高考物理专题突破（鲁科版）两类动力学问题

欢迎进入物理课堂 1 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律确定了运动和力的关系 使我们能够把物体的情况与情况联系起来 应用牛顿第二定律解决的动力学问题主要有两大类 1 已知物体的受力情况 求物体的情况 2 已知物体的运动情况 求物体的情况 运动 受力 运动 受力 2 超重 1 物体对水平支持物的压力 或对竖直悬线的拉力 物体所受重力的情况 称为超重现象 2 产生超重现象的条件 物体具有的加速度 与物体的大小和方向无关 3 失重 1 物体对水平支持物的压力 或对竖直悬线的拉力 物体所受重力的情况 称为失重现象 2 产生失重现象的条件 物体具有的加速度 与物体的大小和方向无关 大于 向上 速度 小于 向下 速度 4 完全失重 1 完全失重现象 物体对水平支持物的压力 或对竖直悬线的拉力 等于的状态 2 产生完全失重现象的条件 当物体竖直向下的加速度等于时 就产生完全失重现象 零 重力加速度 考点一牛顿第二定律的应用 1 解决两类动力学问题 技巧提示 1 无论是哪种情况 联系力和运动的 桥梁 都是加速度 2 物体的运动情况由受力状况及物体运动的初始条件共同决定 2 解决连接体问题利用牛顿第二定律处理连接体问题时常用的方法是整体法与隔离法 1 整体法 当系统中各物体的加速度相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于各物体的质量之和 当整体受到的外力F已知时 可用牛顿第二定律求出整体的加速度 这种处理问题的思维方法叫做整体法 2 隔离法 从研究的方便出发 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 进行受力分析 依据牛顿第二定律列方程 这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法 技巧提示 1 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的桥梁作用 寻找加速度与未知量的关系 利用运动学规律 牛顿第二定律和力的运算法则列式求解 2 处理连接体问题 整体法与隔离法往往交叉使用 一般的思路是先用整体法求加速度 再用隔离法求物体间的作用力 案例1 2009 安徽理综 在2008年北京残奥会开幕式上 运动员手拉绳索向上攀登 最终点燃了主火炬 体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神 为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用 可将过程简化 一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮 一端挂一吊椅 另一端被坐在吊椅上的运动员拉住 如图甲所示 设运动员的质量为65kg 吊椅的质量为15kg 不计定滑轮与绳子间的摩擦 重力加速度g取10m s2 当运动员与吊椅一起正以加速度a 1m s2上升时 试求 1 运动员竖直向下拉绳的力 2 运动员对吊椅的压力 解析 解法1 1 设运动员受到绳向上的拉力为F 由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等 吊椅受到绳的拉力也是F 对运动员和吊椅整体进行受力分析如图乙所示 则有 2F m人 m椅 g m人 m椅 a F 440N 由牛顿第三定律 运动员竖直向下拉绳的力F 440N 2 设吊椅对运动员的支持力为N 对运动员进行受力分析如图丙所示 则有 F N m人g m人a N 275N 由牛顿第三定律 运动员对吊椅的压力也为275N 解法2 设运动员和吊椅的质量分别为M和m 运动员竖直向下的拉力为F 对吊椅的压力大小为N 根据牛顿第三定律 绳对运动员的拉力大小为F 吊椅对运动员的支持力为N 分别以运动员和吊椅为研究对象 根据牛顿第二定律F N Mg Ma F N mg ma 由 得F 440N N 275N 答案 1 440N 2 275N 即时巩固1 如图所示 两个质量分别为m1 2kg m2 3kg的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质弹簧秤连接 两个大小分别为F1 30N F2 20N的水平拉力分别作用在m1 m2上 则 A 弹簧秤的示数是10NB 弹簧秤的示数是50NC 在突然撤去F2的瞬间 弹簧秤的示数不变D 在突然撤去F1的瞬间 m1的加速度不变 解析 设弹簧的弹力为T 加速度为a 对系统 F1 F2 m1 m2 a 对m1 F1 T m1a 联立两式解得 a 2m s2 T 26N 故A B两项都错误 在突然撤去F2的瞬间 由于弹簧秤两端都有物体 而物体的位移不能发生突变 所以弹簧的长度在撤去F2的瞬间没变化 弹簧上的弹力不变 故C项正确 若突然撤去F1 物体m1的合外力方向向左 而没撤去F1时 合外力方向向右 所以m1的加速度发生变化 故D项错误 答案 C 考点二对超重 失重 完全失重现象的正确理解1 3种情况产生的条件仅与加速度的方向有关 而与物体的速度大小和方向无关 超重 不能理解成重力增加了 失重 不能理解成重力减小了 完全失重 不能理解成物体的重力消失了 物体在这3种情况下重力都是不变的 2 根据运动情况判断超重 失重 案例2 2010 浙江理综 如图所示 A B两物体叠放在一起 以相同的初速度上抛 不计空气阻力 下列说法正确的是 A 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B 上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 解析 对于A B整体只受重力作用 做竖直上抛运动 处于完全失重状态 不论上升还是下降过程 A对B均无压力 只有A项正确 答案 A 即时巩固2 2011届 深圳测试 如图所示 轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上 弹簧下端悬挂一个小铁球 在电梯运行时 乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小 这一现象表明 A 电梯一定是在下降B 电梯可能是在上升C 电梯的加速度方向一定是向上D 乘客一定处在超重状态 解析 电梯静止时 弹簧的拉力和重力相等 现在 弹簧的伸长量变小 则弹簧的拉力减小 小铁球的合力方向向下 加速度向下 小铁球处于失重状态 但是电梯的运动方向可能向上也可能向下 故选B 答案 B 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全