3第三章 牛顿运动定律
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第三章牛顿运动定律
一、牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到外力迫使用权它改变这种状态为止。
考点1:一切物体都有惯性
考点2:力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
例1:根据牛顿运动定律,以下选项中正确的是()
A、人只有在静止的车厢内,竖直向上高高跳起后,才会落在四硒的原来位置
B、人在沿直线匀速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳的后方
C、人在沿直线加速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳的后方
D、人在沿直线减速前进的车厢内,竖直向上高高跳起后,将落在起跳的后方
答案:C
针对练习:如果你在直线行驶的汽车里做一个小实验,让手中的物块自由下落,那么物块将落在(空气阻力不计))()
A、原处
B、原处前
C、原处后
D、三种都可能
二、牛顿第二定律:物体的加速度a跟物体所爱的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同。数学公式表达式为ma
F=
合
考点1:在正交的方向上应用
确定坐标轴的技巧:一般以加速度方向为x轴,与加速度方向垂直的方为y轴则有:
考点2:运动学定律中的应用
一般以加速度a为桥梁,两条路径:(1)通过运动学求加速度,再求各力之间关系;
(2)通过各力关系求加速度,再求运动学各物理量。
方法:灵活应用隔离法各整体法求简单的连接体问题。
考点3:在生活中超重和失重中的应用
注意:(1)超重:加速度的方向向上;(2)失重:加速度方向向下
例1、匀速上升的升降机顶部悬有一轻质弹簧,弹簧下端挂有一小球。若升降机突然停止,在地面上的观察者看来,小球队在继续上升的过程中()
A、速度逐渐减小B、速度先增大后减小
C、加速度逐渐增大D、加速度逐渐减小
答案:AC
例2、质量为m的三角形木楔置于倾角为θ的固定斜面上,它与斜面间的动摩擦因数μ,一水平力F作用在木楔A的竖直平面上。在力F的推动下,木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动,如右图,则F的大小为()
A、
()
[]
θ
θ
ν
θ
cos
cos
sin+
+g
a
m
B、
()
()θ
μ
θ
θ
cos
cos
sin
-
-g
a
m
C、
()
[]
θ
μ
θ
θ
ν
θ
cos
cos
cos
sin
-
+
+g
a
m
D、
[]
()θ
μ
θ
θ
ν
θ
sin
cos
cos
(sin
+
+
+g
a
m
答案:{}
y
y
x
x
ma
F
ma
F或
;=
=
例2、跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板,另一端被吊板上的人拉住,如图所示,已知人的质量为70kg ,吊板的质量为10kg,绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计,取重力的加速度210s m g =。当人以440N的力拉绳时,人与吊板的加速度a 和人对吊板的压力F分别为( ) A、20.1s m a =,F=260N B、20.1s m a =,F=330N C、20.3s m a =,F=110N D、20.3s m a =,F=50N
答案:B
例3如右图,质量为80kg 的物体放在安装在小车上的水平磅秤上,小车沿斜面无摩擦地向下运动,现观察到物体到物体在磅秤上读数只有600N,则斜面的倾角为多少?物体对磅秤的静摩擦力为多少?
解:取小车、物体、磅秤这个整体为研究对象,受总重力
Mg 、斜面的支持力N ,由牛顿第二定律得,Ma Mg =θsin
得θsin g a =取物体为研究对象,爱力情况如图所。将加速度
a 沿水平和竖直方向分解,则有:
(1) (2)
N
静F 第二章 牛顿运动定律
专题五:超重与失重
一.重、难点分析
1.超重与失重
将物体悬挂在测力计下或放在水平台秤上,测力计(或台秤)的示数叫物体的视重。 物体处于平衡状态时,物体对水平支持物的压力(或悬绳拉力)大小等于物体重力。 当物体在竖直方向有向上加速度时,物体对支持物的压力(视重)大于重力,这种现象叫超重。
当物体在竖直方向有下的加速度时,物体对支持物压力(视重)小于重力,这种现象叫失重。当物体以竖直向下加速度g 运动时,物体对支持物为0,这种状态叫完全失重状态。
2.关于失重和超重的几点说明
(1
)无论物体处在失重或超重状态,物体的重力始终存在,且没有变化。发生变化是⎩⎨⎧==-==θθθθθ2sin sin cos sin cos mg ma N mg mg ma F 静
的是物体的视重。
(2)超重、失重状态与速度方向无关,只与加速度方向有关.
(3)在电梯中,当视重大于重力时,加速度向上,此时物体可能加速上升,也可能减速下降。当视重小于重力时,加速度向下,此时物体可能减速上升,也可能加速下降.
(4)沿斜面运动的物体也有超重和失重的现象。
(5)在竖直面内做圆周运动的物体及人造航天器在发射,回收和太空运行过程中,也会出现超重、失重现象。
二.例题解析
例1.原来做匀速运动的电梯的地板上,有一个被处于伸长状态的轻弹簧拉住,具有一定质量的木块A 静止在地板上,如图2-40所示。现发现木块突然被弹簧拉向右方,由此可以判断,以下说法正确的是( )
A .电梯可能向上做减速运动,木块处于失重状态
B .电梯一定向上做加速运动,木块处于超重状态
C .电梯可能向上做加速运动,木块处于超重状态
D .电梯一定具有向下的加速度,木块处于失重状态
分析:木块A 静止在匀速运动的电梯中,处于平衡状态,此时物体受到重力mg 、电梯地板的支持力N 、弹簧的弹力F 和地板对它的摩擦力f 。由于物体A 处于平衡状态,所以对A 应有:N=mg ,F=f 。
现发现木块突然被弹簧拉向右方,表明在此时木块所受弹簧的拉力大于它所受的摩擦力,原因是摩擦力变小了。又因摩擦力与正压力有关,摩擦力变小了,说明正压力变小了。
设物体随电梯运动的加速度为a ,以竖直向上为正方向,根据牛顿定律,有mg -N =ma 。 因N 变小,则必有a >0,即物体必具有竖直向下的加速度,所以此时电梯可能做向上的减速运动或向下的加速运动。
解答:本题的正确选项为A 和D 。
说明:(1)应该注意的是:超重 、失重并不是物体所受的重力失去了或超出了,而是作用在物体上的拉力或支持力减小或增大了。
(2)根据牛顿第二定律可知,超重、失重现象只与物体的加速度方向有关,而与物体的速度无关。只要物体的加速度竖直向上,则物体一定处于超重状态,此时物体可能是向上做加速运动,也可能是向下做减速运动;而只要物体的加速度竖直向下,则物体一定处于失重状态,此时物体可能是向下加速运动,也可能是向上做减速运动。
例2.将航天器从地面上发射升空,使它在太空中沿圆轨道绕地球运行。对于航天器,以下说法正确的是( )
A .航天器在升空的过程中处于超重状态。
B .放在航天器中的物体对地板的压力等于物体受到的万有引力.
C .在航天器沿圆轨道绕地球运动的过程中,航天器中的物体处于失重状态
D .在航天器沿圆轨道绕地球运动的过程中,在航天器中可以用天平测量物体的质量 分析:要分析航天器或其中的物体处于失重状态还是超重状态,需要从物体随航天器一起运动的加速度的情况入手进行研究。
在航天器升空的过程中,有向上的加速度,处于超重状态,因此选项A 正确,选项B 错误。
当航天器绕地球作匀速圆周运动时,地球对航天器的万有引力恰好提供航天器做匀速圆
图2-40