牛顿运动定律的应用         
、你知道超重、失重现象吗?
在坐电梯时有什么感觉?


(一)什么是超重和失重

超重:视重大于实重的现象。

失重:视重小于实重的现象。

完全失重:视重等于零的现象。

(实重:即物体的实际重力,它不随物体运动状态变化而变化的。

视重:指物体对支持物的压力或悬挂它的物体的拉力,它随物体运动状态变化而变化。)

(二)超重和失重的产生条件

超重产生条件:物体存在竖直向上的加速度。

失重产生条件:物体存在竖直向下的加速度。

思考:大家知道装满水的容器底下凿一小孔水便射出来,假如让容器和水一起下落会怎样呢?为什么?

二、你会解决连结体问题吗?

在解决系统内各物体具有相同加速度的连结体问题时,根据题设情况有时需要取整体为研究对象,有时则需要取部分为研究对象。解这类问题往往应用解析法,列方程求解。

例1.如图5所示,A、B两物体的质量分别为mA和mB,在水平力F1和F2的作用下,向右做匀加速直线运动。设两物体与水平面间的动摩擦因数均为μ,求A、B间的压力。
解析:先取A和B整体为研究对象,受力如图6所示。根据牛顿第二定律列出方程,求出加速度。
水平方向:F1-F2-μN=(mA+mB)a,
竖直方向:N-(mA+mB)g=0,
联立解得:                           
再取物体A为研究对象,受力如图7所示。根据牛顿第二定律列出方程,求出A、B间的压力。
水平方向:F1-FBA-μNA=mAa, 竖直方向:NA-mAg=0,
联立解得:                          

(这一类题目的做法很公式化,你觉得呢?只要你别去想“力的传导”之类错误东西。第二步单独选B分析,结果一样,为什么?)

三、你能根据牛顿第二定律判断静摩擦力的有无吗?

例2.如图8所示,在水平桌面上有三个质量均为m的物体A、B、C叠放在一起,水平拉力F作用在物体B上,使三个物体一起向右运动,请确定:
(1)当三个物体一起向右匀速运动时,A与B、B与C、C与桌面之间的摩擦力大小;
(2)当三个物体一起向右以加速度a匀加速度运动时,A与B、B与C、C与桌面之间的摩擦力大小。

解析:(1)分别取A、B、C为研究对象,由于它们一起向右匀速运动,是平衡状态,所以物体A、B之间无摩擦;B、C之间有摩擦,摩擦力大小为fBC=F;物体C与桌面之间有摩擦,摩擦力大小亦为fC桌=F。
(2)当三个物体一起向右以加速度a匀加速运动时,先选整体为研究对象,可确定出C与桌面之间的摩擦力为fc桌=F-3ma;再选A为研究对象,A、B之间的摩擦力为fAB=ma;对于物体B受水平向右的外力F,A对B的摩擦力水平向左,C对B的摩擦力水平向左,据牛顿第二定律有:F-fBA-fCB=ma,所以B、C之间的摩擦力为fCB=F-fBA-ma=F-2ma.
                    

(关于判断静摩擦力有关问题,用的最多方法还是假设法,如例2第一问,可假设AB间有摩擦力,则A一定有加速度,这与已知不符。滑动摩擦力通常视为物体运动阻力,其方向好判断,相比而言,静摩擦力、方向就可以成为一考点,而且,滑动摩擦力是一定值,静摩擦力可为一个范围。关于静摩擦力方向大小有无的题最典型者莫过于如图所示:试着看图编题)

四、你知道不可伸长的绳(钢性绳)与弹簧的区别吗?


  在实际解题中,我们经常遇到“不可伸长的绳”一类问题。不可伸长的绳又称为“刚性绳”,它是由绳子产生弹力时形变极小而认为无形变所得到的理想模型。弹簧产生弹力时,弹簧要有明显的形变,弹力要发生变化,弹簧长度就要发生变化,即弹簧的弹力要发生变化需要有一过程,而不能立即完成。钢性绳可认为其劲度系数为无穷大,它产生弹力和弹力变化时绳长不变,立即完成。

例3、如图2所示,将质量均为m的小球A、B用绳(不可伸长)和弹簧(轻质)连结后,悬挂在天花板上。若分别剪断绳上的P处或剪断弹簧上的Q处,下列对A、B加速度的判断正确的是( )
A.剪断P处瞬间,A的加速度为零,B的加速度为g                       
B.剪断P处瞬间,A的加速度为2g,B的加速度为零
C.剪断Q处瞬间,A的加速度为零,B的加速度为零
D.剪断Q处瞬间,A的加速度为2g,B的加速度为g

               

解析:当剪断P的瞬间,由于弹簧还来不及缩短,弹簧弹力不变。球A受重力和弹簧弹力均向下,合力为2mg,A的加速度为2g,球B的受力不变仍处于平衡状态,加速度为零。
剪断Q之前,球A受重力、绳的拉力和弹簧力,而三力平衡;剪断瞬间弹簧弹力消失,球A只受重力和绳的拉力,此时绳的拉力发生突变,与球的重力平衡,所以球A的加速度为零。当剪断Q的瞬间,由于弹簧还来不及缩短,弹簧弹力不变,球B的受力不变仍处于平衡状态,其加速度仍为零。