单击此处编辑母版文本样式,强基固本,考点突破,第,3,课时牛顿第二定律的综合应用,知 识 梳 理,知识点一、超重和失重,1,超重,(1),定,义：物体对支持物的压力,(,或对悬挂物的拉力,),物体所受重力的现象。,(2),产生条件：物体具有,的加速度。,大于,向上,2,失重,(1),定,义：物体对支持物的压力,(,或对悬挂物的拉力,),物体所受重力的现象。,(2),产生条件：物体具有,的加速度。,3,完全失重,(1),定,义：物体对支持物的压力,(,或对竖直悬挂物的拉力,),的现象称为完全失重现象。,(2),产生条件：物体的加速度,a,，方向竖直向下。,小于,向下,等于零,g,知识点二、动力学的两类基本问题,1,已,知受力情况求物体的,。,2,已知运动情况求物体的,。,运动情况,受力情况,思维深化,判断正误，正确的画,“,”,，错误的画,“,”,。,(1),超重时物体的重力大于,mg,。,(,),(2),失重时物体的重力小于,mg,。,(,),(3),物体处于完全失重状态时，重力消失。,(,),(4),物体处于超重或失重状态，由加速度的方向决定，与速度方向无关。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),题 组 自 测,题组一超重、失重的理解,1,关,于超重和失重的下列说法中，正确的是,(,),A,超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了,B,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,C,物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态,D,物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化,解析,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，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，综上所述，,A,、,B,、,C,均错，,D,正确。,答案,D,2,下列关于超重和失重的说法正确的是,(,),A,游泳高手可以静躺在水面上，那时的人处于完全失重状态,B,跳水运动员在入水前处于失重状态，入水后短时间内处于超重状态,C,飞船利用火箭发射后，上升过程中处于超重状态，返回地面过程中处于失重状态,D,给物块一个初速度沿斜面上滑，上滑的过程中物块处于超重状态，到最高点后下滑，下滑的过程中物块处于失重状态,解析,物体有向上的加速度处于超重状态，有向下的加速度处于失重状态，,A,项错误；飞船返回地面时有向上的加速度，处于超重状态，,C,项错误；物块上滑的过程有向下的加速度，物块处于失重状态，,D,错误。,答案,B,4,一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面，在水平面上运动的,v,t,图象如图,1,所示。已知重力加速度为,g,，则根据图象不能求出的物理量是,(,),A,木块的位移,B,木块的加速度,C,木块所受摩擦力,D,木块与桌面间的动摩擦因数,图,1,解析,位移可由图象与时间轴所围的面积求出，由,v,t,图线的斜率可求出加速度,a,，由牛顿第二定律知，,a,g,，故动摩擦因数,也可求出，由于不知木块的质量，故不能求出木块所受摩擦力。,答案,C,5,质量为,1,吨的汽车在平直公路上以,10 m/s,的速度匀速行驶，阻力大小不变。从某时刻开始，汽车牵引力减少,2 000 N,，那么从该时刻起经过,6 s,，汽车行驶的路程是,(,),A,50 m B,42 m C,25 m D,24 m,答案,C,考点一超重、失重现象,超,重、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变化：视重比实重大了，物体处于超重状态；视重比实重小了，物体处于失重状态。在超重、失重现象中物体的重力并没有发生变化。,【,例,1】,(2014,北京卷，,18,),应,用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的有,(,),A.,手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态,B,手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态,C,在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度,D,在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度,解析,手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项,A,错误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项,B,错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项,C,错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，所以选项,D,正确。,答案,D,判断超重和失重现象的方法,物体处于超重状态，还是失重状态，取决于加速度的方向，而不是速度的方向。只要加速度有竖直向上的分量，物体就处于超重状态；只要加速度有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。,【,变式训练,】,1,(,多选,),如,图,2,所示，木箱顶端固定一竖直放置,的弹簧，弹簧下方有一物块，木箱静止时弹,簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。若,在某段时间内，物块对箱底刚好无压力，则,在此段时间内，木箱的运动状态可能为,(,),A,加速下降,B,加速上升,C,物块处于失重状态,D,物块处于超重状态,图,2,解析,木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力，此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态。当物块对箱底刚好无压力时，重力、弹簧弹力不变，其合力竖直向下，所以系统的加速度向下，物块处于失重状态，可能加速下降，故,A,、,C,正确。,答案,AC,考点二动力学两类基本问题,1,解决两类动力学基本问题应把握的关键,(1),两,类分析,物体的受力分析和物体的运动过程分析；,(2),一个,“,桥梁,”,物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。,2,解决动力学基本问题时对力的处理方法,(1),合,成法：,在物体受力个数较少,(2,个或,3,个,),时一般采用,“,合成法,”,(2),正交分解法：,若物体的受力个数较多,(3,个或,3,个以上,),，则采用,“,正交分解法,”,。,【,例,2】,如,图,3,所示，在倾角,37,的足够长的固定斜面上，有一质量,m,1 kg,的物体，物体与斜面间的动摩擦因数,0.2,，物体受到沿平行于斜面方向向上的轻绳的拉力,F,9.6 N,的作用，从静止开始运动，经,2 s,绳子突然断了，求绳断后经多长时间物体速度的大小达到,22 m/s,。,(sin 37,0.6,，取,g,10 m/s,2,),图,3,第二、三步：,受力分析,列得分方程,第一个,过程,F,mg,sin 37,F,f,ma,1,F,f,F,N,F,N,mg,cos 37,mg,sin 37,F,f,ma,2,第二个,过程,第三个,过程,mg,sin 37,F,f,ma,3,甲,2 s,末绳断时，物体的瞬时速度,v,1,a,1,t,1,4 m/s,第二过程：,从撤去,F,到物体继续沿斜面向上运动达,到速度为零的过程，设此过程物体运,动时间为,t,2,，加速度大小为,a,2,沿斜面方向有,mg,sin 37,F,f,ma,2,根据运动学公式得,v,1,a,2,t,2,由,得,t,2,0.53 s,乙,第三过程：,物体从运动的最高点沿斜面下滑，设第三,阶段物体加速度大小为,a,3,，所需时间为,t,3,。,由对物体的受力分析得,mg,sin 37,F,f,ma,3,由运动学公式得,v,3,a,3,t,3,由,得,t,3,5 s,综上所述，从绳断到物体速度达到,22 m/s,所经历的总时间,t,t,2,t,3,0.53 s,5 s,5.53 s,。,答案,5.53 s,丙,解决动力学两类问题的基本思路,【,变式训练,】,2,在,研究汽车性能时，让质量为,2 000 kg,的汽车在平直的公路上进行实验，在汽车车厢顶部悬挂一小球，并让汽车做匀速直线运动，小球相对汽车静止时悬线竖直，然后关闭发动机，发现小球与竖直方向的最大夹角为,15,，若汽车在紧急制动时，发现小球与竖直方向的最大夹角为,30(tan 15,0.268,，,tan 30,0.577,，,g,10 m/s,2,),。,(1),汽车紧急制动时的制动力为多大？,(,制动力是指由于刹车而增加的阻力，不包含运动过程中所受阻力,),(2),若此汽车在高速公路上以,90 km/h,的速度行驶，司机的反应时间为,0.8 s,，该汽车行车时应保持的安全距离为多大？,(,结果取整数,),解析,(1),根据题意可得小球受力情况如图，,由图可知，汽车关闭发动机时对小球由牛顿第二定律可得,mg,tan 15,ma,1,对汽车同理有,F,f,Ma,1,汽车紧急制动时对小球由牛顿第二定律得,mg,tan 30,ma,2,设汽车紧急制动时的制动力为,F,，同理有,F,F,f,Ma,2,联立可得,F,6 180 N,。,答案,(1)6 180 N,(2)74 m,考点三动力学中的临界极值问题,1,动力学中的临界极值问题,在,应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现,“,最大,”,、,“,最小,”,、,“,刚好,”,等词语时，往往会有临界值出现。,2,产生临界问题的条件,(1),接触与脱离的临界条件,：,两,物体相接触或脱离，临界条件是：弹力,F,N,0,。,(2),相对滑动的临界条件,：,两,物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值。,(3),绳子断裂与松弛的临界条件,：,绳,子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是,F,T,0,。,(4),加速度最大与速度最大的临界条件,：,当,物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度。当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值。,图,4,答案,BCD,叠加体系统临界问题的求解思路,图,5,答案,C,