高三物理超重和失重；牛顿第二定律应用粤教版教材知识精讲.doc

高三物理超重和失重；牛顿第二定律应用粤教版

【本讲教育信息】
一.教学内容：
1、超重和失重
2、牛顿第二定律应用

【要点扫描】
一.超重和失重
1.超重和失重：
（1）超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。处于失重的物体对支持面的压力F（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F＝mg＋ma.；
（2）失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg，即FN＝mg－ma，当a＝g时，FN＝0，即物体处于完全失重。
2、牛顿定律的适用范围：
（1）只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；
（2）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；
（3）只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子。

二、牛顿运动定律的解题步骤
应用牛顿第二定律解决问题时，应按以下步骤进行．
1、分析题意，明确已知条件和所求量
2、选取研究对象；所选取的对象可以是一个物体，也可以是几个物体组成的系统，同一个题目，根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。
3、对其进行受力情况分析和运动情况分析（切莫多力与缺力）；
4、根据牛顿第二定律列出方程；
说明：如果只受两个力，可以用平行四边形法则求其合力，如果物体受力较多，一般用正交分解法求其合力，如果物体做直线运动，一般把力分解到沿运动方向和垂直于运动方向；当求加速度时，要沿着加速度的方向处理力；当求某一个力时，可沿该力的方向分解加速度；
5、把各量统一单位，代入数值求解；

三、简单连接体问题的处理方法
在连接体问题中，如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力，并且各个物体具有大小和方向都相同的加速度，就可以把它们看成一个整体（当成一个质点）分析受到的外力和运动情况，应用牛顿第二定律求出加速度（或其他未知量）；如果需要知道物体之间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列出方程．隔离法和整体法是互相依存、互相补充的．两种方法互相配合交替应用，常能更有效地解决有关连接体的问题．

四、注意事项：
1、用隔离法解连接体问题时，容易产生如下错误：
（1）例如F推M及m一起前进（如图1），隔离m分析其受力时，认为F通过物体M作用到m上，这是错误的．

图1 图2
（2）用水平力F通过质量为m的弹簧秤拉物体M在光滑水平面上加速运动时（如图2所示．不考虑弹簧秤的重力），往往会认为弹簧秤对物块M的拉力也一定等于F．实际上此时弹簧秤拉物体M的力F′＝F－ma，显然F′＜F．只有在弹簧秤质量可不计时，才可认为F′＝F．
2、当系统内各个物体的加速度相同时，则可把系统作为一个整体来研究．但这并不是使用整体法的必要条件，有些问题中系统内物体的加速度不同，也可用整体法来研究处理。如图中物块m沿斜面体M以加速度a下滑，斜面体不动．欲求地面对斜面体的静摩擦力f时，就可把此系统（m和M）作为整体处理，由牛顿第二定律得f＝macosθ＋M×0＝macosθ．式中acosθ为物块加速度的水平分量．

3、由于物体的受力情况与运动状态有关，所以受力分析和运动分析往往同时考虑，交叉进行，在画受力分析图时，把所受的外力画在物体上（也可视为质点，画在一点上），把v0和a的方向标在物体的旁边，以免混淆不清。
4、建立坐标系时应注意：
A.如果物体所受外力都在同一直线上，应建立一维坐标系，也就是选一个正方向就行了。如果物体所受外力在同一平面上，应建立二维直角坐标系。
B.仅用牛顿第二定律就能解答的问题，通常选加速度a的方向和垂直于a的方向作为坐标轴的正方向，综合应用牛顿定律和运动学公式才能解答的问题，通常选初速度V0的方向和垂直于V0的方向为坐标轴正方向，否则易造成“＋”“－”号混乱。
C.如果所解答的问题中，涉及物体运动的位移或时间，通常把所研究的物理过程的起点作为坐标原点。
5、解方程的方法一般有两种：一种是先进行方程式的文字运算，求得结果后，再把单位统一后的数据代入，算出所求未知量的值。另一种是把统一单位后的数据代入每个方程式中，然后直接算出所求未知量的值，前一种方法的优点是：可以对结果的文字式进行讨论，研究结果是否合理，加深对题目的理解；一般都采用这种方法，后一种方法演算比较方便，但是结果是一个数字，不便进行分析讨论。（特别指出的是：在高考试题的参考答案中，一般都采用了前一种方法。）

【典型例题】
例1.如图所示，有一个装有水的容器放在弹簧台秤上，容器内有一只木球被容器底部的细线拉住浸没在水中处于静止，当细线突然断开，小球上升的过程中，弹簧秤的示数与小球静止时相比较有（）

A.增大； B.不变； C.减小； D.无法确定
答案：C

例2.如