与名师对话·高三课标版物理3-4牛顿运动定律的综合应用(二)

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1、加速度质量之和牛顿第二定律相互作用力隔离外力内力内力外力思考在处理连接体问题时为什么必须注意区分内力和外力？[提示]牛顿第二定律公式F＝ma中的“F”指的就是物体(或物体系统)所受的合外力，因此，在处理连接体问题时，必须注意区别内力和外力，特别是用整体法处理连接体问题时，切忌把系统内力列入牛顿第二定律方程中，当然，若用隔离法处理连接体问题，对所隔离的物体，它所受到的力都属外力，根本不存在内力问题了．若需要知道物体间的相互作用力，就需要把物体从系统中隔离出来，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．在处理问题时，绝不能将整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种

2、方法结合起来使用，既可以先对整体研究，也可以先对某一部分进行研究．从具体问题的实际情况出发，灵活选取研究对象，能够提高解题能力．[尝试解答]解法一：(整体法与隔离法的交叉运用)(1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F，对运动员和吊椅整体进行受力分析如图甲所示，则有：2F－(m人＋m椅)g＝(m人＋m椅)a①得F＝440N由牛顿第三定律，运动员竖直向下拉绳的力F′＝F＝440N.(2)设吊椅对运动员的支持力为FN，对运动员进行受力分析如图乙所示，则有：F＋FN－m人g＝m人aFN＝275N由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力为F′

3、N＝FN＝275N.解法二：(隔离法)设运动员和吊椅的质量分别为M和m，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为FN，运动员对吊椅的压力大小为F′N，分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律有F＋FN－Mg＝Ma①F－F′N－mg＝ma②根据牛顿第三定律有F′N＝FN③解①②③得F＝440N，F′N＝275N根据牛顿第三定律，运动员竖直向下的拉力为F′＝F＝440N.[答案](1)440N(2)275N(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

4、隔离法．②水平面上的连接体问题：a.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．b.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．如右图所示，50个大小相同、质量均为m的小物块，在平行于斜面向

5、上的恒力F作用下一起沿斜面向上运动．已知斜面足够长，倾角为30°，各物块与斜面的动摩擦因数相同，重力加速度为g，则第3个小物块对第2个小物块的作用力大小为()3．有些临界条件必须通过下列常用方法才能挖掘出来：(1)极限法，在题目中如出现“最大”、“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的．寻找临界点的隐含条件的另一种方法是通过受力和运动过程的分析，尽量把运动情景详细地展示出来，而临界状态必然包含在整个运动过程中，弄清了受力如何变化及运动的细节，临界点的隐含条件自然就暴露出来了

6、．这种方法是最基础也是最有效的方法．(2)假设法：有些物理过程中没有出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类问题，一般用假设法．(3)数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件．[解题样板]设开始时弹簧的压缩量为x1，由平衡条件kx1＝________(2分)0．2s时间内Q受到的支持力逐渐减小到零，0.2s时P与Q恰好脱离，此后F变为恒力，设0.2s时弹簧的压缩量为x2，加速度为a，对P受力分析，由牛顿第二定律得________＝m1a(2分)在0.2s内，x1－x2＝________(2分)解得a＝3m/s2

7、(1分)刚开始匀加速时力F最小，Fmin＝________＝36N(2分)0．2s时力F最大，对Q分析Fmax－________＝m2a(2分)得Fmax＝72N．(1分)解答临界问题时，弄清临界条件往往是正确解题的关键，常见的典型临界问题的临界条件为：(1)接触与脱离的临界条件：两物体接触面上的弹力为零；(2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值；(3)绳子断裂或松驰的临界条件：绳子张力达到所能承受张力的最大值或为零；(4)加速度最大与速度最大的临界条件：当物体受到变化的外力作