第五节 牛顿运动定律的应用（导学案）物理沪科版2020必修第一册

第五节 牛顿运动定律的应用 导学案 1.会分析物体受到的力随时间的变化图像和速度随时间的变化图像，会结合图像解答动力学问题。2.熟练应用牛顿运动定律解决实际问题(重点)。 1.知道什么是连接体，会用整体法和隔离法分析动力学中的连接体问题(重难点)。2.进一步熟练应用牛顿第二定律解题(重点)。 【知识回顾】 1．两类动力学问题 （1）已知作用于物体上的力，由力学规律来求解该物体的运动情况。 （2）已知物体的运动情况，由力学规律来推知作用于物体上的力。 2．解决两类基本问题的方法 （1）以加速度为“桥梁”，由牛顿运动定律和运动学公式列式求解，具体逻辑关系如图： 受力情况 加速度 运动情况 牛顿第二定律 运动学公式 由力求运动 由运动求力 （2）两类动力学问题的解题步骤： ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出受力图。 ②有些情况下，对物体所受的力进行合成（两力推荐）；或建立坐标系进行正交分解（两力以上推荐）。 ③正确运用牛顿运动定律或相关的运动学公式列式解题。 1． 超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重 定义 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力________物体所受重力的现象 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力________物体所受重力的现象 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力等于________的现象 产生条件 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向________ 物体的加速度方向________，大小a=________ 原理式 F − mg = ma， F = m(g＋a) mg – F = ma， F = m(g – a) mg – F = mg， F = 0 运动状态 加速________、减速________ 加速________、减速________ ________、无阻力的抛体运动等 【自主预习】 1．实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关． ②视重：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示数称为视重． 2．超重：物体有向上的加速度称物体处于超重．处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即．可能情况：①加速上升；②减速下降。 3．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（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力．即．可能情况：①加速下降；②减速上升。 4．完全失重：当时，物体处于完全失重．可能情况：①自由落体和所有的抛体运动；②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。 5．判断超重和失重的方法 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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态． ②从加速度的角度判断：当物体具有向上的（分）加速度时，物体处于超重状态；具有向下的（分）加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态． 【技巧点拨】 ①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力． ②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向．“加速上升”和“减速下降”都是超重；“加速下降”和“减速上升”都是失重． 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，如单摆停摆、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． 四、瞬时类问题 1．解题依据：当物体所受合外力发生变化时，加速度也随着发生变化，而物体运动的速度不能发生突变． 2．两种基本模型的特点 ①刚性绳（或接触面）模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后，形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失． ②弹簧（或橡皮绳）模型：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，在弹簧（或橡皮绳）的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是瞬间不变的． 3．基本方法 ①分析原状态（给定状态）下物体的受力情况，明确各力大小． ②分析当状态变化时（烧断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等），哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失（被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤去物体接触面上的弹力都立即消失）． ③求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度． 五、连接体问题 1．连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同运动状态的整体叫连接体．如几个物体叠放在一起，或并排放在一起，或用绳子、细杆等连在一起，在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法． 2．常见类型 ①物物叠放连接体：两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度 ②轻绳连接体：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等． ③轻杆连接体：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度和加速度． ④弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度、加速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速度、加速度相等． 3．方法：整体法与隔离法，正确选取研究对象是解题的关键． ①整体法：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求系统内各物体之间的作用力，则可以把它们看作一个整体，根据牛顿第二定律，已知合外力则可求出加速度，已知加速度则可求出合外力． ②隔离法：若连接体内各物体的加速度不相同，则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若连接体内各物体具有相同的加速度，且需要求物体之间的作用力，则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”． 思考与讨论： 哪些力决定了拔河比赛的输赢？图 4–29 进行中的拔河比赛 如图 4–29 所示，两队正在进行拔河比赛，最终左队获胜。 由于比赛的具体参与者很多，情况比较复杂，我们仅分析右队恰好被获胜的左队拉得向前滑行的情况。我们像上一节开始时一样，将情况简化为两位队员直接互拉，并将队员抽象为两个质点，分析其受力。 根据牛顿第三定律，左、右两队间的拉力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反。如图 4–30 所示，左队队员受到右队的拉力 FT1。因此，左队队员有相对于地面向右运动的趋势，地面对左队队员有一个向左的摩擦力 Ff1。同理，可对右队队员作受力分析。图 4–30 两队队员受力分析 对于获胜的左队，只要 FT1 的大小不超过其与地面间的最大静摩擦力，必有 FT1 = Ff1，左队队员所受合力为零。根据牛顿第一定律，队员保持静止状态。 对于失利的右队，其与地面间的最大静摩擦力比左队的小，小于右队所受的拉力，即 Ff2 < FT2，合力不为零，方向向左。根据牛顿第二定律，右队的加速度向左，滑向左边，从而输掉了比赛。 在本例中决定输赢的是左、右两队在水平方向所受的合力。左队之所以会赢是因为他们受到的合力为零，右队之所以会输是因为向左的合力改变了他们的运动状态。 在上述实例中，我们根据两队的受力情况，运用牛顿运动定律讨论了决定拔河比赛输赢的原因。在其他情况中同样可以根据物体的运动状态变化，依据牛顿运动定律分析其受力情况。 示例 质量为 60 kg 的滑雪运动员不借助雪杖，从倾角为 30° 的斜坡上自静止起沿斜坡向下加速滑行（图 4–31），滑行 200 m 通过标志杆时的速度大小为 40 m/s。估算滑雪运动员所受的阻力。（g 取 10 m/s2）图 4–31 运动员从雪坡上下滑 分析：把滑雪运动员抽象为质点，把情境转化为示意图，分析运动员的受力情况。根据运动员的运动情况，分析加速度，按需要建立坐标系，运用牛顿运动定律和运动学规律求解。图 4–32 运动员的受力分析 解：以运动员为研究对象，画出运动员从雪坡上下滑的受力分析，如图 4–32 所示。 已知运动员的质量 m = 60 kg，则运动员受到的重力为 G = mg = 60×10 N = 600 N 运动员的下滑过程可视为初速度为零的匀加速直线运动，加速度 a 沿斜面向下。以沿斜坡向下为正方向， 则运动员的初速度 vA = 0 m/s，末速度 vB = 40 m/s，位移 xAB = 200 m，由运动学规律可得 vB2 – vA2 = 2axAB a = = m/s2 = 4 m/s2 运动员的加速度 a = 4 m/s2，方向沿斜坡向下。图 4–33 沿x、y方向分解重力 根据牛顿第二定律，运动员所受的合力也沿斜坡向下，垂直于斜坡方向上的合力为零。取 x 轴平行于斜坡向下，取 y 轴垂直于斜坡向上，建立坐标系。沿 x 与 y 方向分解重力，如图 4–33 所示。 Fx = Gsinθ Fy = Gcosθ 沿 x 方向的合力使运动员沿斜坡向下加速运动，根据牛顿第二定律得 Fx – F阻 = ma F阻 = Fx – ma = Gsinθ − ma = ( 600×0.5 – 60 × 4）N = 60 N 滑雪运动员所受的平均阻力为 60 N，方向沿斜坡向上。 在本示例中，我们先根据运动员的运动情况求出他的加速度；再运用牛顿运动定律确定运动员的受力情况。有时我们也会运用牛顿运动定律根据物体的受力来确定物体的运动情况。这两种类型的应用都是人们认识客观世界、进行科学研究的重要途径。 当我们坐过山车加速上升时，会感到人被紧紧地压在座椅上不能动弹；而当过山车加速向下俯冲时，则又会有悬空感。如果你仔细体会，乘电梯上、下楼的过程中也会有类似感受。这些感受都与“超重”和“失重”现象有关。 何谓超重与失重？ 测量体重时，人对秤的压力与人所受的重力大小相等。但是，如果人在秤上突然下蹲或突然起立，秤的示数就会发生改变。手持悬挂重物的细线并保持重物静止时，线上的拉力大小等于重物所受的重力大小。若手突然加速上提，细线可能会断裂，说明线上的拉力 在细线断裂前变大了。这些现象都与竖直方向的运动有关。让我们通过实验来研究。O G F t 图 4–34 电梯从底楼上升到顶楼过程力传感器示数随时间的变化 在电梯顶板上固定一个力传感器，将重物挂在力传感器的挂钩上。当电梯静止时通力传感器测得的示数即为重物对力传感器拉力的大小，与重物所受重力 G 的大小相等。电梯从底楼由静止起上升，最后停在顶楼。重物对传感器拉力大小在此过程中随时间的变化如图 4–34 所示。 电梯上升过程中经历了先加速后匀速再减速的运动过程。在电梯加速上升的过程中，重物对力传感器的拉力大于重物所受的重力；在电梯减速上升的过程中，重物对力传感器的拉力小于重物所受的重力；在电梯匀速上升的过程中，重物对力传感器的拉力大小等于重物所受的重力。物体对悬绳的拉力或对支持物的压力大于物体所受重力的现象，称为超重（overweight）现象。物体对悬绳的拉力或对支持物的压力小于物体所受重力的现象，称为失重（weightlessness）现象。 根据图 4–34 所示的 F–t 图像大致画出电梯上升过程的 v–t 图像，并说明你的作图依据。 自 主 活 动 牛顿三大运动定律是牛顿力学的基础。在我们的生活、生产和科学实践中，无论是大楼、桥梁及太空站的结构，还是汽车、飞机、火箭、人造卫星及各种天体的运动，或是岩石、地壳、洋流、大气等的移动，都遵循牛顿力学规律。 牛顿系统总结了伽利略、开普勒（J.Kepler，1571—1630）和笛卡尔等人的研究成果，以实验为指导，利用伽利略开创的观测与数学分析相结合的方法，才在前人工作的基础上提出了牛顿运动定律。所以，一个规律的发现不可能只经过几次简单的实验就得以实现。科学家们要搜集已有的实验事实，在此基础上归纳出某一规律。这一过程既需要谨慎的态度、求实的作风，也需要勇气和信念。 300 多年前建立的牛顿力学至今在人类的生活、生产和科学实践中依然发挥着重大作用。牛顿力学中所建立的许多基本概念、基本规律和基本方法都已经推广到物理学的其他领域和其他学科。牛顿力学可以说是人类历史上建立的第一个重要的科学理论。科学家们通过建立一套基本观念、基本概念，以及定律、公式等，对复杂的自然现象作出解释，充分体现了人类的智慧。 一、单选题 1．小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7 m/s2 2．一物体以初速度沿足够长的斜面上滑，下列图像可能正确的是（　　） A．②③ B．②④ C．①②③ D．①②④ 3．如图，雪碧瓶在底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现图为（　　） A． B． C． D． 二、解答题 4．AB为光滑水平面，BC为倾角的光滑固定斜面，两者在B处平滑连接。质量m=1.6kg的物体，受到与水平方向成θ=37°斜向上拉力F的作用，从A点开始运动，到B点时撤去F，物体冲上光滑斜面至D点的瞬间静止，物体在运动过程中的v-t图像如图（b），g取10。求： (1)AB段的长度； (2)拉力F的大小； (3)物体冲上斜面的最大距离。 5．水平地面上有一只质量m=10kg的木箱，在F1=10N的水平向右的拉力作用下，做v0=0.5m/s的匀速直线运动。某时刻去掉拉力F1后，立即改用与水平方向成37°的拉力F2拉该木箱，如图所示。 (1)分别画出受F1、F2时的受力分析图 (2)若F2＝12.5N，求木箱的加速度和2s内的位移（从去掉F1时刻开始计算） (3)F2为多大时，木箱可以做匀速直线运动（F2的方向保持不变）（，，g=10m/s2）（结果保留2位小数） 三、填空题 6．如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板最右端放置一可看成质点的小物块。在t=0时对木板施加一水平向右的恒定拉力F，在F的作用下物块和木板发生相对滑动，t=1s时撤去F，整个过程木板运动的v-t图像如图乙所示，物块和木板的质量均为1kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则拉力F的大小为 N；物块最终停止时的位置与木板右端的距离为 m。 四、综合题 体育运动 第19届杭州亚运会我国运动员获得了201枚金牌，远超第二名日本。亚运会以及奥运会上众多的运动项目都蕴含着丰富的动力学知识。 7．如图，运动员在平衡木上缓慢做花样动作的过程中（　　） A．重心位置一定不变 B．不论是双手还是单手撑在平衡木上，平衡木对人的作用力都不变 C．若运动员双手支撑，则两只手臂的夹角越大，每只手所受平衡木的支持力越大 D．若运动员双手支撑，则两只手臂的夹角越大，每只手所受平衡木的作用力越大 8．本届杭州亚运会上跳水运动员全红婵表演水花消失术，惊呆了所有的评委和观众。在跳水过程中（　　） A．运动员从跳台上跳起，上升过程中，处于超重状态 B．运动员到达最高点时，处于平衡状态 C．运动员在下降过程中，处于失重状态 D．运动员起跳时，跳板的支持力大于她对跳板的压力 9．运动员在水平跳台上做原地纵跳时，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力的变化情况（如图，G为重力，F为支持力）用图像表示，则下图正确的是（　　） A． B． C． D． 10．蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。将蹦床运动简化为如图所示。A为某次下落运动员的最高点，B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置，C为运动员到达的最低点。运动员自A落至C的运动过程中，下列说法错误的是（　　） A．A至B，运动员加速运动 B．B至C，运动员减速运动 C．运动员在C点，速度为零，加速度不为零 D．运动员在最低点C的加速度大于g 11．行车安全关乎生命财产健康，至关重要，阅读图文材料回答问题： (1)汽车制动性能决定着安全，一辆汽车在平直公路上做刹车实验，0时刻起，汽车运动过程的位移与速度的关系式为，该汽车的刹车的加速度为 m/s2，汽车刹车3s内的位移为 m。 (2)新交规规定：“在没有信号灯的路口，一旦行人走上人行道，机动车车头便不能越过停止线”。如图甲所示，一长度为的卡车以的初速度向左行驶，车头距人行道为，人行道宽度为。同时，一距离路口为的行人以的速度匀速走向长度为的人行道。图乙为卡车的侧视图，质量为200kg的货箱可视为质点，货箱与车之间的动摩擦因数为，货箱距离车头、车尾的间距为、。取，求：（本题需写出计算过程） ①当司机发现行人在图中位置时立即做匀加速运动，要保证卡车整体穿过人行道时，人还没有走上人行道，卡车的加速度最小为 m/s2； ②司机以第（1）问的最小加速度加速过程中，货箱所受车厢作用力的大小和方向 ； ③当司机发现行人在图示位置时立即做匀减速运动，要保证不违反交规，且货箱不撞到车头，求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件 。 (3)如丙图所示标出了一般情况下汽车在不同行驶速度下所对应的大致安全的刹车距离。一般驾驶者的反应时间平均为0.4~1.5s，喝酒后反应时间可能延长20%，汽车刹车过程做匀减速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．停车距离与车速成正比 B．由图像看出，车速为40km/h时，反应时间和刹车时间之比为1：2 C．由图像看出，车速越大，刹车加速度越小 D．酒后驾驶，反应距离和刹车距离都增加 参考系的选择与惯性力的引入 小张同学在解答以下两道问题时进行了一些思考，他查询了一些材料： 【材料一】：‌浮力产生的原因是浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它向上的和向下的压力差‌。 【材料二】：惯性力，是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以研究对象为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在研究对象上令研究对象在坐标系内发生位移。在非惯性系中牛顿运动定律不成立，所以不能直接用牛顿运动定律处理力学问题。若仍然希望能用牛顿运动定律处理这些问题，则必须引入一种作用于物体上的惯性力。 问题1：学校运动会中立定跳远是一项常规项目，某同学参赛时脚蹬地起跳瞬间的受力示意图正确的是（　　） 问题2：如图所示，某学习小组将两绿色乒乓球放在两塑料盒中，上面塑料盒盛满水，下面塑料盒是空的，然后用细线将乒乓球分别系于塑料盒的上、下底部，当塑料盒静止时，细线均伸直处于竖直方向，现使两塑料盒以一定加速度一起向右匀加速运动，则此时P、Q两球相对塑料盒（　　） A．P球向右偏移           B．两球均向左偏移         C．Q球向右偏移          D．两球均向右偏移 12．问题1的正确答案为： 。问题2的正确答案为 。（选填“A”或“B”或“C”或“D”） 13．在一辆匀速行驶的公交车上有一个站在公交车上的人，他的受力突然变成如问题1中正确答案的受力示意图的状态，则直线行驶的公交车的运动可能发生的改变为： 。若这辆公交车原先向北行驶，突然公交车向西拐弯时，则车上的乘客会向 倾倒。 14．小张同学解决问题2时，发现用牛顿第二定律解释加速度的存在性会发现：小球偏移的本质是为了通过 定则合成的合外力能够提供向右的加速度以保持与塑料盒共同运动状态，但他却无法通过受力分析解决偏向。 15．为此，小张同学假设自己是空气中塑料盒内的以为观察者，则以小张同学为参考系，Q球 （选填“处于”或“不处于”）平衡状态，为了能通过受力分析解释气球偏向问题，小张同学查询资料得到【材料一】和【材料二】，请通过受力分析说理作证Q球的偏向（不使用牛顿第一定律）： 16．关于小张同学本次的物理探索过程中运用的物理方法有： 。 在探究活动中得到一些结论和规律后要运用于实践： 17．如图所示，水平桌面上有一密闭水箱，A、B、C三个等大的球，密度分别为，，，均用细线系在水箱中，处于同一高度。开始时，水箱静止，细线竖直。现剪断其中一根绳子，则（　　）（多选题） A．若剪断A线后的瞬间，则水箱受到的支持力变小 B．若剪断B线后的瞬间，则水箱受到的支持力不变 C．若剪断C线后的瞬间，则水箱受到的支持力变大 D．若剪断C线，当C球撞到水箱壁、停止之后，水箱受到的支持力与剪断绳子前相同 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五节 牛顿运动定律的应用 导学案 1.会分析物体受到的力随时间的变化图像和速度随时间的变化图像，会结合图像解答动力学问题。2.熟练应用牛顿运动定律解决实际问题(重点)。 1.知道什么是连接体，会用整体法和隔离法分析动力学中的连接体问题(重难点)。2.进一步熟练应用牛顿第二定律解题(重点)。 【知识回顾】 1．两类动力学问题 （1）已知作用于物体上的力，由力学规律来求解该物体的运动情况。 （2）已知物体的运动情况，由力学规律来推知作用于物体上的力。 2．解决两类基本问题的方法 （1）以加速度为“桥梁”，由牛顿运动定律和运动学公式列式求解，具体逻辑关系如图： 受力情况 加速度 运动情况 牛顿第二定律 运动学公式 由力求运动 由运动求力 （2）两类动力学问题的解题步骤： ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出受力图。 ②有些情况下，对物体所受的力进行合成（两力推荐）；或建立坐标系进行正交分解（两力以上推荐）。 ③正确运用牛顿运动定律或相关的运动学公式列式解题。 1． 超重、失重和完全失重的比较 超重现象 失重现象 完全失重 定义 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力大于物体所受重力的现象 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力小于物体所受重力的现象 物体对悬绳的拉力或对支持物的压力等于零的现象 产生条件 物体的加速度方向向上_ 物体的加速度方向向下 物体的加速度方向向下，大小a=g 原理式 F − mg = ma， F = m(g＋a) mg – F = ma， F = m(g – a) mg – F = mg， F = 0 运动状态 加速上升、减速下降 加速下降、减速上升_ 自由落体、无阻力的抛体运动等 【自主预习】 1．实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关． ②视重：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示数称为视重． 2．超重：物体有向上的加速度称物体处于超重．处于超重的物体对支持面的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即．可能情况：①加速上升；②减速下降。 3．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（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力．即．可能情况：①加速下降；②减速上升。 4．完全失重：当时，物体处于完全失重．可能情况：①自由落体和所有的抛体运动；②绕地球做匀速圆周运动的卫星、飞船等。 5．判断超重和失重的方法 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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态． ②从加速度的角度判断：当物体具有向上的（分）加速度时，物体处于超重状态；具有向下的（分）加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态． 【技巧点拨】 ①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力． ②超重或失重现象与物体的速度、速度变化和运动方向均无关，只决定于加速度的方向．“加速上升”和“减速下降”都是超重；“加速下降”和“减速上升”都是失重． 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，如单摆停摆、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． 四、瞬时类问题 1．解题依据：当物体所受合外力发生变化时，加速度也随着发生变化，而物体运动的速度不能发生突变． 2．两种基本模型的特点 ①刚性绳（或接触面）模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后，形变恢复几乎不需要时间，故认为弹力可以立即改变或消失． ②弹簧（或橡皮绳）模型：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，在弹簧（或橡皮绳）的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变，往往可以看成是瞬间不变的． 3．基本方法 ①分析原状态（给定状态）下物体的受力情况，明确各力大小． ②分析当状态变化时（烧断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等），哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失（被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撤去物体接触面上的弹力都立即消失）． ③求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度． 五、连接体问题 1．连接体：两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同运动状态的整体叫连接体．如几个物体叠放在一起，或并排放在一起，或用绳子、细杆等连在一起，在求解连接体问题时常用的方法为整体法与隔离法． 2．常见类型 ①物物叠放连接体：两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度 ②轻绳连接体：轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等． ③轻杆连接体：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度和加速度． ④弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度、加速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速度、加速度相等． 3．方法：整体法与隔离法，正确选取研究对象是解题的关键． ①整体法：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求系统内各物体之间的作用力，则可以把它们看作一个整体，根据牛顿第二定律，已知合外力则可求出加速度，已知加速度则可求出合外力． ②隔离法：若连接体内各物体的加速度不相同，则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若连接体内各物体具有相同的加速度，且需要求物体之间的作用力，则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”． 思考与讨论： 哪些力决定了拔河比赛的输赢？图 4–29 进行中的拔河比赛 如图 4–29 所示，两队正在进行拔河比赛，最终左队获胜。 由于比赛的具体参与者很多，情况比较复杂，我们仅分析右队恰好被获胜的左队拉得向前滑行的情况。我们像上一节开始时一样，将情况简化为两位队员直接互拉，并将队员抽象为两个质点，分析其受力。 根据牛顿第三定律，左、右两队间的拉力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反。如图 4–30 所示，左队队员受到右队的拉力 FT1。因此，左队队员有相对于地面向右运动的趋势，地面对左队队员有一个向左的摩擦力 Ff1。同理，可对右队队员作受力分析。图 4–30 两队队员受力分析 对于获胜的左队，只要 FT1 的大小不超过其与地面间的最大静摩擦力，必有 FT1 = Ff1，左队队员所受合力为零。根据牛顿第一定律，队员保持静止状态。 对于失利的右队，其与地面间的最大静摩擦力比左队的小，小于右队所受的拉力，即 Ff2 < FT2，合力不为零，方向向左。根据牛顿第二定律，右队的加速度向左，滑向左边，从而输掉了比赛。 在本例中决定输赢的是左、右两队在水平方向所受的合力。左队之所以会赢是因为他们受到的合力为零，右队之所以会输是因为向左的合力改变了他们的运动状态。 在上述实例中，我们根据两队的受力情况，运用牛顿运动定律讨论了决定拔河比赛输赢的原因。在其他情况中同样可以根据物体的运动状态变化，依据牛顿运动定律分析其受力情况。 示例 质量为 60 kg 的滑雪运动员不借助雪杖，从倾角为 30° 的斜坡上自静止起沿斜坡向下加速滑行（图 4–31），滑行 200 m 通过标志杆时的速度大小为 40 m/s。估算滑雪运动员所受的阻力。（g 取 10 m/s2）图 4–31 运动员从雪坡上下滑 分析：把滑雪运动员抽象为质点，把情境转化为示意图，分析运动员的受力情况。根据运动员的运动情况，分析加速度，按需要建立坐标系，运用牛顿运动定律和运动学规律求解。图 4–32 运动员的受力分析 解：以运动员为研究对象，画出运动员从雪坡上下滑的受力分析，如图 4–32 所示。 已知运动员的质量 m = 60 kg，则运动员受到的重力为 G = mg = 60×10 N = 600 N 运动员的下滑过程可视为初速度为零的匀加速直线运动，加速度 a 沿斜面向下。以沿斜坡向下为正方向， 则运动员的初速度 vA = 0 m/s，末速度 vB = 40 m/s，位移 xAB = 200 m，由运动学规律可得 vB2 – vA2 = 2axAB a = = m/s2 = 4 m/s2 运动员的加速度 a = 4 m/s2，方向沿斜坡向下。图 4–33 沿x、y方向分解重力 根据牛顿第二定律，运动员所受的合力也沿斜坡向下，垂直于斜坡方向上的合力为零。取 x 轴平行于斜坡向下，取 y 轴垂直于斜坡向上，建立坐标系。沿 x 与 y 方向分解重力，如图 4–33 所示。 Fx = Gsinθ Fy = Gcosθ 沿 x 方向的合力使运动员沿斜坡向下加速运动，根据牛顿第二定律得 Fx – F阻 = ma F阻 = Fx – ma = Gsinθ − ma = ( 600×0.5 – 60 × 4）N = 60 N 滑雪运动员所受的平均阻力为 60 N，方向沿斜坡向上。 在本示例中，我们先根据运动员的运动情况求出他的加速度；再运用牛顿运动定律确定运动员的受力情况。有时我们也会运用牛顿运动定律根据物体的受力来确定物体的运动情况。这两种类型的应用都是人们认识客观世界、进行科学研究的重要途径。 当我们坐过山车加速上升时，会感到人被紧紧地压在座椅上不能动弹；而当过山车加速向下俯冲时，则又会有悬空感。如果你仔细体会，乘电梯上、下楼的过程中也会有类似感受。这些感受都与“超重”和“失重”现象有关。 何谓超重与失重？ 测量体重时，人对秤的压力与人所受的重力大小相等。但是，如果人在秤上突然下蹲或突然起立，秤的示数就会发生改变。手持悬挂重物的细线并保持重物静止时，线上的拉力大小等于重物所受的重力大小。若手突然加速上提，细线可能会断裂，说明线上的拉力 在细线断裂前变大了。这些现象都与竖直方向的运动有关。让我们通过实验来研究。O G F t 图 4–34 电梯从底楼上升到顶楼过程力传感器示数随时间的变化 在电梯顶板上固定一个力传感器，将重物挂在力传感器的挂钩上。当电梯静止时通力传感器测得的示数即为重物对力传感器拉力的大小，与重物所受重力 G 的大小相等。电梯从底楼由静止起上升，最后停在顶楼。重物对传感器拉力大小在此过程中随时间的变化如图 4–34 所示。 电梯上升过程中经历了先加速后匀速再减速的运动过程。在电梯加速上升的过程中，重物对力传感器的拉力大于重物所受的重力；在电梯减速上升的过程中，重物对力传感器的拉力小于重物所受的重力；在电梯匀速上升的过程中，重物对力传感器的拉力大小等于重物所受的重力。物体对悬绳的拉力或对支持物的压力大于物体所受重力的现象，称为超重（overweight）现象。物体对悬绳的拉力或对支持物的压力小于物体所受重力的现象，称为失重（weightlessness）现象。 根据图 4–34 所示的 F–t 图像大致画出电梯上升过程的 v–t 图像，并说明你的作图依据。 自 主 活 动 牛顿三大运动定律是牛顿力学的基础。在我们的生活、生产和科学实践中，无论是大楼、桥梁及太空站的结构，还是汽车、飞机、火箭、人造卫星及各种天体的运动，或是岩石、地壳、洋流、大气等的移动，都遵循牛顿力学规律。 牛顿系统总结了伽利略、开普勒（J.Kepler，1571—1630）和笛卡尔等人的研究成果，以实验为指导，利用伽利略开创的观测与数学分析相结合的方法，才在前人工作的基础上提出了牛顿运动定律。所以，一个规律的发现不可能只经过几次简单的实验就得以实现。科学家们要搜集已有的实验事实，在此基础上归纳出某一规律。这一过程既需要谨慎的态度、求实的作风，也需要勇气和信念。 300 多年前建立的牛顿力学至今在人类的生活、生产和科学实践中依然发挥着重大作用。牛顿力学中所建立的许多基本概念、基本规律和基本方法都已经推广到物理学的其他领域和其他学科。牛顿力学可以说是人类历史上建立的第一个重要的科学理论。科学家们通过建立一套基本观念、基本概念，以及定律、公式等，对复杂的自然现象作出解释，充分体现了人类的智慧。 一、单选题 1．小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7 m/s2 【答案】D 【详解】A．由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A错误； BC．由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B错误；C错误； D．此时小明受到的支持力大小为 则加速度大小为，D正确。 故选D。 2．一物体以初速度沿足够长的斜面上滑，下列图像可能正确的是（　　） A．②③ B．②④ C．①②③ D．①②④ 【答案】C 【详解】设斜面倾角为，若斜面光滑，则物体的加速度大小为 方向沿斜面向下，物体先向上做匀减速直线运动，再反向以相同的加速度向下加速运动，对应的图像为②； 若斜面粗糙，设物体与斜面间的动摩擦因数为，则物体上滑时的加速度大小为 若满足，则物体向上做匀减速运动到速度减为0后，物体处于静止状态，对应的图像为①； 若满足，则物体向上做匀减速运动到速度减为0后，反向向下加速运动的加速度大小为 对应的图像为③。 故选C。 3．如图，雪碧瓶在底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现图为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中处于完全失重状态，水不会流出。 故选A 。 二、解答题 4．AB为光滑水平面，BC为倾角的光滑固定斜面，两者在B处平滑连接。质量m=1.6kg的物体，受到与水平方向成θ=37°斜向上拉力F的作用，从A点开始运动，到B点时撤去F，物体冲上光滑斜面至D点的瞬间静止，物体在运动过程中的v-t图像如图（b），g取10。求： (1)AB段的长度； (2)拉力F的大小； (3)物体冲上斜面的最大距离。 【答案】(1)5m (2)5N (3)2.5m 【详解】（1）AB段的长度为图像前2s的面积 （2）由图像的斜率可知，2s前的加速度大小为 根据牛顿第二定律 合力为 解得F=5N （3）由于斜面光滑，则物体在斜面上，根据牛顿第二定律 解得 根据运动学公式 解得x=2.5m 5．水平地面上有一只质量m=10kg的木箱，在F1=10N的水平向右的拉力作用下，做v0=0.5m/s的匀速直线运动。某时刻去掉拉力F1后，立即改用与水平方向成37°的拉力F2拉该木箱，如图所示。 (1)分别画出受F1、F2时的受力分析图 (2)若F2＝12.5N，求木箱的加速度和2s内的位移（从去掉F1时刻开始计算） (3)F2为多大时，木箱可以做匀速直线运动（F2的方向保持不变）（，，g=10m/s2）（结果保留2位小数） 【答案】(1)见解析 (2)， (3) 【详解】（1）木箱受F1、F2时的受力如图所示 （2）木箱受F1时，根据平衡条件可得 解得 若F2＝12.5N，根据牛顿第二定律可得 又 ， 联立解得加速度为 根据运动学公式可得2s内的位移为 （3）用拉力F2拉木箱做匀速直线运动，根据平衡条件可得 又 联立解得 三、填空题 6．如图甲所示，足够长的木板静置于水平地面上，木板最右端放置一可看成质点的小物块。在t=0时对木板施加一水平向右的恒定拉力F，在F的作用下物块和木板发生相对滑动，t=1s时撤去F，整个过程木板运动的v-t图像如图乙所示，物块和木板的质量均为1kg，物块与木板间、木板与地面间均有摩擦，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，则拉力F的大小为 N；物块最终停止时的位置与木板右端的距离为 m。 【答案】 21 5.25 【详解】[1]设物块与木板间、木板与地面间动摩擦因数分别为，设物块质量、木板质量分别为m、M，图乙可知0到1s二者均做加速度运动，对木板 图乙可知木板加速度大小 1s到1.5s内，对木板 图乙可知该段时间木板加速度大小 联立解得 [2]图乙可知1.5s二者共速，则物块最终停止时的位置与木板右端的距离 四、综合题 体育运动 第19届杭州亚运会我国运动员获得了201枚金牌，远超第二名日本。亚运会以及奥运会上众多的运动项目都蕴含着丰富的动力学知识。 7．如图，运动员在平衡木上缓慢做花样动作的过程中（　　） A．重心位置一定不变 B．不论是双手还是单手撑在平衡木上，平衡木对人的作用力都不变 C．若运动员双手支撑，则两只手臂的夹角越大，每只手所受平衡木的支持力越大 D．若运动员双手支撑，则两只手臂的夹角越大，每只手所受平衡木的作用力越大 8．本届杭州亚运会上跳水运动员全红婵表演水花消失术，惊呆了所有的评委和观众。在跳水过程中（　　） A．运动员从跳台上跳起，上升过程中，处于超重状态 B．运动员到达最高点时，处于平衡状态 C．运动员在下降过程中，处于失重状态 D．运动员起跳时，跳板的支持力大于她对跳板的压力 9．运动员在水平跳台上做原地纵跳时，在快速下蹲后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力的变化情况（如图，G为重力，F为支持力）用图像表示，则下图正确的是（　　） A． B． C． D． 10．蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。将蹦床运动简化为如图所示。A为某次下落运动员的最高点，B为运动员下落过程中刚接触蹦床时的位置，C为运动员到达的最低点。运动员自A落至C的运动过程中，下列说法错误的是（　　） A．A至B，运动员加速运动 B．B至C，运动员减速运动 C．运动员在C点，速度为零，加速度不为零 D．运动员在最低点C的加速度大于g 【答案】7．B 8．C 9．A 10．B 【解析】7．A．运动员做花样动作时，身体姿势改变，重心位置会变化，故A错误； B．由平衡条件可知，平衡木对人的作用力始终与人的重力等大反向，即不管单手还是双手撑，该作用力不变，故B正确； C．由平衡条件可知，若运动员双手支撑，每只手所受平衡木的支持力始终为人重力的一半，与两只手臂的夹角无关，故C错误； D．由平衡条件可知，双手支撑时，每只手所受平衡木的作用力始终等于重力的一半（因为两合力的和等于重力），与夹角无关，故D错误。 故选B。 8．A．运动员从跳台跳起上升过程，加速度向下（重力加速度），处于失重状态，故A错误； B．到达最高点时，只受重力，加速度为重力加速度，不是平衡状态，故B错误； C．下降过程加速度向下（重力加速度），处于失重状态，故C正确； D．跳板的支持力和她对跳板的压力是相互作用力，大小相等、方向相反，故D错误。 故选C。 9．快速下蹲时，先加速向下运动后减速向下运动，可知运动员的加速度先向下后向上，可知其先失重（F<G）后超重（F>G）；蹬伸的过程，先加速向上运动后减速向上运动，可知运动员的加速度先向上后向下，可知其先超重（F>G）后失重（F<G），腾空后，运动员处于完全始终（F=0），综合以上可知A选项符合题意。 故选A。 10．A．从A至B，运动员只受重力，运动员加速运动，故A正确，不符合题意； B．从B至C，运动员先加速运动后减速运动，故B错误，符合题意； C．运动员在C点时，速度为0，但运动员合力不为0，加速度不为0，故C正确，不符合题意； D．若运动员从B点静止下落，对称性可知在最低点时加速度向上大小等于g，由于运动是从更高的A点静止下落，则运动到最低点时弹簧压缩量更大，弹力更大，故运动员在最低点C的加速度大于g，故D正确，不符合题意。 故选B。 11．行车安全关乎生命财产健康，至关重要，阅读图文材料回答问题： (1)汽车制动性能决定着安全，一辆汽车在平直公路上做刹车实验，0时刻起，汽车运动过程的位移与速度的关系式为，该汽车的刹车的加速度为 m/s2，汽车刹车3s内的位移为 m。 (2)新交规规定：“在没有信号灯的路口，一旦行人走上人行道，机动车车头便不能越过停止线”。如图甲所示，一长度为的卡车以的初速度向左行驶，车头距人行道为，人行道宽度为。同时，一距离路口为的行人以的速度匀速走向长度为的人行道。图乙为卡车的侧视图，质量为200kg的货箱可视为质点，货箱与车之间的动摩擦因数为，货箱距离车头、车尾的间距为、。取，求：（本题需写出计算过程） ①当司机发现行人在图中位置时立即做匀加速运动，要保证卡车整体穿过人行道时，人还没有走上人行道，卡车的加速度最小为 m/s2； ②司机以第（1）问的最小加速度加速过程中，货箱所受车厢作用力的大小和方向 ； ③当司机发现行人在图示位置时立即做匀减速运动，要保证不违反交规，且货箱不撞到车头，求卡车刹车时加速度大小需要满足的条件 。 (3)如丙图所示标出了一般情况下汽车在不同行驶速度下所对应的大致安全的刹车距离。一般驾驶者的反应时间平均为0.4~1.5s，喝酒后反应时间可能延长20%，汽车刹车过程做匀减速直线运动，下列说法正确的是（　　） A．停车距离与车速成正比 B．由图像看出，车速为40km/h时，反应时间和刹车时间之比为1：2 C．由图像看出，车速越大，刹车加速度越小 D．酒后驾驶，反应距离和刹车距离都增加 【答案】(1) -5 10 (2) ，方向斜向前方，与水平方向夹角为 (3)B 【详解】（1）[1]根据题意 结合匀变速直线运动规律 可得， [2]刹车停止的时间为 汽车刹车3s内的位移等于刹车2s内的位移，即为 （2）[1]人走上人行道的时间 [2]在3s末卡车刚好穿过人行道，加速度最小，设为,则有 代入数据解得 [3] 卡车穿过人行道时，根据题意可知 所以货物相对车厢滑动，为滑动摩擦力，根据牛顿第二定律则有 解得 其大小为 货箱所受车厢作用力的大小 设作用力的方向与水平方向夹角为，则有 解得 方向斜向前方，与水平方向夹角为 [3] 人穿过人行道的时间 假设12s内汽车的位移小于40m，加速度最小，则有 解得 以此加速度汽车减速为零的时间为 说明此加速度汽车在9s时已经减速为零，9s后不再运动，而此时刹车距离 说明假设错误，所以卡车在40m内速度减小为零加速度最小 箱子刚好不撞车头时，卡车的加速度最大，设为，则有 其中 解得 刹车时加速度需要满足的条件 （3）AC．由图可知 即 可见，停车距离与车速不成正比，且刹车时加速度相同，AC错误； B．车速为40km/h时，反应时间和刹车时间之比为 B正确； D．酒后驾驶，反应时间增大，则反应距离增大，但刹车距离不变，D错误。 故选B。 参考系的选择与惯性力的引入 小张同学在解答以下两道问题时进行了一些思考，他查询了一些材料： 【材料一】：‌浮力产生的原因是浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它向上的和向下的压力差‌。 【材料二】：惯性力，是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以研究对象为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在研究对象上令研究对象在坐标系内发生位移。在非惯性系中牛顿运动定律不成立，所以不能直接用牛顿运动定律处理力学问题。若仍然希望能用牛顿运动定律处理这些问题，则必须引入一种作用于物体上的惯性力。 问题1：学校运动会中立定跳远是一项常规项目，某同学参赛时脚蹬地起跳瞬间的受力示意图正确的是（　　） 问题2：如图所示，某学习小组将两绿色乒乓球放在两塑料盒中，上面塑料盒盛满水，下面塑料盒是空的，然后用细线将乒乓球分别系于塑料盒的上、下底部，当塑料盒静止时，细线均伸直处于竖直方向，现使两塑料盒以一定加速度一起向右匀加速运动，则此时P、Q两球相对塑料盒（　　） A．P球向右偏移           B．两球均向左偏移         C．Q球向右偏移          D．两球均向右偏移 12．问题1的正确答案为： 。问题2的正确答案为 。（选填“A”或“B”或“C”或“D”） 13．在一辆匀速行驶的公交车上有一个站在公交车上的人，他的受力突然变成如问题1中正确答案的受力示意图的状态，则直线行驶的公交车的运动可能发生的改变为： 。若这辆公交车原先向北行驶，突然公交车向西拐弯时，则车上的乘客会向 倾倒。 14．小张同学解决问题2时，发现用牛顿第二定律解释加速度的存在性会发现：小球偏移的本质是为了通过 定则合成的合外力能够提供向右的加速度以保持与塑料盒共同运动状态，但他却无法通过受力分析解决偏向。 15．为此，小张同学假设自己是空气中塑料盒内的以为观察者，则以小张同学为参考系，Q球 （选填“处于”或“不处于”）平衡状态，为了能通过受力分析解释气球偏向问题，小张同学查询资料得到【材料一】和【材料二】，请通过受力分析说理作证Q球的偏向（不使用牛顿第一定律）： 16．关于小张同学本次的物理探索过程中运用的物理方法有： 。 在探究活动中得到一些结论和规律后要运用于实践： 17．如图所示，水平桌面上有一密闭水箱，A、B、C三个等大的球，密度分别为，，，均用细线系在水箱中，处于同一高度。开始时，水箱静止，细线竖直。现剪断其中一根绳子，则（　　）（多选题） A．若剪断A线后的瞬间，则水箱受到的支持力变小 B．若剪断B线后的瞬间，则水箱受到的支持力不变 C．若剪断C线后的瞬间，则水箱受到的支持力变大 D．若剪断C线，当C球撞到水箱壁、停止之后，水箱受到的支持力与剪断绳子前相同 【答案】12． A A 13． 向右做加速运动或向左做减速运动 北 14．平行四边形 15． 处于 空气在以小张同学为参考系下，受到水平向左的惯性力ma和重力G，二力合成的作用效果使得斜方向上产生压力差，导致Q球受到斜向左上方的浮力，为平衡浮力，Q球向左偏，使得绳子拉力与浮力平衡 16．等效替代法 17．ABD 【解析】12．[1]问题1中，根据受力分析可知，该同学受到竖直向下的重力，垂直地面向上的弹力，在起跳瞬间，有对地面向左运动的趋势，故还受到水平向右的摩擦力。 故选A。 [2]问题2中，两塑料盒以一定加速度一起向右匀加速运动，密度小的质量小，故惯性小，乒乓球的密度小于水的密度，故P球向右偏移；乒乓球的密度大于空气的密度，故Q球向左偏移。 故选A。 13．[1]受力突然变成如问题1中正确答案的受力示意图的状态，根据惯性公交车突然产生向右的加速度，故公交车可能向右做加速运动或向左做减速运动； [2]若这辆公交车原先向北行驶，突然公交车向西拐弯时，由于惯性，乘客要保持原来的运动状态，故车上的乘客会向向北倾倒。 14．力是矢量，遵循平行四边形定则，故小球偏移的本质是为了通过平行四边形定则合成的合外力能够提供向右的加速度以保持与塑料盒共同运动状态。 15．[1][2]以小张同学为参考系，Q球处于平衡状态；空气在以小张同学为参考系下，受到水平向左的惯性力和重力，二力合成的作用效果使得斜方向上产生压力差，导致Q球受到斜向左上方的浮力，为平衡浮力，Q球向左偏，使得绳子拉力与浮力平衡。 16．小张同学本次的物理探索过程中运用的物理方法有等效替代法。 17．A．若剪断A线后的瞬间，由于，则A球将加速下降，同时有相同体积的水球加速上升，A球处于失重状态，水球处于超重状态，但A球质量大于水球质量，故可以认为整体处于失重状态，则水箱受到的支持力变小，故A正确； B．若剪断B线后的瞬间，由于，则B球静止不动，整体处于平衡状态，则水箱受到的支持力不变，故B正确； C．若剪断C线后的瞬间，由于，则C球将加速上升，同时有相同体积的水球加速下降，C球处于超重状态，水球处于失重状态，但C球质量小于水球质量，故可以认为整体处于失重状态，则水箱受到的支持力变小，故C错误； D．若剪断C线，当C球撞到水箱壁、停止之后，整体处于平衡状态，水箱受到的支持力与剪断绳子前相同，故D正确。 故选ABD。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $