第3章 运和力 第3讲 牛顿运动定律的应用.doc

第3讲 牛顿运动定律的应用 ★考情直播 1．考纲解读 考纲内容 能力要求 考向定位 1.牛顿定律的应用 2.超重与失重 3.力学单位制 1.能利用牛顿第二定律求解已知受力求运动和已知运动求受力的两类动力学问题 2.了解超重、失重现象，掌握超重、失重、完全失重的本质 3.了解基本单位和导出单位，了解国际单位制 牛顿第二定律的应用在近几年高考中出现的频率较高，属于Ⅱ级要求，主要涉及到两种典型的动力学问题，特别是传送带、相对滑动的系统、弹簧等问题更是命题的重点.这些问题都能很好的考查考试的思维能力和综合分析能力. 考点一 已知受力求运动 [特别提醒] 已知物体的受力情况求物体运动情况：首先要确定研究对象，对物体进行受力分析，作出受力图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据牛顿第二定律求加速度a，再根据运动学公式求运动中的某一物理量. [例1]如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A、B相连，细绳处于伸直状态，物块A和B的质量分别为mA=8kg和mB=2kg，物块A与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1，物块B距地面的高度h=0.15m.桌面上部分的绳足够长.现将物块B从h高处由静止释放，直到A停止运动.求A在水平桌面上运动的时间.（g=10m/s2） [解析]对B研究，由牛顿第二定律得mBg-T=mBa1 同理，对A：T-f=mAa1 代入数值解得 B做匀加速直线运； 解得 B落地后，A在摩擦力作用下做匀减速运动 ； 解得： [方法技巧] 本题特别应注意研究对象和研究过程的选取，在B着地之前，B处于失重状态，千万不可认为A所受绳子的拉力和B的重力相等.当然B着地之前，我们也可以把A、B视为一整体，根据牛顿第二定律求加速度，同学们不妨一试. 考点二 已知运动求受力 [特别提醒] 已知物体的运动情况求受力情况：也是首先要确定研究对象，进行受力分析，画出受力示意图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据运动学公式求加速度，再根据牛顿第二定律求力，可以看出，这两种类型的问题的前几个步骤是相同的，最后两个步骤颠倒顺序即可. [例2]某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ内高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算：　（1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样?　（2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２）　（3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位?　（注：飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅连为一体）解析：（1）飞机原先是水平飞行的，由于垂直气流的作用，飞机在竖直方向上的运动可看成初速度为零的匀加速直线运动，根据　ｈ＝（1／2）ａｔ２，得ａ＝2ｈ／ｔ２，代入ｈ＝1700ｍ，ｔ＝10ｓ，得　ａ＝（2×1700／10２）（ｍ／ｓ２）＝34ｍ／ｓ２，方向竖直向下．　（2）飞机在向下做加速运动的过程中，若乘客已系好安全带，使机上乘客产生加速度的力是向下重力和安全带拉力的合力．设乘客质量为ｍ，安全带提供的竖直向下拉力为Ｆ，根据牛顿第二定律　Ｆ＋ｍｇ＝ｍａ， 得安全带拉力Ｆ＝ｍ（ａ－ｇ）＝ｍ（34－10）Ｎ＝24ｍ（Ｎ） ∴　安全带提供的拉力相当于乘客体重的倍数ｎ＝Ｆ／ｍｇ＝2．4（倍） 　（3）若乘客未系安全带，飞机向下的加速度为34ｍ／ｓ２，人向下加速度为10ｍ／ｓ２ 飞机向下的加速度大于人的加速度，所以人对飞机将向上运动，会使头部受到严重伤害．[方法技巧]已知运动求受力，关键仍然是对研究对象的正确的受力分析，只不过是先根据运动学公式求加速度，再根据牛顿第二定律求力罢了. 考点三 超重与失重 1．超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的情况称为超重现象.当物体具有 的加速度时（向上加速运动或向下减速运动），物体处于超重状态. 2．失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的情况称为失重现象.当物体具有 的加速度时（向上减速运动或向下加速运动），物体处于失重状态. 3．完全失重：当物体向下的加速度为g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于 ，这种状态称为完全失重. [特别提醒]：物体处于失重状态还是超重状态，仅由加速度的方向决定，而与物体的速度方向无关.无论物体处于超重还是失重状态，物体本身的重力并未发生改变.物体处于完全失重