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专题18 牛顿定律之连接体、超重失重问题
知识梳理
1．连接体
两个(或多个)物体直接接触或者通过绳子(或弹簧)连接在一起，这些物体就组成为连接体，解决连结体问题的基本方法是整体法和隔离法.
2．整体法与隔离法处理连接体问题
⑴整体法就是把连结体作为一个整体，只分析整体受到的外力，而不考虑连结体内各物体间相互作用的内力，利用牛顿运动定律对整体建立方程求解，从而简化受力分析过程，提高解题速度.
⑵隔离法就是把连结体中的某个物体隔离出来，分析该物体的受力情况，利用牛顿运动定律对该物体建立方程求解，使用隔离法时，选择受力情况简单或受力个数较少的物体进行分析，问题会更简便．
⑶若连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时，一般应先把连接体当成一个整体列式.如还要求连接体内物体相互作用的内力，则把物体隔离，必须考虑其他部分对隔离部分的相互作用，原来的内力转化为隔离部分所受的外力，对单个物体根据牛顿运动定律列式.
⑷一般地说，对于不要求讨论系统内部情况的，首选整体法，解题过程简明快捷；对于要讨论系统内部情况的，必须运用隔离法.实际应用中，整体法与隔离法往往交替使用.
交替运用原则：若系统内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时, “先整体求加速度,后隔离求内力”.
3、超重、失重和完全失重的比较
超重 失重 完全失重
定义 物体对支撑物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力的情况. 物体对支撑物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力的情况. 物体对支撑物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态.
产生条件 物体有方向向上的加速度 物体有方向向下的加速度 物体有方向向下的加速度，且a=9.8m/s2
4．对超重和失重的理解
（1）物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系,下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.
运动情况 超重、失重 视重(F)
a=0 不超重、不失重 F=mg
a的方向竖直向上 超重 F=m(g+a)
a的方向竖直向下 失重 F=m(g-a)
a的方向竖直向下a=g 完全失重 F=0
（2）物体处于超重或失重状态时，其重力(真重)始终存在且是恒量，发生变化的只是悬绳对物体的拉力或物体对支持物的压力(视重).
（3）物体处于超重或失重时的运动情况
①超重时,物体向上加速或向下减速;
②失重时,物体向下加速或向上减速.
（4）特别提示
①物体超重或失重时,加速度方向不一定沿竖直方向,只要加速度有竖直向上的分量就是超重,加速度有竖直向下的分量就是失重.
②物体超重或失重时,加速度的大小不一定是恒定的.
典例分析
例1. 如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2，拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且F1 > F2，试求在两个物块运动过程中轻线的拉力T.
跟踪练习1.质量分别为m、2m、3m的物块A、B、C叠放在光滑的水平地面上，现对B施加一水平力F，已知AB间、BC间最大静摩擦力均为f0，为保证它们能够一起运动，F最大值为( )
A．6f0 B．4f0 C．3f0 D．2f0
例2、下列哪个说法是正确的 ( )
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
跟踪练习2、游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉. 下列描述正确的是( )
A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态
B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态
C. 当升降机减速上升时，游客是处在失重状态
D. 当升降机加速下降时，游客是处在超重状态
巩固练习（作业18）
1．下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是( )
A．用天平测量物体的质量
B．用弹簧秤测物体的重力
C．用温度计测舱内的温度
D．用水银气压计测舱内气体的压强
2．如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为( )
A．加速下降 B．加速上升
C．减速上升 D．减速下降
3.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这 两个过程，如图所示.那么下列说法中正确的是（ ）
A．顾客始终受到三个力的作用
B．顾客始终处于超重状态
C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下
D．顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下
4.下列实例属于超重现象的是 ( )
A．汽车驶过拱形桥顶端
B．荡秋千的小孩通过最低点
C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上
D．火箭点火后加速升空
5. 如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是。现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻绳对m的最大拉力为( )
A. ? B.
C. D. 3μmg
6. 在水平地面上运动的小车车厢底部有一质量为m1的木块，木块和车厢通过一根水平轻弹簧相连接，弹簧的劲度系数为k.在车厢的顶部用一根细线悬挂一质量为m2的小球。某段时间内发现细线与竖直方向的夹角为θ，在这段时间内木块与车厢也保持相对静止，如图所示。不计木块与车厢底部的摩擦力，则在这段时间内弹簧的形变量为( )
A. B.
C. D.
巩固练习（作业18）答案
1．C
2．BD
3. C
4. BD
5. B
6. A

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