专题4：牛顿运动定律的综合应用.doc

牛顿运动定律的综合应用 【考纲解读】 掌握超重、失重的概念，会分析超重、失重的相关问题 学会分析临界与极值问题. 会进行力学多过程问题的分析． 【要点梳理】 超重与失重现象 概念 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情况． (2)产生条件：物体具有向上的加速度． 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情况． (2)产生条件：物体具有向下的加速度． 完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况称为完全失重现象． (2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下． 理解 超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)． 只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关． 尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态． 物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma. 【随堂练习】 如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长量为10 cm，运动时弹簧伸长量为9 cm，则升降机的运动状态可能是(g＝10 m/s2)(　　) A．以a＝1 m/s2的加速度加速上升 B．以a＝1 m/s2的加速度加速下降 C．以a＝9 m/s2的加速度减速上升 D．以a＝9 m/s2的加速度减速下降 解析　根据运动时弹簧伸长量为9 cm，小于静止时弹簧伸长量10 cm，可知升降机的加速度向下，则升降机的运动状态可能是以a＝1 m/s2的加速度加速下降，也可能是以a＝1 m/s2的加速度减速上升，故B正确． 答案　B （多选）如图所示是某同学站在力传感器上做下蹲——起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线．由图线可知该同学(　　) A．体重约为650 N B．做了两次下蹲——起立的动作 C．做了一次下蹲——起立的动作，且下蹲后约2 s起立 D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态 答案　AC 解析　做下蹲——起立的动作时，下蹲过程中先向下加速后向下减速，因此先处于失重状态后处于超重状态，D错误；由图线可知，第一次下蹲4 s末结束，到6 s末开始起立，所以A、C正确，B错误． 小结 超重和失重现象判断的“三”技巧 从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． 从加速度的角度判断，当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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态． 从速度变化的角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重． 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 答案　D 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． 下列说法中正确的是(　　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 答案　B 解析　当加速度有竖直向下的分量时，物体处于失重状态；当加速度有竖直向上的分量时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a＝g，为完全失重状态，所以B正确．而A、C、D中运动员均为平衡状态，F＝mg，既不超重也不失重． 如图所示，运动员“3 m跳板跳水”运动的过程可简化为：运动员走上跳板，将跳板从水平位置B压到最低点C，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中，跳板自身重力忽略不计，则下列说法正确的是(　　) A．运动员向下运动(B→C)的过程中，先失重后超重，对板的压力先减小后增大 B．运动员向下运动(B→C)的过程中，先失重后超重，对板的压力一直增大 C．运动员向上运动(C→B)的过程中，超重，对板的压力先增大后减小 D．运动员向上运动(C→B)的过程中，超重，对板的压力