第ⅱ单元 运用牛顿运动定律解决实际问题

第Ⅱ单元 运用牛顿运动定律解决实际问题 巩固基础 1.动力学的两类基本问题 应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类：一类是已知受力情况求运动情况；另一类是已知运动情况求受力情况.在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁，受力分析是解决问题的关键. 2.超重和失重 （1）在平衡状态时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大小等于物体的重力. （2）当物体的加速度向上时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体的重力，此现象称为超重现象. （3）当物体的加速度向下时，物体对水平支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体的重力，此现象称为失重现象.特别的，当物体向下的加速度为g时，物体对支持物的压力为零，这种状态称为完全失重状态. 3.动力学问题的一般解题步骤 （1）确定研究对象.所选择的研究对象可以是单一的物体，也可以是多个相互作用的物体所构成的系统，同一题目中可根据需要先后选取不同的研究对象. （2）分析研究对象的受力情况和运动情况. （3）根据牛顿第二定律和运动学公式列方程.由于所用的方程均为矢量方程，因此在列方程的过程中要特别注意各矢量的方向.一般情况下均取合外力的方向为正方向，分别用正负号表示式中各矢量的方向，将矢量运算转化为代数运算. （4）代入已知量求解. 把握要点 考点一 对超重、失重的理解 (1)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化. (2)发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向. (3)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、单摆停摆、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等. 考点二 运用牛顿运动定律解题的主要方法 常用的解题方法有：理想实验法、控制变量法、整体法与隔离法、正交分解法、数学解析法、图象法及临界条件判断法等. 训练思维 【例1】(2005北京春季高考)如图3-2-1所示，一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下列几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则( ) 图3-2-1 A.容器自由下落时，小孔向下漏水 B.将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水 C.将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水 D.将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水 解析：容器被抛出后或自由下落过程中，容器及内部的水均处于完全失重状态，水不产生压强，小孔的上下方压强相等，所以水不会向下流出，选项D正确. 答案：D 点评：在完全失重状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如液体柱不再产生压强等. 【例2】 如图3-2-2所示，光滑斜面上质量相等的两木块A、B用一轻弹簧相连接，整个系统处于平衡状态，B木块由挡板C挡住.现用一沿斜面向上的拉力F拉动木块A，使木块A沿斜面向上做匀加速直线运动.研究从力F刚作用在A木块的瞬间到木块B刚离开挡板的瞬间这一过程，并且选定该过程中木块A的起点位置为坐标原点，则如图3-2-3所示图象中能表示力F和木块A的位移x之间关系的是（ ） 图3-2-2 图3-2-3 解析：根据题意，设木块A由初位置运动的位移为x，且此时弹簧的形变量为Δx,由几何关系得Δx=-x ① 由牛顿定律得F-mgsinθ+kΔx=ma ② 整理①②有F=ma+kx,可见选项A正确. 答案：A 点评：弄清弹簧由初始的压缩状态改变成后来的伸长状态，确定出初始时F不为零可排除B选项.且拉力F应该是一直在增大，和题意选初位置为位移起始点容易排除C、D选项.可见有时利用排除法可提高解选择题的效率. 【例3】(2005东北三校第一次联合考试)如图3-2-4所示，A、B两条直线表示在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA、mB的两物体得出的加速度a与力F之间的关系图象，分析图象可知下列说 ... ...