高中物理 3.6《超重与失重》27课件 教科版必修1.ppt

1 单位制 由单位和单位一起组成了单位制 1 基本单位 基本物理量的单位 力学中的基本量有三个 它们是 它们的国际单位分别是 2 导出单位 由量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位 基本 导出 长度 质量 时间 米 千克 秒 基本 超重和失重 2 国际单位制中的基本物理量和基本单位 l m t 秒 千克 米 m kg s 1 关于力学单位制说法中正确的是 a kg m s n是导出单位b kg m j是基本单位c 在国际单位制中 质量的基本单位是kg 也可以是gd 只有在国际单位制中 牛顿第二定律的表达式才是f ma解析 在力学单位制中 kg m s为基本单位 m s j和n均为导出单位 a b均不正确 g不是国际单位的基本单位 c不正确 只有在国际单位制中 f kma中的k才为 1 牛顿第二定律的表达式才是f ma 故只有d正确 答案 d 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 大小等于测力计所受物体的或台秤所受物体的 2 超重 失重 完全失重的比较 拉力 压力 大于 小于 等于零 g 竖直向下 竖直向上 超重就是物体重力增加了 失重就是物体重力减小了 完全失重就是物体不受重力了 这种说法是否正确 为什么 提示 不正确 超重或失重是指物体的 视重 大于或小于其重力的现象 物体实际受到的重力并没有变化 如何理解超重和失重现象 1 不论超重 失重或完全失重 物体的重力不变 只是 视重 改变 2 物体是否处于超重或失重状态 不在于物体向上运动还是向下运动 而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度 3 当物体处于完全失重状态时 重力只产生使物体具有a g的加速度效果 不再产生其他效果 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 液柱不再产生向下的压强等 2 在电梯中 把一重物置于台秤上 台秤与压力传感器相连 电梯由静止开始竖直上升过程中 传感器所受的压力与时间的关系 fn t 图象如图3 2 1所示 g取10m s2 由图象可知 1 电梯减速上升过程经历的时间是 s 2 重物的质量是 kg 3 电梯的最大加速度是 m s2 图3 2 1 解析 1 当电梯减速上升时 由于电梯内的物体与电梯都有向下的加速度 故此时物体处于失重状态 即对应图象中的10s 14s 经历的时间为4s 2 由图象可知 在4s 10s内 电梯匀速上升 此时支持力的大小与重力大小相等 所以重物的质量为3kg 3 当fn 15n时 对应的加速度最大 amax 5m s2 答案 1 4 2 3 3 5 1 已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律 已知物体的情况 可以求出物体的加速度 再知道物体的初始条件 初位置和初速度 根据 就可以求出物体在任一时刻的速度和位置 也就求出了物体的运动情况 受力 运动学公式 2 已知物体的运动情况 求物体的受力情况根据物体的运动情况 由可以求出加速度 再根据可确定物体的合外力 从而求出未知力 或与力相关的某些量 如动摩擦因数 劲度系数 力的方向等 运动学公式 牛顿第二定律 两类动力学问题的解题思路图解 3 某校课外活动小组 自制一枚土火箭 火箭在地面时的质量为3kg 设火箭发射实验时 始终在垂直于地面的方向上运动 火箭点火后可认为做匀加速运动 经过4s到达离地面40m高处 燃料恰好用完 若空气阻力忽略不计 g取10m s2 求 1 燃料恰好用完时火箭的速度为多大 2 火箭上升离地面的最大高度是多大 3 火箭上升时受到的最大推力是多大 解析 火箭上升过程中先匀加速上升 后匀减速上升 1 加速上升过程中 根据运动学公式x at2 v at 带入数据可得v 20m s a 5m s2 2 减速过程中 继续上升高度为x1 根据运动学公式 v2 2 g x1 代入数据得x1 20m上升的最大高度xm x x1 40m 20m 60m 3 加速过程中 设火箭推力为f 根据牛顿第二定律得 f mg ma 解得f 45n 答案 1 20m s 2 60m 3 45n 例1 为了研究超重与失重现象 某同学把一体重秤放在电梯的地板上 他站在体重秤上随电梯运动并随时观察体重秤示数的变化情况 下表记录了几个特定时刻体重秤的示数 表内时间不表示先后顺序 若已知t0时刻电梯静止 则以下判断正确的是 a t1和t2时刻该同学的质量并没有变化 但所受重力发生变化b t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反c t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等 运动方向不一定相反d t3时刻电梯可能向上运动解析 人所受的重力等于人的质量和重力加速度的乘积 与人的运动状态无关 t0时刻电梯静止 体重秤的示数大小等于人的体重 t1时刻体重秤的示数大于人的体重 说明人处于超重状态 加速度方向向上 t2时刻体重秤的示数小于人的体重 说明人处于失重状态 加速度方向向下 t3时刻体重秤的示数等于人的体重 说明人的加速度为零 处于平衡状态 电梯可能静止 可能向上匀速运动 也可能向下匀速运动 本题的正确答案为b c d 答案 bcd 1 1举重运动员在地面上能举起120kg的重物 而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物 求升降机运动的加速度 若在以2 5m s2的加速度加速下降的升降机中 此运动员能举起质量为多大的重物 取g 10m s2 解析 运动员在地面上能举起120kg的重物 则运动员能发挥的向上的最大支撑力f m1g 120 10n 1200n 在运动着的升降机中只能举起100kg的重物 可见该重物超重了 升降机应具有向上的加速度 例2 冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目 比赛场地示意图如图3 2 2甲所示 比赛时 运动员脚蹬起蹬器 身体成跪式手推冰壶从本垒圆心o向前滑行 至前卫线时放开冰壶使其沿直线oo 滑向营垒圆心o 为使冰壶能在冰面上滑得更远 运动员可用毛刷刷冰面以减小冰壶与冰面间的动摩擦因数 一次比赛时 冰壶 可视为质点 从本垒圆心o点向前沿直线oo 滑行 某同学利用计算机描绘出冰壶运动的v t图象如图3 2 2乙所示 已知oo 30 0m 冰壶的质量为19kg g取10m s2 启动时运动员对冰壶的推力为恒力 求 1 启动时运动员对冰壶的推力f 2 用毛刷刷冰面的距离及此时冰壶与冰面间的动摩擦因数 3 冰壶静止时的位置 解析 1 分析v t图象可知 0 2 0s内为冰壶的启动过程 2 0s 12 0s为冰壶在冰面上的自滑过程 12 0s 16 8s为冰壶在运动员刷冰面后的滑行过程 0 2 0s冰壶的加速度大小为a1 2m s2 设不刷冰面时冰壶与冰面的动摩擦因数为 1 由牛顿第二定律有f 1mg ma12 0s 12 0s冰壶的加速度大小为a2 0 32m s2 由牛顿第二定律有 1mg ma2 联立解得f 44 1n 2 12 0s 16 8s为冰壶在运动员刷冰面后的滑行过程 由v t图象知 用毛刷刷冰面的距离为s3 1 92m 此过程冰壶的加速度为a3 0 17m s2 由牛顿第二定律有 mg ma3 此过程冰壶与冰面间的动摩擦因数为 0 017 3 0 2 0s冰壶前进的距离为s1 m 4m 2 0s 12 0s冰壶滑行的距离为s2 m 24m 冰壶运动总距离为s s1 s2 s3 29 92m s oo s 0 08m 即冰壶停在距o 点左侧0 08m处 答案 1 44 1n 2 1 92m0 017 3 距o 点左侧0 08m处 解答此类问题还应注意 不论是已知运动求解力 还是已知力求解运动 作好 两分析 即受力分析 运动分析是解决问题的关键 在解决两类动力学基本问题时要正确画出受力分析图 进行运动过程分析 建立已知的受力情况或运动情况与加速度的关系 从而达到事半功倍的效果 求解这两类问题的思路如下 2 1如图3 2 3所示 楼梯口一倾斜的天花板与水平面成 37 角 一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为f 10n 刷子的质量为m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与天花板间的动摩擦因数为0 5 天花板长为l 4m 取sin37 0 6 试求 1 刷子沿天花板向上运动的加速度 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 图3 2 3 解析 1 以刷子为研究对象 受力分析如图所示 设滑动摩擦力为ff 天花板对刷子的弹力为fn 由牛顿第二定律 得 f mg sin37 ff mafn f mg cos37 ff fn代入数据 得a 2m s2 2 由运动学公式 得l at2 代入数据 得t 2s 答案 1 2m s2 2 2s 2 2 2010 湖北重点中学联考 完整的撑杆跳高过程可以简化成如图3 2 4所示的三个阶段 持杆助跑 撑杆起跳上升 越杆下落 在第二十九届北京奥运会比赛中 俄罗斯女运动员伊辛巴耶娃从静止开始以加速度a 1 25m s2匀加速助跑 速度达到v 9 0m s时撑杆起跳 到达最高点时过杆的速度不计 过杆后做自由落体运动 重心下降h2 4 05m时身体接触软垫 从接触软垫到速度减为零的时间t 0 90s 已知伊辛巴耶娃的质量m 65kg 重力加速度g取10m s2 不计空气的阻力 求 1 伊辛巴耶娃起跳前的助跑距离 2 假如伊辛巴耶娃从接触软垫到速度减为零的过程中做匀减速运动 求软垫对她的作用力大小 解析 1 设助跑距离为x 由运动学公式v2 2ax 解得 x 32 4m 2 运动员过杆后做自由落体运动 设接触软垫时的速度为v 由运动学公式有 v 2 2gh2设软垫对运动员的作用力为f 由牛顿第二定律得f mg ma 由运动学公式a 解得 f 1300n 答案 1 32 4m 2 1300n 15分 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量m 2kg 动力系统提供的恒定升力f 28n 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变 g取10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行t1 8s时到达高度h 64m 求飞行器所受阻