第3节 牛顿运动定律的综合运用
【考纲全景透析】
一、超重和失重 1.视重
(1)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_______称为视重. (2)视重大小等于弹簧测力计所受物体的_______或台秤所受物体的_______. 【答案】示数 拉力 压力 2.超重、失重和完全失重比较
二、牛顿运动定律的应用 1.整体法
当连接体内(即系统内)各物体的_______相同时，可以把系统内的所有物体看成_________，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对______列方程求解的方法. 2.隔离法
当求系统内物体间________________时，常把某个物体从系统中______出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对______出来的物体列方程求解的方法. 【答案】加速度 一个整体 整体 相互作用的内力 隔离 隔离
【热点难点全析】
考点一 超重、失重的理解及应用
1.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分量,物体就会处于超重或失重状态. 2.超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重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)发生变化.
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、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.
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(2012·梅州模拟) 2009年当地时间9月23日，在位于印度安得拉邦斯里赫里戈达岛的萨蒂什·达万航天中心，一枚PSLV—C14型极地卫星运载火箭携带七颗卫星发射升空，成功实现“一箭七星”发射，相关图片如图所示．则下列说法不正确的是 ( )．
．火箭发射时，喷出的高速气流对火箭的作用力大于火箭对气流的作用力 B．发射初期，火箭处于超重状态，但它受到的重力却越来越小
C．高温高压燃气从火箭尾部喷出时对火箭的作用力与火箭对燃气的作用力大小相等 D．发射的七颗卫星进入轨道正常运转后，均处于完全失重状态 【答案】
【总结提升】超重和失重现象的判断“三”技巧
1.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.
2.从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态. 3.从速度变化角度判断
(1)物体向上加速或向下减速时,超重; (2)物体向下加速或向上减速时,失重.
考点二 牛顿定律解题中整体法和隔离法的应用 1.整体法的选取原则
若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量). 2.隔离法的选取原则
若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解. 3.整体法、隔离法的交替运用
若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”. 【例2】质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上，一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上，如图所示，则 ( )．
．小球对圆槽的压力为B．小球对圆槽的压力为
MF m＋MmF m＋MC．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球 对圆槽的压力增加 D．水平恒力F变大后，如果小球仍静止在圆槽上，小球对圆槽的压力减小 【答案】C
【总结提升】整体法与隔离法常涉及的问题类型
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1.涉及隔离法与整体法的具体问题类型 (1)涉及滑轮的问题
若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法.本例中,绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同，故采用隔离法. (2)水平面上的连接体问题
①这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度.解题时，一般采用先整体、后隔离的方法.②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度.
(3)斜面体与上面物体组成的连接体的问题
当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析. 2.解决这类问题的关键
正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各个物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，分别确定出它们的加速度,然后根据牛顿运动定律列方程求解.
【高考零距离】
【2012年】
8．C5 [2012·天津卷] 如图甲所示，静止在水平地面的物块，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则( )
．0～t1时间内F的功率逐渐增大 B．t2时刻物块的加速度最大 C．t2时刻后物块做反向运动
D．t3时刻物块的动能最大 甲 乙 8．BD
5．C5[2012·江苏卷] 如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是( ) .C.
2fm＋M2fm＋M B. Mm2fm＋M2fm＋M－(m＋M)g D.＋(m＋M)g
Mm5．23．C5[2012·浙江卷] 为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“鱼”和“B鱼”，如图所示．在高出水面H处分别静止释放“鱼”和“B鱼”，“鱼”竖直下潜h后速度减为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减为零．“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力．已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的10
倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度．假设“鱼”运动时所受水的阻力恒9
定，空气阻力不计．求：
(1)“鱼”入水瞬间的速度v1；
(2)“鱼”在水中运动时所受阻力f.
(3)“鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比f∶fB.
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23．[解析] (1)“鱼”在入水前做自由落体运动，有 v2A1－0＝2gH
得：v1＝2gH
(2)“鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为a，有 F合＝F浮＋f－mg F合＝ma
2
0－vA1＝－2ah 10
由题意：F浮＝mg
9
?H1?综合上述各式，得f＝mg?－? ?hA9?
(3)考虑到“B鱼”的受力、运动情况与“鱼”相似，有
?H1?fB＝mg?－? ?hB9?
解得＝
fAhB9H－hA fBhA9H－hB23．C5 [2012·北京卷] 摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图1所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的．已知电梯在t＝0时由静止
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开始上升，a－t图象如图2所示．电梯总质量m＝2.0×10 kg.忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s. (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；
(2)类比是一种常用的研究方法．对于直线运动，教科书中讲解了由v－t图象求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示的a－t图象，求电梯在第1 s内的速度改变量Δv1和第2 s末的速度v2；
(3)求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在0～11 s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W.
图1 图2
23．[解析] (1)由牛顿第二定律，有F－mg＝ma
22
由a－t图象可知，F1和F2对应的加速度分别是a1＝1.0 m/s，a2＝－1.0 m/s
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