超重和失重从动力学看自由落体运动.ppt

第2课时 超重和失重 从动力学看自 由落体运动 同步导 学方案 课后强 化演练 要点一 超重和失重 1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”，大小等于秤所受的拉力或压 力 2超重现象 (1)概念：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物 体所受重力的现象 (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度，与物体的速 度的大小和方向无关 (3)产生原因：当物体具有向上的加速度a(物体做向上加速 或向下减速运动)时，支持物对物体的支持力(或悬挂物对 物体的拉力)为FT.由牛顿第二定律可得： FTmgma. 所以FTm(ga)mg 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉 力)FTmg. 3失重现象 (1)概念：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于重 力的现象 (2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度，与物体速度 的大小和方向无关 (3)产生原因：当物体具有竖直向下的加速度(物体可加速 向下运动，也可以减速向上运动)时，悬绳对物体的拉力( 或支持物对物体的支持力)为FT.由牛顿第二定律得mgFT ma，所以FTmgmamg，电梯具有向上 的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速 向下运动；t2t3，Fmg，可能静止或匀速运动；t3t4 ，Fmg，电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态， 可能做加速向下或减速向上运动综上分析可知，B、C 正确 答案：BC 气球下挂一重物，以v010 m/s匀速上升， 当达到离地面高175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂， 那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻 力不计，g取10 m/s2) 【分析】 解答本题应注意以下两点： (1)绳断时，物体速度方向向上，继续向上运动 (2)物体运动过程可分段来处理，也可用全程法 题题型 2 从动动力学看竖竖直上抛运动动 例 2 【答案】 7 s 60 m/s 【方法总结】 当物体在竖直方向只受重力作用时，加速度为重力加速度 g，物体在竖直方向做匀变速直线运动，可用匀变速运动 公式解题 以v020 m/s的速度竖直上抛一小球 ，经2 s以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球g取 10 m/s2，则两球相碰处离出发点的高度是( ) A10 m B15 m C20 m D不会相碰 变式训练21 解法二：根据速度对称性，上升阶段与下降阶段经过同一 位置的速度大小相等、方向相反，即 v0g(t2)v0gt， 解得t1 s，代入位移公式得h15 m. 答案：B 质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上 ，如图所示重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各 种运动时，体重计的示数是多少？ (1)匀速上升； (2)以4 m/s2的加速度加速上升； (3)以5 m/s2的加速度加速下降； (4)以重力加速度g加速下降 题题型 3 利用超重和失重的观观点解题题 例 3 【解析】 (1)匀速上升时：由平衡条件得： FN1mg600 N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为600 N，即体重计 示数为600 N. (2)加速上升时，由牛顿第二定律得： FN2mgma1 FN2mgma1840 N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为840 N，即体重计 示数为840 N. (3)加速下降时，由牛顿第二定律得： mgFN3ma3 FN3mgma3300 N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300 N，即体重计 示数为300 N. (4)当ag加速下降时，人完全失重，体重计示数为零 【答案】 (1)600 N (2)840 N (3)300 N (4)零 【方法总结】 实质上当物体有竖直向下的加速度分量ay时，物体即处于 失重状态，且实际重力与视重差为may；当物体有竖直向 上的加速度分量ay时，物体即处于超重状态，且视重与实 际重力差为may. 一质量为m40 kg的小孩站在电梯 内的体重计上电梯从t0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的变化如图所示试问：在这段时间内电 梯上升的高度是多少？取重力加速度g10 m/s2. 变式训练31 答案：9 m 某同学找了一个用过的“易拉罐”在靠近底部 的侧面打了一个洞，用手指按住洞，向罐中装满水，然后 将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，则下列说法正确 的是( ) A易拉罐上升的过程中，洞中射出的水的速度越来越快 B易拉罐下降的过程中，洞中射出的水的速度越来越快 题题型 4 完全失重问题问题 例 4 C易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水的速度都 不变 D易拉罐上升、下降的过程中，水不会从洞中射出 【解析】 易拉罐被竖直向上抛出后，在不计空气阻力的 情况下，无论是上升还是下降过程中都只受重力的作用， 都处于完全失重状态水对易拉罐各个方向都没有压力作 用，而且由于水和易拉罐的运动情况相同，因此水不会从 小洞中漏出，选项D正确 【答案】 D 【方法总结】 当物体处于完全失重状态时，与重力有关的现象完全消失 ，液体不再产生压强，物体间不再产生压力 如图所示，A、B两物体叠放在一起 ，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的 是( ) 变式训练41 A在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重 力 解析：上升和下降过程中，两物体均处于完全失重状态， A对B的压力为零 答案：A 1.关于超重和失重，下列说法中正确的是( ) A超重就是物体受的重力增加了 B失重就是物体受的重力减小了 C完全失重就是物体一点重力都不受了 D不论超重或失重，物体所受重力是不变的 解析：“超重”并不是说重力增加了，“失重”并不是说重力 减少了，“完全失重”也不是说重力完全消失了发生超重 、失重、完全失重现象时，物体所受重力并没有发生变化 ，变化的只是物体受到的拉力或支持力，即视重 答案：D 2一个同学站在体重计上称体重，当该同学静止时体重 计示数为600 N，现在该同学突然下蹲，则从开始下蹲到 静止全过程中体重计的示数( ) A一直大于600 N B一直小于600 N C先是大于600 N后小于600 N，最后等于600 N D先是小于600 N后大于600 N，最后等于600 N 解析：把人看做一个整体，受到重力和磅秤支持力的作用 ，若重心加速下降，处于失重状态，则支持力小于重力； 若重心减速下降，处于超重状态，则支持力大于重力人 下蹲的过程较复杂，首先必定加速，但最后人又静止，所 以必定还有减速过程，即人的重心先加速，后减速下降， 最后静止，因此，体重计示数先小于体重，后大于体重， 最后等于体重 答案：D 3在升降机中，一人站在磅秤上，发现自己的体重减轻 了20%，则他自己的下列判断可能正确的是(g取10 m/s2)( ) A升降机以8 m/s2的加速度加速上升 B升降机以2 m/s2的加速度加速下降 C升降机以2 m/s2的加速度减速上升 D升降机以8 m/s2的加速度减速下降 解析：由牛顿第二定律可得mg0.8mgma，a2 m/s2 因此升降机可能以2 m/s2的加速度加速下降或减速上升， BC正确 答案：BC 4将物体竖直向上抛出后，能正确表示其速率v随时间t 的变化关系的图象是图中的( ) 解析：物体受重力作用，先减速为零后反向加速