2019-2020年高考物理專題復(fù)習(xí)講義 專題四 牛頓定律 新人教版.doc
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2019-2020年高考物理專題復(fù)習(xí)講義 專題四 牛頓定律 新人教版 目標(biāo): 1.理解牛頓第一定律、慣性;理解質(zhì)量是慣性大小的量度 2.理解牛頓第三定律,能夠區(qū)別一對作用力和一對平衡力 3.掌握應(yīng)用牛頓第一定律、第三定律分析問題的基本方法和基本技能 重點(diǎn):理解牛頓第一定律、慣性概念 難點(diǎn):慣性 過程: 一、牛頓第一定律 1.牛頓第一定律(慣性定律):一切物體總是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 這個(gè)定律有兩層含義: (1)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性;物體的運(yùn)動(dòng)不需要用力 來維持。 (2)要使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即速度包括大小和方向)改變,必須施加力的作用,力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 點(diǎn)評(píng): ①牛頓第一定律導(dǎo)出了力的概念 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)指物體的速度)又根據(jù)加速度定義: ,有速度變化就一定有加速度,所以可以說:力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 (不能說“力是產(chǎn)生速度的原因”、“力是維持速度的原因”,也不能說“力是改變加 速度的原因”。) ②牛頓第一定律導(dǎo)出了慣性的概念 一切物體都有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),這就是慣性。慣性反映了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 的難易程度(慣性大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變)。質(zhì)量是物體慣性大小的量度。 ③牛頓第一定律描述的是理想化狀態(tài) 牛頓第一定律描述的是物體在不受任何外力時(shí)的狀態(tài)。而不受外力的物體是不存在 的。物體不受外力和物體所受合外力為零是有區(qū)別的,所以不能把牛頓第一定律當(dāng)成 牛頓第二定律在F=0時(shí)的特例。 2.慣性:物體保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。對于慣性理解應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)慣性是物體本身固有的屬性,跟物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān),跟物體的受力無關(guān),跟 物體所處的地理位置無關(guān)。 (2)質(zhì)量是物體慣性大小的量度,質(zhì)量大則慣性大,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難以改變。 (3)外力作用于物體上能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,但不能認(rèn)為克服了物體的慣性。 【例1】下列關(guān)于慣性的說法中正確的是 A.物體只有靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性 B.物體只有受外力作用時(shí)才有慣性 C.物體的運(yùn)動(dòng)速度大時(shí)慣性大 D .物體在任何情況下都有慣性 點(diǎn)評(píng):處理有關(guān)慣性問題,必須深刻理解慣性的物理意義,拋開表面現(xiàn)象,抓住問題本質(zhì)。 【例2】關(guān)于牛頓第一定律的下列說法中,正確的是 A.牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律 B .牛頓第一定律說明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 C.慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的 D .物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來維持 【例3】在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上,一運(yùn)動(dòng)員做立定跳遠(yuǎn),若向各個(gè)方向都用相同的力,則 ( ) A.向北跳最遠(yuǎn) B.向南跳最遠(yuǎn) C.向東向西跳一樣遠(yuǎn),但沒有向南跳遠(yuǎn) D .無論向哪個(gè)方向都一樣遠(yuǎn) 點(diǎn)評(píng):此題主要考查對慣性及慣性定律的理解,解答此題的關(guān)鍵是理解運(yùn)動(dòng)員起跳過程中,水平方向若不受外力作用將保持原有勻速運(yùn)動(dòng)的慣性,從而選出正確答案 【例4】某人用力推原來靜止在水平面上的小車,使小車開始運(yùn)動(dòng),此后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運(yùn)動(dòng),可見( ) A.力是使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因 B.力是維持物體運(yùn)動(dòng)速度的原因 C .力是使物體速度發(fā)生改變的原因 D.力是使物體慣性改變的原因 【例5】如圖中的甲圖所示,重球系于線DC下端,重球下再系一根同樣的線BA,下面說法中正確的是( ) A .在線的A端慢慢增加拉力,結(jié)果CD線拉斷 B.在線的A端慢慢增加拉力,結(jié)果AB線拉斷 C .在線的A端突然猛力一拉,結(jié)果AB線拉斷 D.在線的A端突然猛力一拉,結(jié)果CD線拉斷 二、牛頓第三定律 1. 對牛頓第三定律理解應(yīng)注意: (1)兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條上 (2)作用力與反作用力總是成對出現(xiàn).同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)變化,同時(shí)消失 (3)作用力和反作用力在兩個(gè)不同的物體上,各產(chǎn)生其效果,永遠(yuǎn)不會(huì)抵消 (4)作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力 (5)物體間的相互作用力既可以是接觸力,也可以是“場”力 定律內(nèi)容可歸納為:同時(shí)、同性、異物、等值、反向、共線 2.區(qū)分一對作用力反作用力和一對平衡力 一對作用力反作用力和一對平衡力的共同點(diǎn)有:大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)有:作用力反作用力作用在兩個(gè)不同物體上,而平衡力作用在同一個(gè)物體上;作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力,而平衡力可能是不同性質(zhì)的力;作用力反作用力一定是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的,而平衡力中的一個(gè)消失后,另一個(gè)可能仍然存在。 一對作用力和反作用力 一對平衡力 作用對象 兩個(gè)物體 同一個(gè)物體 作用時(shí)間 同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失 不一定同時(shí)產(chǎn)生或消失 力的性質(zhì) 一定是同性質(zhì)的力 不一定是同性質(zhì)的力 力的大小關(guān)系 大小相等 大小相等 力的方向關(guān)系 方向相反且共線 方向相反且共線 3.一對作用力和反作用力的沖量和功 一對作用力和反作用力在同一個(gè)過程中(同一段時(shí)間或同一段位移)的總沖量一定為零,但作的總功可能為零、可能為正、也可能為負(fù)。這是因?yàn)樽饔昧头醋饔昧Φ淖饔脮r(shí)間一定是相同的,而位移大小、方向都可能是不同的。 【例6】汽車?yán)宪囋谒降缆飞涎刂本€加速行駛,根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知( ) A.汽車?yán)宪嚨牧Υ笥谕宪嚴(yán)嚨牧? B .汽車?yán)宪嚨牧Φ扔谕宪嚴(yán)嚨牧? C .汽車?yán)宪嚨牧Υ笥谕宪囀艿降淖枇? D.汽車?yán)宪嚨牧Φ扔谕宪囀艿降淖枇? 【例7】甲、乙二人拔河,甲拉動(dòng)乙向左運(yùn)動(dòng),下面說法中正確的是 A .做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),甲、乙二人對繩的拉力大小一定相等 B.不論做何種運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第三定律,甲、乙二人對繩的拉力大小一定相等 C .繩的質(zhì)量可以忽略不計(jì)時(shí),甲乙二人對繩的拉力大小一定相等 D.繩的質(zhì)量不能忽略不計(jì)時(shí),甲對繩的拉力一定大于乙對繩的拉力 【例8】物體靜止在斜面上,以下幾種分析中正確的是 A.物體受到的靜摩擦力的反作用力是重力沿斜面的分力 B.物體所受重力沿垂直于斜面的分力就是物體對斜面的壓力 C.物體所受重力的反作用力就是斜面對它的靜摩擦力和支持力這兩個(gè)力的合力 D .物體受到的支持力的反作用力,就是物體對斜面的壓力 【例9】人走路時(shí),人和地球間的作用力和反作用力的對數(shù)有 A.一對 B.二對 C .三對 D.四對 【例10】物體靜止于水平桌面上,則 A .桌面對物體的支持力的大小等于物體的重力,這兩個(gè)力是一對平衡力 B.物體所受的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力 C.物體對桌面的壓力就是物體的重力,這兩個(gè)力是同一種性質(zhì)的力 D.物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對平衡的力 點(diǎn)評(píng): (1)一對作用力和反作用力與一對平衡力的最直觀的區(qū)別就是:看作用點(diǎn),二力平衡時(shí)此兩力作用點(diǎn)一定是同一物體;作用力和反作用力的作用點(diǎn)一定是分別在兩個(gè)物體上. (2)兩個(gè)力是否是“作用力和反作用力”的最直觀區(qū)別是:看它們是否是因相互作用而產(chǎn)生的.如B選項(xiàng)中的重力和支持力,由于重力不是因支持才產(chǎn)生的,因此,這一對力不是作用力和反作用力. 三、針對訓(xùn)練 1.火車在長直水平軌道上勻速行駛,坐在門窗密閉的車廂內(nèi)的一人將手中的鑰匙相對車豎直上拋,當(dāng)鑰匙(相對車)落下來時(shí)( ) A.落在手的后方 B.落在在手的前方 C.落在手中 D.無法確定 2.根據(jù)牛頓第一定律,我們可以得到如下的推論 ( ) A.靜止的物體一定不受其它外力作用 B.慣性就是質(zhì)量,慣性是一種保持勻速運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的特性 C.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變,必定受到外力的作用 D.力停止作用后,物體就慢慢停下來 3.關(guān)于物體的慣性,下列說法中正確的是( ) A.只有處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體才具有慣性 B.只有運(yùn)動(dòng)的物體才能表現(xiàn)出它的慣性 C.物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),其慣性不斷變化 D.以上結(jié)論不正確 4.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)證明了( ) A.要物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用,沒有力作用物體將靜止 B.要物體靜止必須有力作用,沒有力作用物體就運(yùn)動(dòng) C.物體不受外力作用時(shí),一定處于靜止?fàn)顟B(tài) D.物體不受外力作用時(shí),總保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) 5.關(guān)于慣性,下述哪些說法是正確的( ) A.慣性除了跟物體質(zhì)量有關(guān)外,還跟物體速度有關(guān) B.物體只有在不受外力作用的情況下才能表現(xiàn)出慣性 C.乒乓球可快速抽殺,是因?yàn)槠古仪虻膽T性小的緣故 D.戰(zhàn)斗機(jī)投人戰(zhàn)斗時(shí),必須丟掉副油箱,減小慣性以保證其運(yùn)動(dòng)的靈活性 6.如圖所示,一個(gè)劈形物體M放在固定的粗糙的斜面上,上面成水平.在水平面上放一光滑小球m,劈形物體從靜止開始釋放,則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是( ) A.沿斜面向下的直線 B.豎直向下的直線 C.無規(guī)則曲線 D.拋物線 7.關(guān)于作用力與反作用力以及相互平衡的兩個(gè)力的下列說法中,正確的是( ) A.作用力與反作用力一定是同一性質(zhì)的力 B.作用力與反作用力大小相等,方向相反,因而可以互相抵消 C.相互平衡的兩個(gè)力的性質(zhì),可以相同,也可以不同 D.相互平衡的兩個(gè)力大小相等,方向相反,同時(shí)出現(xiàn),同時(shí)消失 8.質(zhì)量為M的木塊靜止在傾角為α的斜面上,設(shè)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則下列說法正確的是 ( ) A.木塊受重力,斜面對它的支持力和摩擦力的作用 B.木塊對斜面的壓力與斜面對木塊的支持力大小相等,方向相反 C.斜面對木塊的摩擦力與重力沿科面向下的分力Mgsinα大小相等,方向相反 D.斜面對木塊的摩擦力大小可以寫成μMgcosα 9.下面關(guān)于慣性的說法中,正確的是 A.運(yùn)動(dòng)速度大的物體比速度小的物體難以停下來,所以運(yùn)動(dòng)速度大的物體具有較大的慣性 B.物體受的力越大,要它停下來就越困難,所以物體受的推力越大,則慣性越大 C.物體的體積越大,慣性越大 D.物體含的物質(zhì)越多,慣性越大 10.關(guān)于作用力與反作用力,下列說法中正確的有 A.物體相互作用時(shí),先有作用力,后有反作用力 B.作用力與反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直線上,因而這二力平衡 C.作用力與反作用力可以是不同性質(zhì)的力,例如,作用力是彈力,其反作用力可能是摩擦力 D.作用力和反作用力總是同時(shí)分別作用在相互作用的兩個(gè)物體上 11.(xx年春上海大綜試題)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律,以下選項(xiàng)中正確的是 A.人只有在靜止的車廂內(nèi),豎直向上高高跳起后,才會(huì)落在車廂的原來位置 B.人在沿直線勻速前進(jìn)的車廂內(nèi),豎直向上高高跳起后,將落在起跳點(diǎn)的后方 C.人在沿直線加速前進(jìn)的車廂內(nèi),豎直向上高高跳起后,將落在起跳點(diǎn)的后方 D.人在沿直線減速前進(jìn)的車廂內(nèi),豎直向上高高跳起后,將落在起跳點(diǎn)的后方 12.關(guān)于物體的慣性,下列說法正確的是 A.只有處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體才具有慣性 B.只有運(yùn)動(dòng)的物體才能表現(xiàn)出它的慣性 C.物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),其慣性不斷變化 D.以上說法均不正確 13.下列現(xiàn)象中能直接由牛頓第一定律解釋的是 A.豎直上升的氣球上掉下的物體,仍能繼續(xù)上升一定高度后才豎直下落 B.水平勻速飛行的飛機(jī)上釋放的物體,從飛機(jī)上看是做自由落體運(yùn)動(dòng) C.水平公路上運(yùn)動(dòng)的卡車,速度逐漸減小直至停止 D.用力將完好的雞蛋敲碎 14.火車在平直軌道上勻速行駛,門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起,發(fā)現(xiàn)仍落回車上原處,這是因?yàn)? A.人跳起時(shí),車廂內(nèi)的空氣給他以向前的力,帶著他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng) B.人跳起瞬間,車廂地板給他一個(gè)向前的力,推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng) C.人跳起后,車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),所以人落下必定偏后一些,只是由于時(shí)間很短,偏后距離太小,不明顯而已 D.人跳起后直到落地,在水平方向上保持與車相同的速度 15.大人拉小孩,下列說法正確的是 A.當(dāng)小孩被大人拉走時(shí),大人拉力大于小孩拉力 B.當(dāng)小孩賴著不動(dòng)時(shí),大人拉力大于小孩的拉力 C.不管什么情況下,大人拉力總大于小孩的拉力,因?yàn)榇笕说牧饪偙刃『⒋? D.不管什么情況下,大人拉力與小孩拉力大小相等 參考答案: 1.C 2.C 3.D 4.D 5.CD 6.B 7.AC 8.ABC 9.D 10.D 11.C 12.D 13.AB 14.D 15.D 教學(xué)反饋 動(dòng)力學(xué)是力與運(yùn)動(dòng)學(xué)的結(jié)合,經(jīng)過前兩章的復(fù)習(xí)以及學(xué)生在高一所學(xué)的基礎(chǔ)上,從課堂氣氛可以反映出學(xué)生已經(jīng)進(jìn)入高三復(fù)習(xí)狀態(tài),從學(xué)生反映看,學(xué)生對牛頓運(yùn)動(dòng)定律很熟悉,區(qū)分 作用力反作用力與一對平衡力部分學(xué)生還掌握不是很好,但是這些主要靠記憶,相信學(xué)生通過復(fù)習(xí)應(yīng)該能加深印象。 牛頓第二定律 目標(biāo): 1.理解牛頓第二定律,能夠運(yùn)用牛頓第二定律解決力學(xué)問題 2.理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,會(huì)進(jìn)行相關(guān)的判斷 3.掌握應(yīng)用牛頓第二定律分析問題的基本方法和基本技能 重點(diǎn):理解牛頓第二定律 難點(diǎn): 力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 方法:講練結(jié)合,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 過程: 一、牛 頓 第 二 定 律 1.定律的表述 物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,即F=ma (其中的F和m、a必須相對應(yīng)) 點(diǎn)評(píng):特別要注意表述的第三句話。因?yàn)榱图铀俣榷际鞘噶?,它們的關(guān)系除了數(shù)量大小的關(guān)系外,還有方向之間的關(guān)系。明確力和加速度方向,也是正確列出方程的重要環(huán)節(jié)。 若F為物體受的合外力,那么a表示物體的實(shí)際加速度;若F為物體受的某一個(gè)方向上的所有力的合力,那么a表示物體在該方向上的分加速度;若F為物體受的若干力中的某一個(gè)力,那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度,不是物體的實(shí)際加速度。 2.對定律的理解: (1)瞬時(shí)性:加速度與合外力在每個(gè)瞬時(shí)都有大小、方向上的對應(yīng)關(guān)系,這種對應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)為:合外力恒定不變時(shí),加速度也保持不變。合外力變化時(shí)加速度也隨之變化。合外力為零時(shí),加速度也為零。 (2)矢量性:牛頓第二定律公式是矢量式。公式只表示加速度與合外力的大小關(guān)系.矢量式的含義在于加速度的方向與合外力的方向始終一致. (3)同一性:加速度與合外力及質(zhì)量的關(guān)系,是對同一個(gè)物體(或物體系)而言。即 F與a均是對同一個(gè)研究對象而言。 (4)相對性:牛頓第二定律只適用于慣性參照系。 (5)局限性:牛頓第二定律只適用于低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體,不適用于高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子。 3.牛頓第二定律確立了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 牛頓第二定律明確了物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間的定量關(guān)系。聯(lián)系物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁或紐帶就是加速度。 4.應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟 (1)明確研究對象??梢砸阅骋粋€(gè)物體為對象,也可以以幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組為對象。設(shè)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為mi,對應(yīng)的加速度為ai,則有: F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan 對這個(gè)結(jié)論可以這樣理解: 先分別以質(zhì)點(diǎn)組中的每個(gè)物體為研究對象用牛頓第二定律: ∑F1=m1a1,∑F2=m2a2,……∑Fn=mnan, 將以上各式等號(hào)左、右分別相加,其中左邊所有力中,凡屬于系統(tǒng)內(nèi)力的,總是成對出現(xiàn)并且大小相等方向相反的,其矢量和必為零,所以最后得到的是該質(zhì)點(diǎn)組所受的所有外力之和,即合外力F。 (2)對研究對象進(jìn)行受力分析。同時(shí)還應(yīng)該分析研究對象的運(yùn)動(dòng)情況(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力圖旁邊畫出來。 (3)若研究對象在不共線的兩個(gè)力作用下做加速運(yùn)動(dòng),一般用平行四邊形定則(或三角形定則)解題;若研究對象在不共線的三個(gè)以上的力作用下做加速運(yùn)動(dòng),一般用正交分解法解題(注意靈活選取坐標(biāo)軸的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。 (4)當(dāng)研究對象在研究過程的不同階段受力情況有變化時(shí),那就必須分階段進(jìn)行受力分析,分階段列方程求解。 解題要養(yǎng)成良好的習(xí)慣。只要嚴(yán)格按照以上步驟解題,同時(shí)認(rèn)真畫出受力分析圖,標(biāo)出運(yùn)動(dòng)情況,那么問題都能迎刃而解。 二、應(yīng)用舉例 1.力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的定性分析 【例1】 如圖所示,如圖所示,輕彈簧下端固定在水平面上。一個(gè)小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落,接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在小球下落的這一全過程中,下列說法中正確的是 A.小球剛接觸彈簧瞬間速度最大 B.從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上 C .從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn),小球的速度先增大后減小 D .從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn),小球的加速度先減小后增大 【例2】如圖所示.彈簧左端固定,右端自由伸長到O點(diǎn)并系住物體m.現(xiàn)將彈簧壓縮到A點(diǎn),然后釋放,物體一直可以運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).如果物體受到的阻力恒定,則 A .物體從A到O先加速后減速 B.物體從A到O加速運(yùn)動(dòng),從O到B減速運(yùn)動(dòng) C .物體運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)所受合力為零 點(diǎn)評(píng): (1)解答此題容易犯的錯(cuò)誤就是認(rèn)為彈簧無形變時(shí)物體的速度最大,加速度為零.這顯然是沒對物理過程認(rèn)真分析,靠定勢思維得出的結(jié)論.要學(xué)會(huì)分析動(dòng)態(tài)變化過程,分析時(shí)要先在腦子里建立起一幅較為清晰的動(dòng)態(tài)圖景,再運(yùn)用概念和規(guī)律進(jìn)行推理和判斷. (2)通過此題,可加深對牛頓第二定律中合外力與加速度間的瞬時(shí)關(guān)系的理解,加深對速度和加速度間關(guān)系的理解.譬如,本題中物體在初始階段,盡管加速度在逐漸減小,但由于它與速度同向,所以速度仍繼續(xù)增大. 2.牛頓第二定律的瞬時(shí)性 【例3】(xx年上海高考題)如圖(1)所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1 、L2的兩根細(xì)線上,L1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,L2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)將L2線剪斷,求剪斷瞬時(shí)物體的加速度。 (1)下面是某同學(xué)對該題的某種解法: 解:設(shè)L1線上拉力為T1,L2線上拉力為T2,重力為mg,物體在三力作用下處于平衡。mg,,解得 =mgtanθ,剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體卻在T2反方向獲得加速度,因?yàn)閙gtanθ=ma所以加速度a=gtanθ,方向在T2反方向。你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?說明理由。 (2)若將圖(1)中的細(xì)線L1改為長度相同,質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧,如圖(2)所示,其它條件不變,求解的步驟和結(jié)果與(1)完全相同,即a=gtanθ,你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請說明理由。 點(diǎn)評(píng):牛頓第二定律F合=ma反映了物體的加速度a跟它所受合外力的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系.物體受到外力作用,同時(shí)產(chǎn)生了相應(yīng)的加速度,外力恒定不變,物體的加速度也恒定不變;外力隨著時(shí)間改變時(shí),加速度也隨著時(shí)間改變;某一時(shí)刻,外力停止作用,其加速度也同時(shí)消失. 3.正交分解法 【例4】如圖所示,質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,物體受到大小為20N,與水平方向成30角斜向上的拉力F作用時(shí)沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng),求物體的加速度是多大?(g取10 m/s2) 點(diǎn)評(píng):當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時(shí),根據(jù)物體所受力的具體情況和運(yùn)動(dòng)情況建立合適的直角坐標(biāo)系,利用正交分解法來解. 4.合成法與分解法 【例5】如圖所示,沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中,懸掛小球的懸線偏離豎直方向37角,球和車廂相對靜止,球的質(zhì)量為1kg.(g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8) (1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況. (2)求懸線對球的拉力. 點(diǎn)評(píng):本題解題的關(guān)鍵是根據(jù)小球的加速度方向,判斷出物體所受合外力的方向,然后畫出平行四邊形,解其中的三角形就可求得結(jié)果. 【例6】如圖所示, m =4kg的小球掛在小車后壁上,細(xì)線與豎直方向成37角。求: (1)小車以a=g向右加速; (2)小車以a=g向右減速時(shí),細(xì)線對小球的拉力F1和后壁對小球的壓力F2各多大? 解析: (1)向右加速時(shí)小球?qū)蟊诒厝挥袎毫Γ蛟谌齻€(gè)共點(diǎn)力作用下向右加速。合外力向右,F(xiàn)2向右,因此G和F1的合力一定水平向左,所以 F1的大小可以用平行四邊形定則求出:F1=50N,可見向右加速時(shí)F1的大小與a無關(guān);F2可在水平方向上用牛頓第二定律列方程:F2-0.75G =ma計(jì)算得F2=70N。可以看出F2將隨a的增大而增大。(這種情況下用平行四邊形定則比用正交分解法簡單。) (2)必須注意到:向右減速時(shí),F(xiàn)2有可能減為零,這時(shí)小球?qū)㈦x開后壁而“飛”起來。這時(shí)細(xì)線跟豎直方向的夾角會(huì)改變,因此F1的方向會(huì)改變。所以必須先求出這個(gè)臨界值。當(dāng)時(shí)G和F1的合力剛好等于ma,所以a的臨界值為。當(dāng)a=g時(shí)小球必將離開后壁。不難看出,這時(shí)F1=mg=56N, F2=0 【例7】如圖所示,在箱內(nèi)傾角為α的固定光滑斜面上用平行于斜面的細(xì)線固定一質(zhì)量為m的木塊。求:(1)箱以加速度a勻加速上升,(2)箱以加速度a向左勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),線對木塊的拉力F1和斜面對箱的壓力F2各多大? 點(diǎn)評(píng):還應(yīng)該注意到F1的表達(dá)式F1=m(gsinα-acosα)顯示其有可能得負(fù)值,這意味著繩對木塊的力是推力,這是不可能的。這里又有一個(gè)臨界值的問題:當(dāng)向左的加速度a≤gtanα?xí)rF1=m(gsinα-acosα)沿繩向斜上方;當(dāng)a>gtanα?xí)r木塊和斜面不再保持相對靜止,而是相對于斜面向上滑動(dòng),繩子松弛,拉力為零。 5.在動(dòng)力學(xué)問題中的綜合應(yīng)用 【例7】 如圖所示,質(zhì)量m=4kg的物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,在與水平成θ=37角的恒力F作用下,從靜止起向右前進(jìn)t1=2.0s后撤去F,又經(jīng)過t2=4.0s物體剛好停下。求:F的大小、最大速度vm、總位移s。 點(diǎn)評(píng):需要引起注意的是:在撤去拉力F前后,物體受的摩擦力發(fā)生了改變。 可見,在動(dòng)力學(xué)問題中應(yīng)用牛頓第二定律,正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是解題的關(guān)鍵,求解加速度是解決問題的紐帶,要牢牢地把握住這一解題的基本方法和基本思路。我本在下一專題將詳細(xì)研究這一問題。 三、針對訓(xùn)練 1.下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的幾種說法中,正確的是 A.物體所受合外力的方向,就是物體運(yùn)動(dòng)的方向 B.物體所受合外力不為零時(shí),其速度不可能為零 C.物體所受合外力不為零,其加速度一定不為零 D.合外力變小的,物體一定做減速運(yùn)動(dòng) 2.放在光滑水平面上的物體,在水平方向的兩個(gè)平衡力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),若其中一個(gè)力逐漸減小到零后,又恢復(fù)到原值,則該物體的 A.速度先增大后減小 B.速度一直增大,直到某個(gè)定值 C.加速度先增大,后減小到零 D.加速度一直增大到某個(gè)定值 3.下列對牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma及其變形公式的理解,正確的是 A.由F=ma可知,物體所受的合外力與物體的質(zhì)量成正比,與物體的加速度成反比 B.由可知,物體的質(zhì)量與其所受合外力成正比,與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比 C.由可知,物體的加速度與其所受合外力成正比,與其質(zhì)量成反比 D.由可知,物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受到的合外力而求得 4.在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=kma中,有關(guān)比例系數(shù)k的說法正確的是 A.在任何情況下k都等于1 B.因?yàn)閗=1,所以k可有可無 C.k的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的大小決定 D.k的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的單位決定 5.對靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力,當(dāng)力剛開始作用的瞬間 A.物體立即獲得速度 B.物體立即獲得加速度 C.物體同時(shí)獲得速度和加速度 D.由于物體未來得及運(yùn)動(dòng),所以速度和加速度都為零 6.質(zhì)量為1kg的物體受到兩個(gè)大小分別為2N和2N的共點(diǎn)力作用,則物體的加速度大小可能是 A.5 m/s2 B.3 m/s 2 C.2 m/s 2 D.0.5 m/s 2 7.如圖所示,質(zhì)量為10kg的物體,在水平地面上向左運(yùn)動(dòng).物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2.與此同時(shí),物體受到一個(gè)水平向右的推力F=20N的作用,則物體的加速度為(g取10 m/s2) A.0 B.4 m/s2,水平向右 C.2 m/s2,水平向右 D.2 m/s2,水平向左 8.質(zhì)量為m的物體放在粗糙的水平面上,水平拉力F作用于物體上,物體產(chǎn)生的加速度為a,若作用在物體上的水平拉力變?yōu)? F,則物體產(chǎn)生的加速度 A.小于a B.等于a C.在a和2a之間 D.大于2a 9.物體在力F作用下做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)力F逐漸減小時(shí),物體的加速度________,速度______;當(dāng)F減小到0時(shí),物體的加速度將_______,速度將________.(填變大、變小、不變、最大、最小和零)等. 10.如圖所示,物體A、B用彈簧相連,mB=2mA, A、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,均為μ,在力F作用下,物體系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng),在力F撤去的瞬間,A的加速度為_______,B的加速度為_______(以原來的方向?yàn)檎较颍? 11.甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為5∶3,所受外力大小之比為2∶3,則甲、乙兩物體加速度大小之比為 . 12.質(zhì)量為8103 kg的汽車,以1.5 m/s2的加速度沿水平路面加速,阻力為2.5103N,那么汽車的牽引力為 N. 13.質(zhì)量為1.0 kg的物體,其速度圖像如圖所示,4s內(nèi)物體所受合外力的最大值是 N;合外力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí),合外力大小為 N. 14.在質(zhì)量為M的氣球下面吊一質(zhì)量為m的物體勻速上升.某時(shí)刻懸掛物體的繩子斷了,若空氣阻力不計(jì),物體所受的浮力大小不計(jì),求氣球上升的加速度. 參考答案: 1.C 2.BC 3.CD 4.D 5.B 6.ABC 7.B 8.D 9.變小、增大、為零、不變 10.0;-μg 11. 2∶5 12. 1.45104 13.4 2 14. 教學(xué)后記 學(xué)生通過復(fù)習(xí)掌握了解決動(dòng)力學(xué)兩類問題的方法,但是對于比較復(fù)雜的綜合性題目,學(xué)生解起來有一定的難度,在以后的復(fù)習(xí)中應(yīng)注意加強(qiáng)訓(xùn)練。 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 教學(xué)目標(biāo): 1.掌握運(yùn)用牛頓三定律解決動(dòng)力學(xué)問題的基本方法、步驟 2.學(xué)會(huì)用整體法、隔離法進(jìn)行受力分析,并熟練應(yīng)用牛頓定律求解 3.理解超重、失重的概念,并能解決有關(guān)的問題 4.掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析問題的基本方法和基本技能 教學(xué)重點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn): 受力分析,牛頓第二定律在實(shí)際問題中的應(yīng)用 教學(xué)方法:講練結(jié)合,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 教學(xué)過程: 一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在動(dòng)力學(xué)問題中的應(yīng)用 1.運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的動(dòng)力學(xué)問題常常可以分為兩種類型(兩類動(dòng)力學(xué)基本問題): (1)已知物體的受力情況,要求物體的運(yùn)動(dòng)情況.如物體運(yùn)動(dòng)的位移、速度及時(shí)間等. (2)已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,要求物體的受力情況(求力的大小和方向). 但不管哪種類型,一般總是先根據(jù)已知條件求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度,然后再由此得出問題的答案. 兩類動(dòng)力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下: 牛頓第二定律 加速度a 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 運(yùn)動(dòng)情況 第一類問題 受力情況 加速度a 另一類問題 牛頓第二定律 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 可見,不論求解那一類問題,求解加速度是解題的橋梁和紐帶,是順利求解的關(guān)鍵。 點(diǎn)評(píng):我們遇到的問題中,物體受力情況一般不變,即受恒力作用,物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式為勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式,如 等. 2.應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟 (1)認(rèn)真分析題意,明確已知條件和所求量,搞清所求問題的類型。 (2)選取研究對象.所選取的研究對象可以是一個(gè)物體,也可以是幾個(gè)物體組成的整體.同一題目,根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對象。 (3)分析研究對象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。 (4)當(dāng)研究對象所受的外力不在一條直線上時(shí):如果物體只受兩個(gè)力,可以用平行四邊形定則求其合力;如果物體受力較多,一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上去分別求合力;如果物體做直線運(yùn)動(dòng),一般把各個(gè)力分解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)的方向上。 (5)根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程,物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代入公式,按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算。 (6)求解方程,檢驗(yàn)結(jié)果,必要時(shí)對結(jié)果進(jìn)行討論。 3.應(yīng)用例析 【例1】一斜面AB長為10m,傾角為30,一質(zhì)量為2kg的小物體(大小不計(jì))從斜面頂端A點(diǎn)由靜止開始下滑,如圖所示(g取10 m/s2) (1)若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,求小物體下滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度及所用時(shí)間. (2)若給小物體一個(gè)沿斜面向下的初速度,恰能沿斜面勻速下滑,則小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是多少? 【例2】如圖所示,一高度為h=0.8m粗糙的水平面在B點(diǎn)處與一傾角為θ=30光滑的斜面BC連接,一小滑塊從水平面上的A點(diǎn)以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)小滑塊恰能沿光滑斜面下滑。已知AB間的距離s=5m,求: (1)小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需的時(shí)間; 【例3】靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg,在水平恒力F推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng),4 s末它的速度達(dá)到4m/s,此時(shí)將F撤去,又經(jīng)6 s物體停下來,如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,求F的大小。 點(diǎn)評(píng):解決動(dòng)力學(xué)問題時(shí),受力分析是關(guān)鍵,對物體運(yùn)動(dòng)情況的分析同樣重要,特別是像這類運(yùn)動(dòng)過程較復(fù)雜的問題,更應(yīng)注意對運(yùn)動(dòng)過程的分析。 在分析物體的運(yùn)動(dòng)過程時(shí),一定弄清整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度是否相同,若不同,必須分段處理,加速度改變時(shí)的瞬時(shí)速度即是前后過程的聯(lián)系量。分析受力時(shí)要注意前后過程中哪些力發(fā)生了變化,哪些力沒發(fā)生變化。四、連接體(質(zhì)點(diǎn)組) 在應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí),有時(shí)為了方便,可以取一組物體(一組質(zhì)點(diǎn))為研究對象。這一組物體一般具有相同的速度和加速度,但也可以有不同的速度和加速度。以質(zhì)點(diǎn)組為研究對象的好處是可以不考慮組內(nèi)各物體間的相互作用,這往往給解題帶來很大方便。使解題過程簡單明了。 二、整體法與隔離法 1.整體法:在研究物理問題時(shí),把所研究的對象作為一個(gè)整體來處理的方法稱為整體法。采用整體法時(shí)不僅可以把幾個(gè)物體作為整體,也可以把幾個(gè)物理過程作為一個(gè)整體,采用整體法可以避免對整體內(nèi)部進(jìn)行繁鎖的分析,常常使問題解答更簡便、明了。 運(yùn)用整體法解題的基本步驟: (1)明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過程. (2)畫出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過程的示意圖. (3)尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解 2.隔離法:把所研究對象從整體中隔離出來進(jìn)行研究,最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法??梢园颜麄€(gè)物體隔離成幾個(gè)部分來處理,也可以把整個(gè)過程隔離成幾個(gè)階段來處理,還可以對同一個(gè)物體,同一過程中不同物理量的變化進(jìn)行分別處理。采用隔離物體法能排除與研究對象無關(guān)的因素,使事物的特征明顯地顯示出來,從而進(jìn)行有效的處理。 運(yùn)用隔離法解題的基本步驟: (1)明確研究對象或過程、狀態(tài),選擇隔離對象.選擇原則是:一要包含待求量,二是所選隔離對象和所列方程數(shù)盡可能少。 (2)將研究對象從系統(tǒng)中隔離出來;或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過程從運(yùn)動(dòng)的全過程中隔離出來。 (3)對隔離出的研究對象、過程、狀態(tài)分析研究,畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過程示意圖。 (4)尋找未知量與已知量之間的關(guān)系,選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。 3.整體和局部是相對統(tǒng)一相輔相成的 隔離法與整體法,不是相互對立的,一般問題的求解中,隨著研究對象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交叉運(yùn)用,相輔相成.所以,兩種方法的取舍,并無絕對的界限,必須具體分析,靈活運(yùn)用.無論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量(即中間未知量的出現(xiàn),如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過程等)的出現(xiàn)為原則 4.應(yīng)用例析 【例4】如圖所示,A、B兩木塊的質(zhì)量分別為mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面勻加速向右運(yùn)動(dòng),求A、B間的彈力FN。 點(diǎn)評(píng):這個(gè)結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時(shí)(A、B與水平面間μ相同);也可以推廣到沿斜面方向推A、B向上加速的問題,有趣的是,答案是完全一樣的。 【例5】如圖所示,質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦均不計(jì).在已知水平推力F的作用下,A、B做加速運(yùn)動(dòng).A對B的作用力為多大? α 點(diǎn)評(píng):對連結(jié)體(多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體)問題,通常先取整體為研究對象,然后再根據(jù)要求的問題取某一個(gè)物體為研究對象. A B F 【例6】 如圖,傾角為α的斜面與水平面間、斜面與質(zhì)量為m的木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,木塊由靜止開始沿斜面加速下滑時(shí)斜面始終保持靜止。求水平面給斜面的摩擦力大小和方向。 【例7】如圖所示,mA=1kg,mB=2kg,A、B間靜摩擦力的最大值是5N,水平面光滑。用水平力F拉B,當(dāng)拉力大小分別是F=10N和F=20N時(shí),A、B的加速度各多大? 【例8】如圖所示,質(zhì)量為M的木箱放在水平面上,木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,開始時(shí)小球在桿的頂端,由靜止釋放后,小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的,即a=g,則小球在下滑的過程中,木箱對地面的壓力為多少? 命題意圖:考查對牛頓第二定律的理解運(yùn)用能力及靈活選取研究對象的能力.B級(jí)要求. 錯(cuò)解分析:(1)部分考生習(xí)慣于具有相同加速度連接體問題演練,對于“一動(dòng)一靜”連續(xù)體問題難以對其隔離,列出正確方程.(2)思維缺乏創(chuàng)新,對整體法列出的方程感到疑惑. 三、臨界問題 在某些物理情境中,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過程中,由于條件的變化,會(huì)出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接,兩種現(xiàn)象的分界,同時(shí)使某個(gè)物理量在特定狀態(tài)時(shí),具有最大值或最小值。這類問題稱為臨界問題。在解決臨界問題時(shí),進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,找出臨界狀態(tài)是解題的關(guān)鍵。 【例9】一個(gè)質(zhì)量為0.2 kg的小球用細(xì)線吊在傾角θ=53的斜面頂端,如圖,斜面靜止時(shí),球緊靠在斜面上,繩與斜面平行,不計(jì)摩擦,當(dāng)斜面以10 m/s2的加速度向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),求繩的拉力及斜面對小球的彈力. 命題意圖:考查對牛頓第二定律的理解應(yīng)用能力、分析推理能力及臨界條件的挖掘能力。 四、超重、失重和視重 1.超重現(xiàn)象:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ? 大于 物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。 產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有 向上 的加速度。與物體速度的大小和方向無關(guān)。 產(chǎn)生超重現(xiàn)象的原因:當(dāng)物體具有向上的加速度a(向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng))時(shí),支持物對物體的支持力(或懸掛物對物體的拉力)為F,由牛頓第二定律得 F-mg=ma 所以F=m(g+a)>mg 由牛頓第三定律知,物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ〧 ′>mg. 2.失重現(xiàn)象:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ? 小于 物體所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象。 產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有 向下 的加速度,與物體速度的大小和方向無關(guān). 產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因:當(dāng)物體具有向下的加速度a(向下加速運(yùn)動(dòng)或向上做減速運(yùn)動(dòng))時(shí),支持物對物體的支持力(或懸掛物對物體的拉力)為F。由牛頓第二定律 mg-F=ma,所以 F=m(g-a)<mg 由牛頓第三定律知,物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ〧 ′<mg. 完全失重現(xiàn)象:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài),叫做完全失重狀態(tài). 產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件:當(dāng)物體豎直向下的加速度等于重力加速度時(shí),就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象。 點(diǎn)評(píng):(1)在地球表面附近,無論物體處于什么狀態(tài),其本身的重力G=mg始終不變。超重時(shí),物體所受的拉力(或支持力)與重力的合力方向向上,測力計(jì)的示數(shù)大于物體的重力;失重時(shí),物體所受的拉力(或支持力)與重力的合力方向向下,測力計(jì)的示數(shù)小于物體的重力.可見,在失重、超重現(xiàn)象中,物體所受的重力始終不變,只是測力計(jì)的示數(shù)(又稱視重)發(fā)生了變化,好像物體的重量有所增大或減小。 (2)發(fā)生超重和失重現(xiàn)象,只決定于物體在豎直方向上的加速度。物體具有向上的加速度時(shí),處于超重狀態(tài);物體具有向下的加速度時(shí),處于失重狀態(tài);當(dāng)物體豎直向下的加速度為重力加速度時(shí),處于完全失重狀態(tài).超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。 3.應(yīng)用例析 【例10】質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)里,如果升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的絕對值為a,升降機(jī)底板對人的支持力F=mg+ma,則可能的情況是 ( ) A.升降機(jī)以加速度a向下加速運(yùn)動(dòng) B .升降機(jī)以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng) C.在向上運(yùn)動(dòng)中,以加速度a制動(dòng) D .在向下運(yùn)動(dòng)中,以加速度a制動(dòng) 【例11】下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)中,能在繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙中完成的是 A.用天平測量物體的質(zhì)量 B.用彈簧秤測物體的重力 C .用溫度計(jì)測艙內(nèi)的溫度 D.用水銀氣壓計(jì)測艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng) 五、針對訓(xùn)練: 1.如圖所示,質(zhì)量為M的框架放在水平地面上,一輕彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球上下振動(dòng)時(shí),框架始終沒有跳起。當(dāng)框架對地面壓力為零瞬間,小球的加速度大小為 A.g B. g C.0 D. g 2.如圖所示,A、B兩小球分別連在彈簧兩端,B端用細(xì)線固定在傾角為30的光滑斜面上,若不計(jì)彈簧質(zhì)量,在線被剪斷瞬間,A、B兩球的加速度分別為 A.都等于 B.和0 C.和0 D.0和 3..如圖,質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上,B與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡諧振動(dòng),振動(dòng)過程中A、B之間無相對運(yùn)動(dòng),設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí),A、B間摩擦力的大小等于 A.0 B.kx C.()kx D.()kx 4.質(zhì)量為 m的物塊B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,A的質(zhì)量為2 m與地面間的摩擦不計(jì)。在已知水平推力F的作用下,A、B做勻加速直線運(yùn)動(dòng),A對B的作用力為____________。 5.質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上,當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí),體重計(jì)的讀數(shù)是多少? (1)升降機(jī)勻速上升 (2)升降機(jī)以4 m/s2的加速度上升 (3)升降機(jī)以5 m/s2的加速度下降 (4)升降機(jī)以重力加速度g加速下降 (5)以加速度a=12 m/s2加速下降 6.(xx年廣東)A的質(zhì)量m1=4 m,B的質(zhì)量m2=m,斜面固定在水平地面上。開始時(shí)將B按在地面上不動(dòng),然后放手,讓A沿斜面下滑而B上升。A與斜面無摩擦,如圖,設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑s距離后,細(xì)線突然斷了。求B上升的最大高度H。 7.質(zhì)量為200 kg的物體,置于升降機(jī)內(nèi)的臺(tái)秤上,從靜止開始上升。運(yùn)動(dòng)過程中臺(tái)秤的示數(shù)F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,求升降機(jī)在7s鐘內(nèi)上升的高度(取g=10 m/s2) 8.空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知探測器質(zhì)量為1500Kg,發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力為恒力。探測器升空后發(fā)動(dòng)機(jī)因故障突然關(guān)閉,圖6是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時(shí)間變化的圖線,則由圖象可判斷該探測器在星球表面達(dá)到的最大高度Hm為多少m?發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力F為多少N? 參考答案: 1.D 2.D 3.D 4.N=(F+2μmg) 5.以人為研究對象,受重力和體重計(jì)的支持力F的作用,由牛頓第三定律知,人受到支持力跟人對體重計(jì)的壓力大小相等,所以體重計(jì)的讀數(shù)即為支持力的大小. (1)勻速上升時(shí),a=0,所以F-mg=0即F=mg=600 N (2)加速上升時(shí),a向上,取向上為正方向,則根據(jù)牛頓第二定律:F-mg=ma 所以F=mg+ma=m(g+a)=840 N (3)加速下降時(shí),a向下,取向下為正方向,根據(jù)牛頓第二定律:mg-F=ma 所以F=mg-ma=m(g-a)=300 N (4)以a=g加速下降時(shí),取向下為正,根據(jù)牛頓第二定律:mg-F=mg 故F=0,即完全失重 (5)以a=12 m/s2 加速下降,以向下為正,根據(jù)牛頓第二定律:F=mg-ma F=mg-ma=m(g-a)=-120 N負(fù)號(hào)表示人已離開體重計(jì),故此時(shí)體重計(jì)示數(shù)為0. 6.H=1.2 s 7.解析:在0~2s這段時(shí)間內(nèi)臺(tái)秤示數(shù)為3000N,即超重1000N,這時(shí)向上的加速度;在2~5s這段時(shí)間內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)為xx N,等于物體的重力,說明物體做勻速運(yùn)動(dòng);在5~7s這段時(shí)間內(nèi),臺(tái)秤的示數(shù)為F3=1000 N,比物重小1000N,即失重,這時(shí)物體做勻減速上升運(yùn)動(dòng),向下的加速度。畫出這三段時(shí)間內(nèi)的v - t圖線如圖所示,v - t圖線所圍成的面積值即表示上升的高度,由圖知上升高度為:h=50 m. 8.Hm=480m F= 11250 N 教學(xué)后記 整體法與隔離法,臨界問題是牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的重點(diǎn)也是難點(diǎn),高考也經(jīng)常出現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生正確理解掌握這些方法是關(guān)鍵,也為后面的復(fù)習(xí)打下基礎(chǔ)。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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