广东省高考物理一轮复习-第三章-第三讲《牛顿运动定律的综合应用》课件-新人教版.ppt
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1、一、超重与失重一、超重与失重1视重:视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,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叫做视重,其大小等于测力计弹簧测力计或台秤的示数叫做视重,其大小等于测力计 所受物体的所受物体的 或台秤所受物体的或台秤所受物体的 2超重、失重与完全失重超重、失重与完全失重拉力拉力压力压力超重超重失重失重完全失重完全失重定定义义物体对支持物的物体对支持物的压力压力(或对悬挂物或对悬挂物的拉力的拉力)大于物体大于物体所受重力的现象所受重力的现象物体对支持物的物体对支持物的压力压力(或对悬挂物或对悬挂物的拉力的拉力)小于物体小于物体所受重力的现象所受
2、重力的现象物体对支持物的物体对支持物的压力压力(或对悬挂物或对悬挂物的拉力的拉力)等于零的等于零的状态状态产产生生条条件件物体有向上的加物体有向上的加速度速度物体有向下的加物体有向下的加速度速度ag,方向向下,方向向下视视重重Fm(ga)Fm(ga)F0二、整体法与隔离法二、整体法与隔离法1整体法:整体法:当系统中各物体的当系统中各物体的 相同时,我们可以把相同时,我们可以把 系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等于各 物体的物体的 当整体受到的外力当整体受到的外力F已知时,可用已知时,可用 求出整体的加速度,这种处理问题的思维方法叫求
3、出整体的加速度,这种处理问题的思维方法叫 做整体法做整体法加速度加速度质量之和质量之和第二定律第二定律牛顿牛顿2隔离法:隔离法:从研究的方便出发,当求系统内物体间从研究的方便出发,当求系统内物体间 时,常把某个物体从系统中时,常把某个物体从系统中“隔离隔离”出来出来 进行受力分析,依据牛顿第二定律列方程,这种处理连进行受力分析,依据牛顿第二定律列方程,这种处理连 接体问题的思维方法叫做隔离法接体问题的思维方法叫做隔离法相互相互 作用的内力作用的内力3外力和内力外力和内力 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
4、用力,这些力是该系统受到的 ,而系统内各物体间,而系统内各物体间 的相互作用力为的相互作用力为 应用牛顿第二定律列方程时不考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,则虑内力如果把某物体隔离出来作为研究对象,则 将转换为隔离体的将转换为隔离体的 外力外力内力内力内力内力外力外力1当物体处于超重和失重状态时,物体受到的重力并没当物体处于超重和失重状态时,物体受到的重力并没 有变化所谓有变化所谓“超超”和和“失失”,是指视重,是指视重,“超超”和和 “失失”的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的 加速度加速度2物体是处于超重状态
5、还是失重状态,不在于物体向上物体是处于超重状态还是失重状态,不在于物体向上 运动还是向下运动,而是取决于加速度方向是向上还运动还是向下运动,而是取决于加速度方向是向上还 是向下是向下3完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动,只要物体具完全失重状态不仅仅只限于自由落体运动,只要物体具 有竖直向下的等于有竖直向下的等于g的加速度就处于完全失重状态例的加速度就处于完全失重状态例 如:不计空气阻力的各种抛体运动,环绕地球做匀速圆如:不计空气阻力的各种抛体运动,环绕地球做匀速圆 周运动的卫星等,都处于完全失重状态周运动的卫星等,都处于完全失重状态 在完全失重的状态下,由于重力产生的一切现象都不存在完全失重
6、的状态下,由于重力产生的一切现象都不存 在了例如,物体对水平支持面没有压力,对竖直悬线在了例如,物体对水平支持面没有压力,对竖直悬线 没有拉力,不能用天平测物体的质量,液柱不产生压没有拉力,不能用天平测物体的质量,液柱不产生压 强,在液体中的物体不受浮力等等强,在液体中的物体不受浮力等等1由物体处于失重或超重状态,可判断加速度的方向为由物体处于失重或超重状态,可判断加速度的方向为 向下或向上,但并不能确定运动物体的速度方向向下或向上,但并不能确定运动物体的速度方向2当物体出现超重或失重时,物体的加速度不一定沿竖当物体出现超重或失重时,物体的加速度不一定沿竖 直方向,但加速度一定有竖直方向的分量
7、直方向,但加速度一定有竖直方向的分量1(2010山师附中模拟山师附中模拟)下列关于超重、失重现象的描述下列关于超重、失重现象的描述 中,正确的是中,正确的是 ()A荡秋千时当秋千摆到最低位置时,人处于失重荡秋千时当秋千摆到最低位置时,人处于失重 状态状态 B列车在水平直轨道上加速行驶,车上的人处于超列车在水平直轨道上加速行驶,车上的人处于超 重状态重状态 C在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,因在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,因 为这时候宇航员不受重力了为这时候宇航员不受重力了 D电梯正在减速下降,人在电梯中处于超重状态电梯正在减速下降,人在电梯中处于超重状态解析:解析:当秋千摆到
8、最低点时,人有向上的向心加速度,当秋千摆到最低点时,人有向上的向心加速度,处于超重状态,处于超重状态,A错;列车在水平直轨道上加速行驶,在错;列车在水平直轨道上加速行驶,在竖直方向没有加速度,因此车上的人不超重也不失重,竖直方向没有加速度,因此车上的人不超重也不失重,B错;在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,但仍错;在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态,但仍有重力作用,有重力作用,C错;电梯向下减速时,加速度的方向竖直错;电梯向下减速时,加速度的方向竖直向上,因此,人在电梯中处于超重状态,向上,因此,人在电梯中处于超重状态,D正确正确答案:答案:D1选取隔离法与整体法的原则选取隔离法与整
9、体法的原则(1)隔离法的选取原则:若连接体内各物体的加速度不相隔离法的选取原则:若连接体内各物体的加速度不相 同,且需要求物体之间的作用力,就需要把物体从系同,且需要求物体之间的作用力,就需要把物体从系 统中隔离出来,将内力转化为外力,分析物体的受力统中隔离出来,将内力转化为外力,分析物体的受力 情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列方程求情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列方程求 解隔离法是受力分析的基础,应重点掌握解隔离法是受力分析的基础,应重点掌握(2)整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度 (主要指大小主要指大小),且
10、不需要求物体之间的作用力,就可以把,且不需要求物体之间的作用力,就可以把 它们看成一个整体它们看成一个整体(当成一个质点当成一个质点)来分析整体受到的外来分析整体受到的外 力,应用牛顿第二定律求出加速度力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)(3)整体法、隔离法交替运用的原则:若连接体内各物体具有整体法、隔离法交替运用的原则: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,可以先用整体相同的加速度,且要求物体之间的作用力,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用牛
11、顿第二定律求作用力即“先整体求加速度,后隔离先整体求加速度,后隔离 求内力求内力”2涉及隔离法与整体法的具体问题涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题若要求绳的拉力,一般都必须采用隔涉及滑轮的问题若要求绳的拉力,一般都必须采用隔 离法这类问题中一般都忽略绳、滑轮的重力和摩擦力,离法这类问题中一般都忽略绳、滑轮的重力和摩擦力,且滑轮大小不计若绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加且滑轮大小不计若绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加 速度方向不同,但大小相同,也可以先整体求速度方向不同,但大小相同,也可以先整体求a的大小,的大小,再隔离求再隔离求FT.(2)固定在斜面上的连接体问题这类问题一般多是
12、连接体固定在斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体 (系统系统)各物体保持相对静止,即具有相同的加速度解题各物体保持相对静止,即具有相同的加速度解题 时,一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要时,一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要 考虑矢量正交分解越少越好的原则,或者正交分解力,或考虑矢量正交分解越少越好的原则,或者正交分解力,或 者正交分解加速度者正交分解加速度(3)斜面体斜面体(或称为劈形物体、楔形物体或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组与在斜面体上物体组 成的连接体成的连接体(系统系统)的问题这类问题一般为物体与斜面体的问题这类问题一般为物体与斜面体 的加速度不
13、同,其中最多的是物体具有加速度,而斜面体的加速度不同,其中最多的是物体具有加速度,而斜面体 静止的情况解题时,可采用隔离法,但是相当麻烦,因静止的情况解题时,可采用隔离法,但是相当麻烦,因 涉及的力过多如果问题不涉及物体与斜面体的相互作涉及的力过多如果问题不涉及物体与斜面体的相互作 用,则采用整体法用牛顿第二定律求解用,则采用整体法用牛顿第二定律求解2(2010合肥月考合肥月考)如图如图331所示,在光滑水平面所示,在光滑水平面 上有两个质量分别为上有两个质量分别为m1和和m2的物体的物体A、B,m1 m2,A、B间水平连接着一轻质弹簧测力计若用间水平连接着一轻质弹簧测力计若用 大小为大小为F
14、的水平力向右拉的水平力向右拉B,稳定后,稳定后B的加速度大小的加速度大小 为为a1,弹簧测力计示数为,弹簧测力计示数为F1;如果改用大小为;如果改用大小为F的水的水 平力向左拉平力向左拉A,稳定后,稳定后A的加速度大小为的加速度大小为a2,弹簧测,弹簧测 力计示数为力计示数为F2.则以下关系式正确的是则以下关系式正确的是 ()图图331Aa1a2,F1F2Ba1a2,F1F2Ca1a2,F1F2 Da1a2,F1F2解析:解析:以整体为研究对象,由牛顿第二定律得:以整体为研究对象,由牛顿第二定律得:F(m1m2)a1(m1m2)a2所以:所以:a1a2向右拉向右拉B时,对时,对A分析:分析:F
15、1m1a1向左拉向左拉A时,对时,对B分析:分析:F2m2a2因因m1m2所以所以F1F2.A项正确项正确答案:答案:A 一质量为一质量为m40 kg的小孩站在电梯内的体的小孩站在电梯内的体重计上电梯从重计上电梯从t0时刻由静止开始上升,在时刻由静止开始上升,在0到到6 s内体内体重计示数重计示数F的变化如图的变化如图332所示试问:在这段时间所示试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?内电梯上升的高度是多少?(取重力加速度取重力加速度g10 m/s2)图图332思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下几点:解答本题时应注意以下几点:(1)体重计的示数大小为小孩受到的支持力的大小;体重计的示数大小
16、为小孩受到的支持力的大小;(2)根据体重计示数与重力根据体重计示数与重力mg的大小关系确定小孩处于超的大小关系确定小孩处于超重状态还是失重状态,从而确定加速度的方向;重状态还是失重状态,从而确定加速度的方向;(3)由牛顿第二定律求出各段时间内的加速度;由牛顿第二定律求出各段时间内的加速度;(4)电梯上升的高度为三段时间内的位移和电梯上升的高度为三段时间内的位移和课堂笔记课堂笔记由题图可知,在由题图可知,在t0到到t12 s的时间内,体重的时间内,体重计的示数大于计的示数大于mg,故电梯应做向上的加速运动设在这段,故电梯应做向上的加速运动设在这段时间内体重计作用于小孩的力为时间内体重计作用于小孩
17、的力为F1,电梯及小孩的加速度,电梯及小孩的加速度为为a1,由牛顿第二定律,得,由牛顿第二定律,得F1mgma1在这段时间内电梯上升的高度在这段时间内电梯上升的高度h1在在t1到到t25 s的时间内,体重计的示数等于的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应,故电梯应做匀速上升运动,速度为做匀速上升运动,速度为t1时刻电梯的速度,即时刻电梯的速度,即v1a1t1 在这段时间内电梯上升的高度在这段时间内电梯上升的高度h2v1(t2t1)在在t2到到t36 s的时间内,体重计的示数小于的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯应,故电梯应做向上的减速运动设在这段时间内体重计作用于小孩的做向上的减速运动设
18、在这段时间内体重计作用于小孩的力为力为F2,电梯及小孩的加速度为,电梯及小孩的加速度为a2,由牛顿第二定律得,由牛顿第二定律得mgF2ma2 在这段时间内电梯上升的高度在这段时间内电梯上升的高度h3v1(t3t2)a2(t3t2)2 电梯上升的总高度电梯上升的总高度hh1h2h3 由以上各式,利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据,由以上各式,利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据,解得解得h9 m.答案答案9 m(1)认真分析图象,从中获取相关信息认真分析图象,从中获取相关信息(2)抓好超重、失重的基本规律抓好超重、失重的基本规律 (2010盐城模拟盐城模拟)如图如图333所示,固定在水所示,固
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