1、【 精品教育资源文库 】 第 3 课时 牛顿运动定律的应用 1.单位制 (1)基本量、基本单位和导出单位 物理学的 关系式 在确定了物理量之间的数量关系的同时 ， 也确定了物理量 单位 间的关系。 基本量 概念：被选定的利用物理量之间的关系推导出其他物理量的 单位 的 物理量 。 基本单位： 基本物理量 的单位。 导出单位 由基本量根据 关系式 推导出来的其他物理量的单位。 (2)单位制和国际单位制 单位制 基本 单位和 导出 单位一起组成单位制。 国际单位制 国际通用的 ， 包括一切 计量 领域的单位制。 国际单位制中的基本单位 以下是国际单位制中的七个基本 物理量和相应的国际单位制中的基
2、本单位。 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 电流 I 安培 A 热力学温度 T 开 (尔文 ) K 发光强度 I， (IV) 坎 (德拉 ) cd 物质的量 n， (v) 摩 (尔 ) mol 【 精品教育资源文库 】 在力学范围内 ， 国际单位制中的基本量为： 长度 、 质量 、 时间 。相应的基本单位为： 米 、千克 、 秒 。 2.超重和失重 (1)超重 定义： 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。 产生条件：物体具有 向上 的加速度。 (2)失重 定义：物体对支持物的压力 (或对悬挂物
3、的拉力 )小于 物体所受重力的现象。 产生条件：物体具有 向下 的加速度。 (3)完全失重 定义：物体对支持物的压力 (或对竖直悬挂物的拉力 )等于零 的现象称为完全失重现象。 产生条件：物体的加速度 a g， 方向竖直向下。 【思考判断】 1.牛顿是基本单位 ( ) 2.在国际单位制中 ， 力的单位是根据牛顿第二定律定义的 ( ) 3.超重就是物体所受的重力增大了 ( ) 4.物体做自由落体运动时处于完全失重状态 ， 所以做自由落体运动的物体不受重力作用( ) 5.物体向上运动时处于超重状态 ( ) 6.加速度大小等于 g 的物体处于完全失重状态 ( ) 考点一 单位制 超重和失重 (b/
4、) 要点突破 1.实重与视重的比较 现象 视重 (F) F 与实重 mg 比较 平衡状态 匀速或静止 F mg F mg a 向上 超重 F m(g a) Fmg a 向下 失重 F m(g a) Fmg 【 精品教育资源文库 】 a g 竖直向下 完全失重 F 0 Fmg 2.易错提醒 (1)物体处于超重或失重状态时 ， 物体的重力始终存在 ， 大小也没有变化。 (2)发生超重或失重 现象与物体的速度无关 ， 只决定于加速度的方向。 3.尽管物体的加速度不在竖直方向 ， 但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。 4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共
5、同决 定的，其大小等于 ma。 典例剖析 【例 1】 (2017 浙江新高考研究联盟联考 )在天宫二号中工作的景海鹏和陈冬可以自由漂浮在空中 ， 宇航员处于失重状态。下列分析正确的是 ( ) A. 失重就是航天员不受力的作用 B. 失重的原因是航天器离地球太远 ， 从而摆脱了地球的引力 C. 失重是航天器独有的现象 ， 在地球上不 可能有失重现象的存在 D. 正是由于引力的存在 ， 才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动 解析 失重时航天员仍受地球引力的作用 ， 只是弹力为零而已 ， A、 B 错误；失重在地球上也很普遍 ， 它只是视重 (即弹力 )小于重力的现象 ， C 错误；正是由于
6、地球引力的存在 ， 才使航天器和航天员有可能做环绕地球的圆周运动 ， D 正确。 答案 D 【例 2】 某实验小组利用 DIS 系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验 ， 在电梯天花板上固定一个力传感器 ， 测量挂钩向下 ， 并在钩上悬挂一个重为 10 N 的钩码 ， 在电梯运动过程中 ， 计算机显示屏上 显示出如图所示图线 ， 根据图线分析可得出的说法错误的是 ( ) A.图线显示力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况 B.从时刻 t1到 t2， 钩码处于失重状态；从时刻 t3到 t4， 钩码处于超重状态 C.电梯可能开始在 15 楼 ， 先加速向下 ， 接着匀速向下 ， 再减速
7、向下 ， 最后停在 1 楼 【 精品教育资源文库 】 D.电梯可能开始在 1 楼 ， 先加速向上 ， 接着匀速向上 ， 再减速向上 ， 最后停在 5 楼 解析 力传感器显示钩码对传感器的拉力大小 ， 钩码对传感器的拉力与传感器对钩码的拉力是一对相互作用力 ， 大小相等 ， 故 A 正确；失重状态下重物对悬挂物的拉力小于物体的重力 ，超重状态下则相反 ， 故 B 正确；从时刻 t1到 t2的这段时间内传感器对钩码的拉力小于钩码的重力 ， 系统应具有向下的加速度 ， 同理 ， t3到 t4这段时间内系统应具有向上的加速度 ， C正确 ， D 错误。 答案 D 【方法总结】 超重和失重现象判断的技
8、巧 (1)从受力的角度判断 ， 当物体所受向上的拉力 (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 0 时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断 ， 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。 针对训练 1.(2017 稽阳 3 月联考 )下列单位中属于国际单位制中力学基本单位的是 ( ) A.kg、 A、 s B.N、 m、 s C.cm、 g、 s D.kg、 m、 s 解析 在国 际单位制中 ，基本单位为 kg、 m、 s、 A、 mol、 K、 cd， 力学基本
9、单位是 kg、 m、 s，故 D 正确。 答案 D 2.有一种大型游戏器械 ， 它是一个圆筒形大型容器 ， 筒壁竖直 ， 游客进入容器后靠筒壁站立 ，当圆筒开始转动后 ， 转速加快到一定程度时 ， 突然地板塌落 ， 游客发现自己没有落下去 ， 这是因为 ( ) A.游客处于超重状态 B.游客处于失重状 态 C.游客受到的摩擦力等于重力 D.筒壁对游客的支持力等于重力 【 精品教育资源文库 】 解析 人在竖直方向上处于平衡状态 ， 重力和摩擦力是一对平衡力 ， 并不是处于失重或超重状态。 答案 C 考点二 动力学中图象问题 (d/d) 要点突破 1.常见的图象有 v t 图象 ， a t 图象
10、 ， F t 图象 ， F x 图象 ， F a 图象等。 2.图象间的联系 加速度是联系 v t 图象与 F t 图象的桥梁。 3.分析图象问题时的关键 (1)看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。 (2)注意坐标原点是否从零开始。 (3)清楚图线的交点、斜率、面积等物理意 义。 (4)对物体的受力情况和运动情况的分析。 典例剖析 【例 1】 (2017嘉兴期中 )“ 蹦极 ” 是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 ， 从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动 ， 所受绳子拉力 F 的大小随时间 t 变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 ， 重力加速度为 g。据图可
11、知 ， 此人在蹦极过程中最大加速度约为 ( ) A.0.8g B.g C.2g D.3g 解析 由拉力与时间关系图象可以知道 ， 人的重力等于 0.6F0， 而最大拉力为 1.8F0 结合牛顿第二定律有 1.8F0 mg mam， 解得 am 2g， 故 C 正确 ， A、 B、 D 错误。 答案 C 【例 2】 静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用 ， 该力随时间变化的关系如【 精品教育资源文库 】 图所示 ， 则 ( ) A.物体 在 2 s 内的位移为零 B.4 s 末物体将回到出发点 C.2 s 末物体的速度为 2 m/s D.物体一直在朝同一方向运动 解析 0 1 s 内
12、物体匀加速运动 ， 1 2 s 内沿原方向匀减速直线运动 ， 2 s 末速度为零 ，然后重复上述过程 ， D 正确。 答案 D 【例 3】 质量为 3 kg 的物体放在水平地面上 ， 在水平恒力 F 的作用下做匀加速直线运动 ，4 s 末 撤去此水 平恒力 F。物体运动的 v t 图象如图所示。求： (1)物体在 0 4 s 的加速度大小； (2)物体在 4 10 s 的位移大小； (3)物体所受的摩擦力大小。 解析 设加速运动时间为 t1， 减速运动时间为 t2， 运动过程最大速度为 v1 (1)0 4 s 内的加速度大小 a1 v1t1得 a1 3 m/s2 (2)4 10 s 的加速度大
13、小 a2 v1t2得 a2 2 m/s2 4 10 s 的位移大小 x2 12a2t22得 x2 36 m (3)由牛顿第二定律 Ff ma2 得 Ff 6 N 答案 (1)3 m/s2 (2)36 m (3)6 N 【方法总结】 动力学图象问题处理方法 看清坐标轴所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从 0 开始 ， 明确因变量与自变量间的制约关系 ， 明确物理量的变化趋势 ， 分析图线进而弄懂物理过程 ， 写出相应的函数关系式 ，【 精品教育资源文库 】 进而明确 “ 图象与公式 ”“ 图象与物体 ” 间的关系 ， 以便对有关物理问题作出准确判断。 针对训练 1.(2017 绍兴期中 )
14、一物体放在水平地面上 ， 如图甲所示 ， 已知物体所受水平拉力 F 随时 间t 的变化情况如图 乙所示 ， 物体相应的速度 v 随时间 t 的变化关系如图丙所示 ， 则 ( ) A. 滑动摩擦力为 3 N B. 全过程克服摩擦力做功 30 J C. 动摩擦因数为 0.2 D. 物体的质量为 1.5 kg 解析 由图象可知： 6 8 s 内物体匀速 ， 则滑动摩擦力 Ff 2 N， A 错误；物体全过程位移为 v t 图象与 t 轴围成面积 x （ 2 8）2 3 m 15 m， 全过程摩擦力做功 30 J， B 正确；根据 8 10 s 内物体匀减速加速度 a 1.5 m/s2， 可知 0.15， C 错误；根据 2 6 s 内物体匀加速 ， a1 34 m/s2， 由 F1 Ff ma1， 可求得 m 43 kg， D 错误。 答案 B 2.如图 (a)， 质量 m 1 kg 的物体沿倾角 37 的固定粗糙斜面由静止开始向下运 动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速 v 成正比 ， 比例系数用 k 表示 ， 物体加速度a 与风速 v 的关系如图 (b)所示 ， (sin 37 0.6， cos 37 0.8， g 10 m/s2) 求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数 ； (2)比例系数 k。 解析 (1)当 v 0
