高考物理总复习 第3章 牛顿运动定律（第3课时）牛顿运动定律的应用 超重和失重课件.ppt

第3课时牛顿运动定律的应用超重和失重 基础过关 1 单位制 1 基本量 基本单位和导出单位 物理学的 在确定了物理量之间的数量关系的同时 也确定了物理量的 间的关系 基本量概念 被选定的利用物理量之间的关系推导出其他物理量的 的 基本单位 的单位 考点一单位制超重和失重 b 关系式 单位 单位 物理量 基本物理量 导出单位由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位 2 单位制和国际单位制 单位制 单位和 单位一起组成单位制 国际单位制国际通用的 包括一切 领域的单位制 关系式 基本 导出 计量 国际单位制中的基本单位以下是国际单位制中的七个基本物理量和相应的国际单位制中的基本单位 米 千克 kg 秒 安培 在力学范围内 国际单位制中的基本量为 相应的基本单位为 长度 质量 时间 米 千克 秒 2 超重和失重 1 超重 定义 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 物体所受重力的现象 产生条件 物体具有 的加速度 2 失重 定义 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 物体所受重力的现象 产生条件 物体具有 的加速度 3 完全失重 定义 物体对支持物的压力 或对竖直悬挂物的拉力 的现象称为完全失重现象 产生条件 物体的加速度a g 方向竖直向下 大于 向上 小于 向下 等于零 过关演练 1 2015 浙江1月学考 在国际单位制中 速度单位的符号是 a n kgb kg nc m sd m s2答案c 2 2014 浙江7月学考 两砖块叠在一起放在竖直升降电梯的水平底板上 当两砖块间的压力小于上面砖块的重力时 电梯可能的运动是 a 向上加速运动b 向上减速运动c 向下匀速运动d 向下减速运动 答案b 要点突破 要点超重与失重理解1 实重与视重的比较 2 易错提醒 1 物体处于超重或失重状态时 物体的重力始终存在 大小也没有变化 2 发生超重或失重现象与物体的速度无关 只决定于加速度的方向 3 尽管物体的加速度不在竖直方向 但只要其加速度在竖直方向上有分量 物体就会处于超重或失重状态 4 物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的 其大小等于ma 例题 2016 台州中学期中 如图 质量ma mb的两物体a b叠放在一起 靠着竖直墙面 让它们由静止释放 在沿粗糙墙面下落过程中 物体b的受力示意图是 解析a与b整体同时沿竖直墙面下滑 受到总重力 墙壁对其没有支持力 如果有 将会向右加速运动 因为没有弹力 故也不受墙壁的摩擦力 即只受重力 做自由落体运动 由于整体做自由落体运动 处于完全失重状态 故a b间无弹力 再对物体b受力分析 只受重力 故选a 答案a 精练题组 1 在国际单位制中 与质量 长度和时间对应的基本单位是 a 克 米 秒b 千克 米 小时c 克 厘米 分钟d 千克 米 秒解析在国际单位制中选定七个基本单位 其中力学有三个基本单位 即质量 长度和时间对应的单位 它们的单位分别是千克 kg 米 m 秒 s d选项正确 答案d 2 关于超重和失重的下列说法中 正确的是 a 超重就是物体所受的重力增大了 失重就是物体所受的重力减小了b 物体做自由落体运动时处于完全失重状态 所以做自由落体运动的物体不受重力作用c 物体具有向上的速度时处于超重状态 物体具有向下的速度时处于失重状态d 物体处于超重或失重状态时 物体的重力始终存在且不发生变化 解析物体具有向上的加速度时处于超重状态 具有向下的加速度时处于失重状态 超重和失重并非物体的重力发生变化 而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化 综上所述 a b c均错 d正确 答案d 3 小明站在电梯里 当电梯以加速度5m s2下降时 小明受到的支持力 a 小于重力 但不为零b 大于重力c 等于重力d 等于零解析由牛顿第二定律结合受力分析可知支持力小于重力 但不为零 选a 答案a 4 2016 江门学考模拟 如图所示 弹簧秤上端固定在升降机的顶上 另一端挂一重物 升降机静止时弹簧的伸长量为l 当升降机做下列哪种运动时 弹簧的伸长量增大 a 升降机向上匀速运动b 升降机向上匀减速运动c 升降机向下匀加速运动d 升降机向下匀减速运动 解析弹簧的伸长量要增加 即弹簧的弹力要变大 此时物体的合外力方向向上 加速度向上 升降机做向上的匀加速运动或向下的匀减速运动 故只有选项d正确 答案d 方法总结 超重和失重现象判断的技巧 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 小于重力时处于失重状态 等于0时处于完全失重状态 2 从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态 具有向下的加速度时处于失重状态 向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态 基础过关 1 常见的图象有v t图象 a t图象 f t图象 f x图象 f a图象等 2 图象间的联系加速度是联系v t图象与f t图象的桥梁 考点二动力学中图象问题 d d 3 分析图象问题时的关键 1 看清纵 横坐标所表示的物理量及单位 2 注意坐标原点是否从零开始 3 清楚图线的交点 斜率 面积等物理意义 4 对物体的受力情况和运动情况的分析 答案b 2 在一次军事演习中 某空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下 从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的v t图象 如图所示 则下列说法正确的是 a 0 10s内空降兵运动的加速度越来越大b 0 10s内空降兵处于超重状态c 10 15s内空降兵和降落伞整体所受重力小于空气阻力d 10 15s内空降兵处于失重状态 解析因v t图线的斜率等于物体的加速度 在0 10s内斜率逐渐减小 故空降兵运动的加速度越来越小 选项a错误 0 10s内空降兵的加速度方向与速度方向相同 方向向下 故处于失重状态 选项b错误 10 15s内做减速运动 加速度向上 故此时空降兵和降落伞整体所受重力小于空气阻力 且处于超重状态 选项c正确 d错误 答案c 要点突破 要点动力学中的图象问题的基本思路1 由图象坐标轴的物理意义 图线的截距 斜率 特殊点 面积等充分挖掘出解题所需的信息 同时 结合图线描述的运动情况 画出运动过程示意图 弄清物理情景 2 根据题目提供的情况 结合牛顿第二定律 写出图象中两个物理量的函数 然后再由图象的截距 斜率等信息 找关系列方程 例题 2016 嘉兴一中期中 蹦极 是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力f的大小随时间t变化的情况如图所示 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 a 0 8gb gc 2gd 3g 解析由拉力与时间关系图象可以知道 人的重力等于0 6f0 而最大拉力为1 8f0结合牛顿第二定律有 1 8f0 mg mam 解得 am 2g 故c正确 a b d错误 答案c 精练题组 1 静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用 该力随时间变化的关系如图所示 则 a 物体在2s内的位移为零b 4s末物体将回到出发点c 2s末物体的速度为2m sd 物体一直在朝同一方向运动 解析0 1s内物体匀加速运动 1 2s内沿原方向匀减速直线运动 2s末速度为零 然后重复上述过程 d对 答案d 2 一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面 在水平面上运动的v t图象如图所示 已知重力加速度为g 则根据图象不能求出的物理量是 a 木块的位移b 木块的加速度c 木块所受摩擦力d 木块与桌面间的动摩擦因数 解析位移可由图象与时间轴所围的面积求出 由v t图线的斜率可求出加速度a 由牛顿第二定律知 a g 故动摩擦因数 也可求出 由于不知木块的质量 故不能求出木块所受摩擦力 答案c 3 多选 一质量为m 1kg的物体在水平恒力f作用下水平运动 1s末撤去恒力f 其v t图象如图所示 则恒力f和物体所受阻力ff的大小是 a f 8nb f 9nc ff 2nd ff 3n 解析撤去恒力f后 物体在阻力作用下运动 由v t图象可知 1 3s物体的加速度为3m s2 由牛顿第二定律ff ma可知 阻力ff 3n 由图象可知在0 1s其加速度为6m s2 由牛顿第二定律f ff ma 可求得f 9n b d正确 答案bd 4 质量为3kg的物体放在水平地面上 在水平恒力f的作用下做匀加速直线运动 4s末撤去此水平恒力f 物体运动的v t图象如图所示 求 1 物体在0 4s的加速度大小 2 物体在4 10s的位移大小 3 物体所受的摩擦力大小 答案 1 3m s2 2 36m 3 6n 5 如图甲所示 固定的光滑细杆与地面成一定倾角 在杆上套有一个光滑小环 小环在沿杆方向的推力f作用下向上运动 推力f与小环速度v随时间变化规律如图乙所示 取重力加速度g 10m s2 求 1 小环的质量m 2 细杆与地面间的倾角 答案 1 1kg 2 30 6 一个物块置于粗糙的水平地面上 受到的水平拉力f随时间t变化的关系如图 a 所示 速度v随时间t变化的关系如图 b 所示 取g 10m s2 求 1 1s末物块所受摩擦力的大小f1 2 物块在前6s内的位移大小x 3 物块与水平地面间的动摩擦因数 答案 1 4n 2 12m 3 0 4 方法总结 动力学图象问题处理方法看清坐标轴所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从0开始 明确因变量与自变量间的制约关系 明确物理量的变化趋势 分析图线进而弄懂物理过程 写出相应的函数关系式 进而明确 图象与公式 图象与物体 间的关系 以便对有关物理问题作出准确判断 基础过关 1 连接体的分类根据两物体之间相互连接的媒介不同 常见的连接体可以分为三大类 1 绳 杆 连接 两个物体通过轻绳或轻杆的作用连接在一起 2 弹簧连接 两个物体通过弹簧的作用连接在一起 3 接触连接 两个物体通过接触面的弹力或摩擦力的作用连接在一起 考点三动力学中的连接体问题及传送带模型 d d 2 连接体的运动特点轻绳 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 轻杆 轻杆平动时 连接体具有相同的平均速度 轻杆转动时 连接体具有相同的角速度 而线速度与转动半径成正比 轻弹簧 在弹簧发生形变的过程中 两端连接体的速率不一定相等 在弹簧形变最大时 两端连接体的速率相等 特别提醒 1 轻 质量和重力均不计 2 在任何情况下 绳中张力的大小相等 绳 杆和弹簧两端受到的弹力大小也相等 答案a 2 2016 浙江宁波十校联考 如图 a 所示 两段等长细线将质量分别为2m m的小球a b悬挂在o点 小球a受到水平向右的恒力f1的作用 小球b受到水平向左的恒力f2的作用 当系统处于静止状态时 出现了如图 b 所示的状态 小球b刚好位于o点正下方 则f1与f2的大小关系正确的是 a f1 4f2b f1 3f2c f1 2f2d f1 f2 答案a 要点突破 要点一整体与隔离法在动力学中的应用技巧1 整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度 且不需要求物体之间的作用力 可以把它们看成一个整体 分析整体受到的合外力 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 2 隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同 或者要求出系统内各物体之间的作用力时 就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 整体法 隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度 且要求物体之间的作用力时 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 答案d 要点二皮带运输机问题分析1 水平传送带问题求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判断 判断摩擦力时要注意比较物体的运动速度与传送带的速度 也就是分析物体在运动位移x 对地 的过程中速度是否和传送带速度相同 物体的速度与传送带速度相同的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻 2 倾斜传送带问题求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况 从而确定其是否受到滑动摩擦力作用 如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定滑动摩擦力的大小和方向 然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况 当物体速度与传送带速度相同时 物体所受的摩擦力的方向有可能发生突变 例2 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 如图所示为一水平传送带装置示意图 紧绷的传送带ab始终保持恒定的速率v 1m s运行 一质量为m 4kg的行李无初速度地放在a处 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相同的速率做匀速直线运动 设行李与传送带之间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离l 2m g取10m s2 1 求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小 2 求行李做匀加速直线运动的时间 3 如果提高传送带的运行速率 行李就能被较快地传送到b处 求行李从a处传送到b处的最短时间和传送带对应的最小运行速率 答案 1 4n1m s2 2 1s 3 2s2m s 精练题组 1 一光滑斜劈 在力f推动下向左匀加速运动 且斜劈上有一木块恰好与斜劈保持相对静止 如图所示 则木块所受合力的方向为 a 水平向左b 水平向右c 沿斜面向下d 沿斜面向上 解析因为木块与劈相对静止 故木块的加速度与劈的加速度相同 皆水平向左 由牛顿第二定律知 木块所受合外力的方向水