为 m， B 的质量为2m。现施水平力 F 拉 B(如图甲 )， A、 B 刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动。若改用水平力 F 拉 A(如图乙 )，使 A、 B 也保持相对静止，一起沿水平面运动，则 F 不得超过 ( ) A 2F B.F2 C 3F D.F3 【解题导思】 (1)A、 B 两物体刚要产生相对滑动时，它们之间的摩擦力均为最大静摩擦力，对吗？ 答： 对。 (2)A、 B 两物体刚要产生相对滑动时，整体的两种情况 下，整体的加速度相等吗？ 答： 不等，分别为 a 甲 fmm， a 乙 fm2m。 解析 力 F 拉物体 B 时， A、 B 恰好不滑动，故 A、 B 间的静摩擦
13、力达到最大值，对物体A 受力分析，受重力 mg、支持力 N1、向前的静摩擦力 fm，根据牛顿第二定律，有 fm ma， 对 A、 B 整体受力分析，受重力 3mg、支持力和拉力 F，根据牛顿第二定律，有 F 3ma， 由 解得 fm 13F，当 F 作用在物体 A 上时， A、 B 恰好不滑动时， A、 B 间的静摩擦力达到最大值，对物体 A，有 F fm ma1， 对整体，有 F 3ma1， 由上述各式联立解得 F 12F，即 F 的最大值是 12F。 答案 B (1)处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路得先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。 (2)隔离法分析物体间的作用力时，一般应选受力个数较少的物体进行分析。 题 |组 |微 |练 3.如图所示，质量为 m1和 m2的两物块放在光滑的水平地面上。用轻质弹簧将两物块连【 精品教育资源文库 】 接在一起。当用水平力 F 作用在 m1上时，两物块均以加速度 a 做匀加速运动 ，此时，弹簧伸长量为 x，若用水平力 F 作用在 m1上时，两物块均以加速度 a 2a 做匀加速运动，此时弹簧伸长量为 x 。则下列关系正确的是 ( ) A F 2F B x 2x C F 2F D x 2x 解析 把两个物块看作整体，由牛顿第二定律可得 F (m1 m2)a， F (m1 m2)a ，又
