【小初高学习]2017-2018学年高中物理 第四章 牛顿运动定律 第6节 用牛顿运动定律解决问题(

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教育精品学习资源 第7节 用牛顿运动定律解决问题(二)

学习目标

核心提炼

1.掌握以自由落体为基础的竖直方向的运动学问题(竖直上抛、下抛) 3种状态——平衡、超重、失重

3种方法——图解法、分析法、正交分解法 2.理解共点力作用下物体平衡状态的概念，明确平衡条件，即F合＝0，会用平衡条件解决力学的平衡问题。

3.知道通过实验认识什么是超重和失重现象，知道产生超重和失重的条件。

一、共点力的平衡条件

阅读教材第87～88页“共点力的平衡条件”部分，知道平衡状态和平衡条件。

1．平衡状态：一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态。

2．平衡条件：F合＝0。

思维拓展

如图1所示：

图1

(1)著名景点——黄山飞来石独自静止于悬崖之上，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？

(2)高铁在水平轨道上匀速前进，它受哪些力作用？这些力大小、方向有何关系？它们的合力有何特点？

(3)图中的两个物体的运动状态在物理上叫作什么状态？

提示 (1)受重力和支持力、重力竖直向下、支持力竖直向上、二力等大、反向，合力为零。

(2)受重力、支持力、牵引力、阻力四个力，重力与支持力等大、反向，牵引力与阻力等大、反向，合力为零。

(3)平衡状态。

二、超重和失重

阅读教材第88～89页“超重和失重”部分，认识超重、失重及完全失重状态。

1．超重

(1)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。 教育精品学习资源

教育精品学习资源 (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。

2．失重

(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。

(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度。

3．完全失重

(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的状态。

(2)产生条件：a＝g，方向竖直向下。

思维判断

(1)超重就是物体受到的重力增加了。(×)

习题课 用牛顿运动规律解决几类典型问题

连接体问题

[要点归纳]

1．连接体

两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体。如几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆等连在一起。

2.处理连接体问题的方法

(1)整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法。不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的外力。

(2)隔离法：把系统中的各个部分(或某一部分)隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法。此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时要特别注意。

(3)整体法与隔离法的选用

求解各部分加速度都相同的连接体问题时，要优先考虑整体法；如果还需要求物体之间的作用力，再用隔离法。求解连接体问题时，随着研究对象的转移，往往两种方法交叉运用。一般的思路是先用其中一种方法求加速度，再用另一种方法求物体间的作用力或系统所受合力。无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析。

[精典示例]

[例1] 在水平地面上有两个彼此接触的物体A和B，它们的质量分别为m1和m2，与地面间的动摩擦因数均为μ，若用水平推力F作用于A物体，使A、B一起向前运动，如图1所示，求两物体间的相互作用力为多大？

图1

解析 以A、B整体为研究对象，其受力如图甲所示，由牛顿第二定律可得

F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a

所以a＝Fm1＋m2－μg

再以B物体为研究对象，其受力如图乙所示，由牛顿第二定律可得FAB－μm2g＝m2a 联立得两物体间的作用力FAB＝m2Fm1＋m2。

答案 m2Fm1＋m2

整体法和隔离法的选用原则

在解答连接体问题时，决不能把整体法和隔离法对立起来，多数情况下两种方法要配合使用。求各部分加速度相同的连接体的加速度或合力时，优先考虑整体法，如果还要求物体之间的作用力，再用隔离法。在实际应用中，应根据具体情况，灵活交替使用这两种方法，不应拘泥于固定的模式。无论运用整体法还是隔离法，解题的关键还是对研究对象进行正确的受力分析。

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1 第四章 6 用牛顿运动定律解决问题（一）

基础夯实

一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)

1．静止在光滑水平地面上的物体的质量为2kg，在水平恒力F推动下开始运动，4s末它的速度达到4m/s，则F的大小为导学号 1321411( A )

A．2N B．1N

C．4N D．8N

解析：在水平恒力F推动下物体做匀加速直线运动的加速度为a＝v－0t＝44m/s2＝1m/s2。由牛顿第二定律得F＝ma＝2×1N＝2N。

2．质量为m的金属盒获得大小为v0的初速度后在水平面上最多能滑行s距离，如果在盒中填满油泥，使它的总质量变为2m，再使其以v0初速度沿同一水平面滑行，则它滑行的最大距离为导学号 1321411( D )

A.s2 B．2s

C.s4 D．s

解析：设金属盒与水平面间的动摩擦因数为μ，未装油泥有－μmg＝ma ①

－v20＝2as ②

装满油泥后有：－μ2mg＝2m·a′ ③

－v20＝2a′·s′ ④

解①②③④可得：s′＝s

3．某物理兴趣小组用频闪照相机测小球在竖直上抛过程中受到的空气阻力。将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上抛出，用频闪照相机记录了全过程，图甲和图乙分别是上升过程和下降过程的频闪照片，O是运动的最高点。设小球所受阻力大小不变，则小球受到的阻力大小约为导学号 1321411( C )

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2 A.14mg B.13mg

C.12mg D．mg

解析：根据Δx＝aT2，推导可得上升阶段与下降阶段的加速度之比a上a下＝31，又根据牛顿第二定律，上升阶段mg＋f＝ma上，下降阶段mg－f＝ma下，由以上各式可得f＝12mg，选项C正确。

4．(安徽蚌埠2016～2017学年高一上学期检测)如图，在光滑地面上，水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M，木块质量是m，力大小是F，加速度大小是a，木块和小车之间动摩擦因数是μ，则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是导学号 1321411( BC )

第6节 用牛顿运动定律解决问题(一)

核心素养关键词 知识体系

1.如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学公式确定物体的运动情况．

2．如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定物体所受的力．

3．加速度是联系运动学公式和牛顿第二定律的桥梁．

4．解决动力学两类问题的关键是对物体进行正确的受力分析及运动情况分析.

一、两类动力学问题

1．从受力确定运动情况

如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况．

2．从运动情况确定受力

如果已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律就可以确定物体所受的力．

二、处理两类动力学问题的基本思路

受力情况正交分解合外力F牛顿第二定律加速度a运动学公式运动情况(x、v、t)

一、合作探究找规律

考点一 从受力确定运动情况

1．为什么加速度可以把受力和运动联系起来？

2．通常可以用哪些关系求物体的加速度？ 答：1.因为在牛顿第二定律中有加速度与力的关系，而在运动学公式中有加速度与运动参量的关系，所以加速度作为“桥梁”，把物体的受力与运动联系起来．

2．一是由运动学的关系(包括运动公式和运动图象)，通过初速度、末速度、时间，位移等物理量求加速度；二是通过对物体进行受力分析，对这些力进行力的合成或正交分解等处理后，根据牛顿第二定律列方程求解加速度．前者是运动学的方法，后者是动力学的方法．

考点二 从运动情况确定受力

一位同学通过电视机观看火箭发射的情景，他听到现场指挥倒计时结束发出“点火”命令后，立刻用秒表计时，测得火箭底部通过发射架顶端的时间是4.8 s，他想算出火箭受到的推力，试分析还要知道哪些条件？不计空气阻力．

答：根据牛顿第二定律F－mg＝ma，若想求得推力F，需知火箭的质量和加速度，火箭的加速度可以根据运动学公式x＝12at2求得，即需要知道发射架的高度x和火箭通过发射架的时间t，综上所述除了时间t已经测得外，只需要知道火箭的质量和发射架的高度，就可估算出火箭受到的推力．