第9讲　牛顿运动定律的综合应用（解析版）.docxVIP

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第9讲牛顿运动定律的综合应用

——划重点之精细讲义系列

考点一超重和失重问题

1．超重和失重

(1)视重

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称为视重．

(2)超重、失重和完全失重的比较

超重

失重

完全失重

概念

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

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

物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象

产生条件

物体的加速度方向竖直向上

物体的加速度方向竖直向下

物体的加速度方向竖直向下，大小a＝g

运动状态

加速上升或减速下降

加速下降或减速上升

以a＝g加速下降或减速上升

原理方程

F－mg＝ma

F＝m(g＋a)

mg－F＝ma

F＝m(g－a)

mg－F＝ma

F＝0

1．不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”转变．

2．在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消逝．

3．尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有重量，物体就会处于超重或失重状态．

4．尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会消灭超重或失重状态．

【典例1】关于超重和失重现象，下列描述中正确的是()

A．电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态

B．磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上的乘客处于超重状态

C．荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状态

D．“神舟”飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞船内的宇航员处于完全失重状态

解析：选D.物体是否超重或失重取决于加速度方向，当加速度向上时物体处于超重状态，当加速度向下时物体处于失重状态，当加速度向下且大小等于重力加速度时物体处于完全失重状态．电梯正在减速上升，加速度向下，乘客失重，选项A错误；列车加速时加速度水平向前，乘客既不超重也不失重，选项B错误；荡秋千到最低位置时加速度向上，人处于超重状态，选项C错误；飞船绕地球做匀速圆周运动时，其加速度等于飞船所在位置的重力加速度，宇航员处于完全失重状态，选项D正确．

【典例2】(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()

A．t＝2s时最大 B．t＝2s时最小

C．t＝8.5s时最大 D．t＝8.5s时最小

解析：选AD.人受重力mg和支持力FN的作用，由牛顿其次定律得FN－mg＝ma.由牛顿第三定律得人对地板的压力FN′＝FN＝mg＋ma.当t＝2s时a有最大值，FN′最大；当t＝8.5s时，a有最小值，FN′最小，选项A、D正确．

【典例3】如图所示是我国首次立式风洞跳伞试验，风洞喷出竖直向上的气流将试验者加速向上“托起”．此过程中()

A．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等

B．人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力

C．人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小

D．人被向上“托起”时处于失重状态

解析：选A.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力为作用力和反作用力，故大小相等，A项正确；人受到气流的力和人对气流的力是作用力和反作用力，B项错误；人被加速向上托起，则人受到气流的力大于人受到的重力，C项错误；人有向上的加速度，故人被向上“托起”时处于超重状态，D项错误．

【典例4】如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是()

A．在上升和下降过程中A对B的压力都肯定为零

B．上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力

C．下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力

D．在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力

解析：选A.把容器B竖直上抛，物体处于完全失重状态，在上升和下降过程中A对B的压力都肯定为零，选项A正确．

考点二连接体问题

1．处理连接体问题常用的方法为整体法和隔离法．

2.整体法和隔离法

(1)整体法

当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的全部物体看成一个整体，分析其受力和运动状况，运用牛顿其次定律对整体列方程求解的方法．

(2)隔离法

当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动状况，再用牛顿其次定律对隔离出来的物体列方程求解的方法．

(3)外力和内力

假如以物体系统为争辩对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力．应用牛顿其次定律列方程时不考虑内力；假如把某物体隔离出来作为争辩对象，则内力将转换为隔离体的