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牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合運(yùn)用(整體法與隔離法的靈活應(yīng)用)

 中微子818 2019-09-06

考綱

1.牛頓運(yùn)動(dòng)定律、牛頓定律的應(yīng)用

2.超重和失重

實(shí)驗(yàn)四:驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

本章內(nèi)容是高考的重點(diǎn),單獨(dú)考查的題目多為選擇題,與直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)等知識(shí)結(jié)合的題目多為計(jì)算題。

01

超重與失重





1.實(shí)重和視重

(1)實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力,它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。

(2)視重:測(cè)力計(jì)所指示的數(shù)值。

2.超重、失重和完全失重比較



02

整體法與隔離法





1.整體法

當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同時(shí),可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體,分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況,運(yùn)用牛頓第二定律對(duì)整體列方程求解的方法。

2.隔離法

當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時(shí),常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中隔離出來,分析其受力和運(yùn)動(dòng)情況,再用牛頓第二定律對(duì)隔離出來的物體列方程求解的方法。

3.外力和內(nèi)力

如果以物體系統(tǒng)為研究對(duì)象,受到系統(tǒng)之外的物體的作用力,這些力是該系統(tǒng)受到的外力,而系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力為內(nèi)力。應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)不考慮內(nèi)力。如果把某物體隔離出來作為研究對(duì)象,則內(nèi)力將轉(zhuǎn)換為隔離體的外力。



03

超重與失重問題





(1)盡管物體的加速度不是豎直方向,但只要其加速度在豎直方向上有分量即a(y)≠0,物體就會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。當(dāng)a(y)方向豎直向上時(shí),物體處于超重狀態(tài);當(dāng)a(y)方向豎直向下時(shí),物體處于失重狀態(tài)。

(2)盡管整體沒有豎直方向的加速度,但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度,整體也會(huì)出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。

(3)超重并不是說重力增加了,失重并不是說重力減小了,完全失重也不是說重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí),物體的重力依然存在,且不發(fā)生變化,只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化。

(4)在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失,如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等。

總結(jié)歸納

(1)無論超重還是失重,物體的重力并沒有變化。

(2)由物體超重或失重,只能判斷物體的加速度方向,不能確定其速度方向。

(3)物體超重或失重的多少是由發(fā)生超、失重現(xiàn)象的物體的質(zhì)量和豎直方向的加速度共同決定的,其大小等于ma。



04

整體法與隔離法的靈活應(yīng)用





(1)隔離法的選取原則:

若連接體或關(guān)聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度不相同,或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時(shí),就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來,應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。

(2)整體法的選取原則:

若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且不需要求物體之間的作用力,可以把它們看成一個(gè)整體來分析整體受到的外力,應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量)。

(3)整體法、隔離法交替運(yùn)用原則:

若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度,且要求物體之間的作用力時(shí),可以先用整體法求出加速度,然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象,應(yīng)用牛頓第二定律求作用力。即“先整體求加速度,后隔離求內(nèi)力”。



05

整體法與隔離法常涉及的問題類型





1.涉及隔離法與整體法的具體問題類型

(1)涉及滑輪的問題

若要求繩的拉力,一般都必須采用隔離法。

(2)水平面上的連接體問題

①這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對(duì)靜止,即具有相同的加速度。解題時(shí),一般采用先整體、后隔離的方法。

②建立坐標(biāo)系時(shí)也要考慮矢量正交分解越少越好的原則,或者正交分解力,或者正交分解加速度。

(3)斜面體與上面物體組成的連接體的問題

當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度,而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí),解題時(shí)一般采用隔離法分析。

解決這類問題的關(guān)鍵

正確地選取研究對(duì)象是解題的首要環(huán)節(jié),弄清各個(gè)物體之間哪些屬于連接體,哪些物體應(yīng)該單獨(dú)分析,分別確定出它們的加速度,然后根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解。



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