1、1牛顿运动定律的综合应用知识点 1 超重和失重1.实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关。(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(1)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，大小保持不变，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 发生变化。(2)不管物体的加速度是不是竖直方向，只要加速度在竖直方向上有分量，物体就会超重或失重状态。(3)物体处于超重或失重状态，与物体
2、速度方向无关。(4)完全失重的时候，物体并不处于受力平衡。(5)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，如水银气压计，托盘天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。3判断超重和失重的方法(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2物体向上加速或向下减速时，超重； 物体向下加速或向上减速时，失重。1减速上升的
3、升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力。 ( )2根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。 ( )3物体处于超重或失重状态，由加速度方向决定，与速度方向无关。( )思考：为什么宇航员在太空中处于完全失重的状态能够漂浮在太空舱里，而地面上完全失重的物体（如随电梯自由下落的人）只能自由落体运动呢？例 1. 如图，A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力) ，下列正确的是 ( )A在上升和下降过程 A 对 B 的压力一定为零B上升过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力C下降过程中 A 对 B 的压力小于 A 物体受到的重力D在上升和下降过程中 A 对
4、B 的压力都等于 A 物体受到的重力例 2. (多选)用力传感器悬挂一钩码，一段时间后，钩码在拉力作用下沿竖直方向由静止开始运动。如图所示中实线是传感器记录的拉力大小变化情况，则( )A钩码的重力约为 4 NB钩码的重力约为 2 NC图中曲线，钩码处于超重状态的是 A、D，失重状态的是 B、CD图中曲线，钩码处于超重状态的是 A、B，失重状态的是 C、D例 3. 如图甲所示，在木箱内粗糙斜面上静止一个质量为 m 的物体，木箱竖直向上运动的速度 v 与时间 t 的变化规律如图乙所示，物体始终相对斜面静止。斜面对物体的支持力和摩擦力分别为 N 和 f，则下列说法正确的是( )A在 0t 1 时间内
5、，N 增大， f 减小B在 0t 1 时间内，N 减小，f 增大C在 t1t 2 时间内， N 增大，f 增大D在 t1t 2 时间内，N 减小，f 减小例 4. 一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a的正方向，则人对地板的压力 ( )At2 s 时最大 B t2 s 时最小Ct8.5 s 时最大 Dt8.5 s 时最小 例 5. (多选) 如图所示是某同学站在力传感器上做下蹲起立的动作时记录的压力 F 随时间 t 变化的图线。由图线可知该同学( )A.体重约为 650 NB.做了两次下蹲起立的动作C.做了一次下蹲起立的动作，且下蹲后约 2
6、 s 起立D.下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态3例 6. 如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物块。开始时，升降机做匀速运动，物块相对于斜面匀速下滑。当升降机加速上升时 ( )A物块与斜面间的摩擦力减小 B物块与斜面间的正压力增大C物块相对于斜面减速下滑 D物块相对于斜面匀速下滑知识点 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。若系统内各个物体加速度不相同，可利用牛顿第二定律对系统整体列式( F 合 m1a1 m2a2)，减少未知的内力，简化数学运算。 （不
7、推荐使用这种方法）(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)整体法、隔离法的交替运用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“先整体求加速度，后隔离求内力” 。若已知物体之间的作用力，则“先隔离求加速度，后整体求外力” 。(1)通过滑轮和绳的连接体问题：若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法。绳跨过定滑轮，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
8、接体问题：这类问题一般多是连接体(系统)中各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般整体法、隔离法交替应用。(3)斜面体与上面物体组成的系统的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析。整体法和隔离法叠加体和连接体问题例 8.隔离法和整体法解决斜面模型1， 物体沿相同高度，不同倾角的光滑斜面下滑，到最低点的速度和时间。 （斜面固定在地面上）2， 物体沿相同水平长度，不同倾角的光滑斜面下滑，到最低点的速度和时间。 （斜面固定在地面上）3， 如果斜面不是固定在地面上，计算斜面给地面的压力和摩擦力。4， 如果斜面固定且粗糙，计算斜面给地面的压力和
9、摩擦力。 （考虑物体匀速/加速下滑）4例 9. 质量分别为 m、2m 的物块 A、B 用轻弹簧相连，设两物块与接触面间的动摩擦因数都相同。当用水平力 F 作用于 B 上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为 x1，如图甲所示；当用同样大小的力 F 竖直共同加速提升两物块时，弹簧的伸长量为 x2，如图乙所示；当用同样大小的力 F 沿固定斜面向上拉两物块使之共同加速运动时，弹簧的伸长量为 x3，如图丙所示，则 x1x 2x 3 等于( )A111 B123C. 121 D无法确定例 10. 如图所示，一夹子夹住木块，在力 F 作用下向上提升。夹子和木块的质量分别为 m、 M，夹
10、子与木块两侧间的最大静摩擦力均为 f。若木块不滑动，力 F 的最大值是 ( )A. B.2fm MM 2fm MmC. (mM)g D. (mM) g2fm MM 2fm Mm例 11. 如图所示，物块 A、B 的质量分别为 m 和 2m，用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上。对 B 施加向右的水平拉力 F，稳定后 A、B 相对静止地在水平面上运动，此时弹簧长度为 l1；若撤去拉力 F，换成大小仍为 F 的水平推力向右推 A，稳定后 A、B 相对静止地在水平面上运动，此时弹簧长度为 l2。则下列判断正确的是( )A弹簧的原长为l1 l22B两种情况下稳定时弹簧的形变量相等C两种情况下稳定时两物块的
11、加速度不相等 D弹簧的劲度系数为Fl1 l2例 12. 如图 1 所示，在光滑水平面上叠放着甲、乙两物体。现对甲施加水平向右的拉力 F，通过传感器可测得甲的加速度 a 随拉力 F 变化的关系如图 2 所示。已知重力加速度 g=10 m/s2，由图线可知（ ）A甲的质量 mA=2kg B甲的质量 mA=6kgC甲、乙间的动摩擦因数 =0.2D甲、乙间的动摩擦因数 =0.6例 13. 如图 3 所示，质量为 m 的木块 P 在质量为 M 的长木板 ab 上滑行，长木板放在水平地面上一直处于静止状态若长木板 ab 与地面间的动摩擦因数为 1，木块 P 与长木板 ab 间的动摩擦因数为 2，则长木板
12、ab 受到地面的摩擦力大小为 ( )A 1Mg B 1(mM) g 5C 2mg D 1Mg 2mg6例14. 如图所示，小球 B 放在真空容器 A 内，球 B 的直径恰好等于正方体 A 的边长，将它们以初速度 v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是( ) A若不计空气阻力，上升过程中，A 对 B 有向上的支持力B若考虑空气阻力，上升过程中，A 对 B 的压力向下C若考虑空气阻力，下落过程中，B 对 A 的压力向上D若不计空气阻力，下落过程中， B 对 A 没有压力例 15. 薄木板长 L1m ，质量 M9kg 在动摩擦因数 10.1 的水平地面上向右滑行，当木板速度v02ms 时，在木板的右端
13、轻放一质量 m1kg 的小铁块（可视为质点）如图所示，当小铁块刚好滑到木板左端时，铁块和木板达到共同速度。取 g10m s 2，求：（1）从铁块放到木板上到它们达到相同速度所用的时间 t； （2）小铁块与木板间的动摩擦因数 2 。【答案】 (1)1s (2)0.08例 16. 一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为 4.5 m，如图 334(a)所示。t0 时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至t1 s 时木板与墙壁碰撞( 碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后 1 s 时
14、间内小物块的 v t 图线如图(b)所示。木板的质量是小物块质量的 15 倍，重力加速度大小 g 取 10 m/s2。求：(1)木板与地面间的动摩擦因数 1及小物块与木板间的动摩擦因数 2；(2)木板的最小长度；(3)木板右端离墙壁的最终距离。【答案】(1)0.1 0.4 (2)6.0 m (3)6.5 m7课后作业1. 如图所示，吊篮 A，物体 B、物体 C 的质量分别为 m、 3m、2m。B 和 C 分别固定在弹簧两端，弹簧的质量不计。B 和 C 在吊篮的水平底板上处于静止状态。将悬挂吊篮的轻绳剪断的瞬间 ( )A吊篮 A 的加速度大小为 gB物体 B 的加速度大小为 gC物体 C 的加速
15、度大小为 2gDA、B、C 的加速度大小都等于 g2. 如图，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，下列正确的是 ( )A只有“起立”过程，才能出现失重的现象B只有“下蹲 ”过程，才能出现超重的现象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的现象3. 2015 年 7 月的喀山游泳世锦赛中，我国名将陈若琳勇夺女子十米跳台桂冠。她从跳台斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是( )A她在空
16、中上升过程中处于超重状态B她在空中下落过程中做自由落体运动C她即将入水时的速度为整个跳水过程中的最大速度D入水过程中，水对她的作用力大小等于她对水的作用力大小4. 如图所示是滑梯简化图，一小孩从滑梯上 A 点开始无初速度下滑，在 AB 段匀加速下滑，在 BC 段匀减速下滑，滑到 C 点恰好静止，整个过程中滑梯保持静止状态。假设小孩在 AB 段和 BC 段滑动时的动摩擦因数分别为 1 和 2，AB 与 BC 长度相等，则( )A整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用B动摩擦因数 1 22tanC小孩从滑梯上 A 点滑到 C 点过程中先超重后失重D整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力5. 如图所示，斜面体 ABC 放在粗糙的水平地面上。小滑块在斜面底端以初速度 v0=9.6 m/s 沿斜面上滑。斜面倾角 ，滑块与斜面的动摩擦因数 。整个过程斜面体保持静止不动，已知小滑块0370.45的质量 m=1 kg，sin37=0.6，cos37=0.8，g 取 10 m/s2。试求：（1）小滑块回到出发点时的速度大小。（2）定量画出斜面与水平地面之间的摩擦力 随时间 t 变化的图像。fF
