1、【 精品教育资源文库 】 第三节 牛顿运动定律的综合应用 (对应学生用书第 47 页 ) 教材知识速填 知识点 1 超重和失重 1实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态 无关 ，在地球上的同一位置是 不变 的 (2)视重 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的 示数 称为视重 视重大小等于弹簧测力计所受物体的 拉力 或台秤所受物体的 压力 2超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重 概念 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 物体对支持物的压力(或对 悬挂物的拉力 )小于 物体所受重力的现象 物体对支持物
2、的压力(或对悬挂物的拉力 )等于零 的现象 产生条件 物体的加速度方向 向上 物体的加速度方向 向下 物体的加速度方向 向下 ，大小 a g 原理方程 F mg ma F m(g a) mg F ma F m(g a) mg F mg F 0 运动状态 加速上升或 减速下降 加速下降或 减速上升 无阻力的抛体运动；绕地球匀速圆周运动 易错判断 (1)失重说明物体的重力减小了 () (2)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上 () (3)物体失重时，也可能向上 运动 () 知识点 2 整体法与隔离法 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
3、【 精品教育资源文库 】 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，则原来的内力将转换为隔离体的外力 教材习题回访 考查点：超重、失重现象 1 (鲁科必修 1P120T6)用一根细绳将一重物吊在电梯内的天花
4、板上，在下列四种情况中，绳的拉力最大的是 ( ) A电梯匀速上升 B电梯匀速下降 C电梯加速上升 D电梯加速下降 答案 C 考查点：整体法、隔离法的应用 2鲁科必修 1P121T4)1966 年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验实验时，用质量为 m1 的 “ 双子星 ” 号宇宙飞船 A 接触正在轨道上运 行的质量为 m2的火箭组 B，开动 A 尾部的推进器使 A 和 B 共同加速如图 331 所示，推进器的平均推力 F 897 N，从开始到 t 7 0 s 时间内，测出 A 和 B 的速度改变量是 0 91 m/s已知宇宙飞船 A 的质量为 3 410 3 kg，则火箭组
5、 B 的质量是多少？ 图 331 解析 由题意知 A、 B 的加速度 aFm1 m2 而 a v t0.917 m/s2 解 得 m1 m2 6 900 kg 因 m1 3 400 kg，则 m2 3 500 kg 答案 3 500 kg 【 精品教育资源文库 】 考查点：超重、失重的计算 3 (粤教必修 1P98T3)一个弹簧测力计最多能挂 54 kg 重的物体，在实际以 1 m/s2加速下降的电梯里，它最多能挂上多重的物体？如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上 40 kg 的物体，此刻电梯在做什么运动？加速度的大小为多少？ (取 g 10 m/s2) 解析 由题意知，弹簧测力计最大拉力 FT
6、 mg 540 N 设以 a 1 m/s2加速下降时，所挂重物为 m 则 m g FT m a 解得： m 60 kg 若最多挂 m 40 kg，则电梯以加速度 a 加速上升或减速下降 则： FT m g m a 解得： a 3 5 m/s2 答案 60 kg 加速上升或减速下降 3 5 m/s2 考查点：牛顿运动定律综合应用 4 (人教必修 1P91T4 改编 )一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，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，到地面时刚好停下已知座舱开始下落时的高度为 76 m，当落到离地面 28 m
7、 的位置时开始制动，座舱均匀减速 (1)若座舱中某人 用手托着重 50 N 的铅球，当座舱落到离地面 50 m 的位置时，铅球对手的压力是多大？ (2)当座舱落到离地面 15 m 的位置时，铅球对手的压力是多大？ 【导学号： 84370126】 解析 (1)离地 50 m 时，座舱自由下落，处于完全失重状态，铅球对手的压力为零 (2)设开始制动时速度为 v，制动加速度为 a，由运动学方程，可得 v2 2gh1 v2 2ah2 其中 h1 48 m， h2 28 m 代入 得： a1207 m/s2 又因 FN G ma 所以 FN GGg a 50 N 85 7 N 135 7 N 【 精品
8、教育资源文库 】 答案 (1)0 (2)135 7 N (对应学生用书第 48 页 ) 对超重和失重的理解及应用 1对超重、失重的理解 超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 )发生了变化 (即 “ 视重 ” 发生变化 ) 2判断方法 (1)不管物体的加速度是不是竖直方向，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态 (2)尽管不 是整体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，整体也会出现超重或失重现象 3在完全失重的状态下，平常一
9、切由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、液体柱不再产生压强等 题组通关 1如图 332 所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为 “ 下蹲 ” 过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为 “ 起立 ” 过程关于她的实验现象，下列说法中正确的是 ( ) 图 332 A只有 “ 起立 ” 过程，才能出现失重现象 B 只有 “ 下蹲 ” 过程，才能出现超重现象 C “ 下蹲 ” 的过程，先出现超重现象后出现失重现象 D “ 起立 ”“ 下蹲 ” 的过程，都能出现超重和失重现象 D 下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，
10、所以先处于失重状态后处于超重状态；人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减【 精品教育资源文库 】 速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，故 A、 B、 C 错误，D 正确 2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，使座椅始终保持水平，如图 333 所示， 当此车减速上坡时，则乘客 (仅考虑乘客与水平面之间的作用 )( ) 图 333 A处于超重状态 B不受摩擦力的作用 C受到向后 (水平向左 )的摩擦力作用 D所受合力竖直向上 C 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相同，根
11、据牛顿第二定律知人的合力方向沿斜面向下，合力的大小不变 人受重力、支持力和水平向左的静摩擦力，如图 将加速度沿竖直方向和水平方向分解，有竖直向下的加速度，则： mg FN may FN mg，乘客处于失重状态，故 A、 B、 D 错误， C 正确 动力学中整体法与隔离法的应用 1方法内涵 对系统内的物体逐个隔离进行分析的方法称为隔离法；把整个系统作为一个研究对象进行分析的方法称为整体法 (1)整体法：其优点是只需分析整个系统与外界的关系，避开了系统内部繁杂的相互作用，更简洁、更本质地展现出物理量之间的关系；缺点是无法讨论系统内部的情况 (2)隔离法：其优点在于能把系统内各个物体所处的状态、物体
12、状态变化的原因以及物体间的相互作用关系分析清楚，能把物体在系统内与其他物体相互作用的内力转【 精品教育资源文库 】 化为物体所受的外力，以便应用牛顿第二定律进行求解；缺点是涉 及的因素多且较繁杂 2选取原则 (1)整体法的选取原则 当只涉及研究系统而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时，一般采用整体法 (2)隔离法的选取原则 当涉及系统 (连接体 )内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法 多维探究 考向 1 涉及滑轮的连接体问题 1 (多选 )质量分别为 M 和 m 的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接，如图 334 甲所示，沿斜面方向的绳子在各处均平行于倾角为 的斜
13、面， M 恰好能静止在斜面上，不考虑 M、 m 与斜面之间的摩擦若互换两物块位置，按图乙放置，然后释 放M，斜面仍保持静止则下列说法正确的是 ( ) 【导学号： 84370127】 甲 乙 图 334 A轻绳的拉力等于 Mg B轻绳的拉力等于 mg C M 运动的加速度大小为 (1 sin )g D M 运动的加速度大小为M mM g BC 按题图甲放置时， M 静止，则 Mgsin mg，按题图乙放置时，由牛顿第二定律得 Mg mgsin (M m)a，联立解得 a (1 sin )g对 m 由牛顿第二定律得T mgsin ma，解得 T mg， 故 A、 D 错误， B、 C 正确 考向 2 竖直方向上的连接体问题 2如图 335 所示，质量均为 m 的 A、 B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力 F 向上拉 B，运动距离 h 时， B 与 A 分离下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 图 335 A B 和 A 刚分离时，弹簧长度等于原长 B B 和 A 刚分离时，它们的加速度为 g C弹簧的劲度系数等于mgh D在 B 与 A 分离之前，它们做匀加速直线运动 C A、 B 分离前， A、 B 共同做加速运动，由于 F 是恒力，而弹力是变力，故 A、 B做变加速直线运动， 当两物体要分离时， FAB 0，对 B：
