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1、专题三牛顿运动定律的综合应用一编稿人：陈瑜 审稿人：胡胜林考纲解读 1.掌握超重、失重的概念，会分析有关超重、失重的问题2.学会分析临界与极值问题【知识梳理】考点一超重、失重【基本内容】1超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的情况(2)产生条件：物体具有 的加速度2失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的情况(2)产生条件：物体具有 的加速度3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 的情况称为完全失重现象(2)产生条件：物体的加速度ag，方向 向下【方法指导】1超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重
2、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)2从加速度的角度判断，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3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【例1】在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作，传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是 ()解析该同学下蹲过程中，其加速度方
3、向先向下后向上，故先失重后超重，故选项D正确 答案D【训练1】1对超重和失重的理解关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A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考点二动力学中的临界极值问题分析【基本知识】1当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点，这个转折点所对应的状态叫做临界状态；在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件用变化的观点正确分析物体的受力情况、运动状态变化情况，同时抓住满足临界值的
4、条件是求解此类问题的关键2临界或极值条件的标志(1)有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点；(2)若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态；(3)若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点；(4)若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是要求收尾加速度或收尾速度【方法指导】动力学中的典型临界条件1接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力FN0.2相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时
5、，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值3绳子断裂与松驰的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松驰的临界条件是：FT0.4加速度变化时，速度达到最大的临界条件：当加速度变化为a0时例2如图4所示，质量为m1 kg的物块放在倾角为37的斜面体上，斜面体质量为M2 kg，斜面体与物块间的动摩擦因数为0.2，地面光滑，现对斜面体施一水平推力F，要使物块m相对斜面静止， 图4试确定推力F的取值范围(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)审题指导此题有两个临界条件：当推力F较小时，物块有相对斜面向
6、下运动的可能性，此时物块受到的摩擦力沿斜面向上；当推力F较大时，物块有相对斜面向上运动的可能性，此时物块受到的摩擦力沿斜面向下找准临界状态是求解此题的关键解析(1)设物块处于相对斜面向下滑动的临界状态时的推力为F1，此时物块受力分析如图所示，取加速度的方向为x轴正方向对物块，水平方向有FNsin FNcos ma1竖直方向有FNcos FNsin mg0 对M、m整体有F1(Mm)a1代入数值得：a14.8 m/s2，F114.4 N(2)设物块处于相对斜面向上滑动的临界状态时的推力为F2，对物块受力分析如图，在水平方向有FNsin FNcos ma2竖直方向有FNcos FNsin mg0对
7、整体有F2(Mm)a2 代入数值得a211.2 m/s2，F233.6 N综上所述可知推力F的取值范围为：14.4 NF33.6 N 答案14.4 NF33.6 N突破训练2如图5所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为mA6 kg，mB2 kg，A、B之间的动摩擦因数0.2，开始时F10 N，此后逐渐增加，在增大到45 N的过程中，则()A当拉力F12 N时，物体均保持静止状态B两物体开始没有相对运动，当拉力超过12 N时，开始相对运动C两物体从受力开始就有相对运动 D两物体始终没有相对运动跟踪训练1有关超重和失重，以下说法中正确的是()A汽车驶过拱桥顶端时属于超重现
8、象 B竖直上抛的木箱中的物体处于完全失重状态C在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机必定处于下降过程D站在月球表面的人处于失重状态2伦敦第三十届夏季奥运会于北京时间2012年7月28日开幕，关于各项体育运动的解释，下列说法正确的是()A蹦床运动员在空中上升到最高点时处于超重状态 B跳高运动员在越杆时处于平衡状态C举重运动员在举铃过头停在最高点时，铃处于平衡状态D跳远运动员助跑是为了增加自己的惯性，以便跳得更3如图14所示，长木板放置在水平面上，一小物块置于长木板的中央，长木板和物块的质量均为m，物块与木板间的动摩擦因数为，木板与水平面间的动摩擦因数为，已知最大静摩擦力与滑动摩擦力大小
9、相等，重力加速度为g，现对物块施加一水平向右的拉力F，则木板加速度大小a可能是()Aag Ba Ca Da4如图10所示，质量M8 kg的小车放在光滑的水平面上，在小车左端加一水平推力F8 N，当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m2 kg的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数0.2，当二者达到相同速度时，物块恰好滑到小车的最左端取g10 m/s2.则：(1)小物块放上后，小物块及小车的加速度各为多大？ (2)小车的长度L是多少？5如图15所示，光滑水平面上放置质量分别为1m、2m和3m的三个木块,m=1kg,其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为12N.m与2m之间=0.5现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，（1）当F=12N时，三物体的加速度是多少？(2)m与2m不发生相对滑动时的最大加速度为多少？(3) 轻绳刚好不断时系统最大加速度为多少？6如图12所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态现开始用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动，求物块B刚要离开C时物块A的加速度a，及从开始到此时物块A的位移d(重力加速度为g)