惯性系和非惯性系.doc

你的首选资源互助社区年 级高一学 科物理版 本通用版内容标题惯性系和非惯性系编稿老师姜国民【本讲主要内容】惯性系和非惯性系【知识掌握】【知识点精析】 【解题方法指导】 例1. 质量为60kg人，站在电梯的磅秤上，当电梯以0.5m/加速度匀加速上升时，求磅秤读数？解：方法一：方法二：分析：两个参考系得结果一样，只不过一个应用平衡条件，一个应用牛顿第三定律、原因选不同参考系，观察效果不同。 例2. 一辆铁路火车装存货物，货物与车底板最大静摩擦力是货重的0.25倍，如果车以36km/h速度行驶，要使货不滑动，火车从刹车到停止，所经过最短距离应多大？（）解：方法一：以火车为参考系。（非惯性系）货受力如下图货物刚要滑，相对车静止，车加速度最大，滑行距离最小。方法二：以地为参考系（惯性系）受力如下图。货与车相对地加速度为a分析：取两种参考系，观察效果不同，一种效果静止，一种加速运动，但最终结果相同。【考点突破】【考点指要】非惯性系在高考中不做要求，但有些题应用非惯性系较好理解。解题时也可应用。【典型例题分析】例： 一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。解：以传送带为参考系，煤声先加速、后减速。分以下几个过程。（取向左边正 1. 传送带以加速时，受力如图，为相对传送带加速，v为相对传送带速度 2. 传送带匀速运动时，不受惯性力，为这一过程相对传送带加速度。 3. 全过程煤块滑痕。由（3）（4）由（2） 由（2）（6） 解法二：以地面为参考系煤块一直加速，加速度为a v为传送带加速阶段煤块末速度 全过程对煤块应用牛顿第二定律 传送带加速过程、煤块末速度 传送带匀速过程煤仍加速，这一过程末速度 传送带加速过程末速度 传送带加速过程，匀速过程位移之和 煤块第一过程位移 煤块第二过程位移 传送带位移减煤块对地位移为相对传送带位移，即划痕长度。由a=g由得由得v、a代入 、代入得。v代入得、再将、代入 分析：显然应用非惯性系简单一些。【综合测试】 1. 下列说法正确的是（ ）A. 物体受力不变时，其运动状态也不变B. 物体只有不受力时，其运动状态才不变C. 物体速度变化率的方向总与外力方向相同D. 物体运动方向总与外力方向相同 2. 一物体在二力作用下静止，若使其中一力逐渐减小到零，再逐渐恢复到原值，而且力大小变化时方向不改变，则物体的运动是（ ）A. 一直加速B. 一直减速C. 先加速后减速D. 先减速后加速 3. （2006湖北秋季联考）如图所示，放在光滑水平面上的木块受到两个水平力与的作用静止不动，现保持不变，使方向不变而大小逐渐减小到零再逐渐恢复到原来的大小。在这个过程中，能正确描述木块运动情况的图象是（ ） A B C D 4. 如图所示，在光滑水平地面上放着通过一细绳连在一起的A、B两物体，绳能承受的拉力不能超过6N。为使它们尽快运动起来，且不致使绳拉断，所施力的大小和方向为（ ）A. 10N，向左B. 10N，向右C. 15N，向左D. 15N，向右 5. 一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图所示。已知盘与桌布间的动摩擦因数为，盘与桌面间的动摩擦因数为。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？（g表示重力加速度） 6. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计。加速度计的构造原理的示意图如图所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离0点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度（ ）A. 方向向左，大小为B. 方向向右，大小为C. 方向向左，大小为D. 方向向右，大小为 7. （经典回放）如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，l2水平拉直，物体处于平衡状态。现将l2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。（1）下面是某同学对该题的一种解法：解析：设l1线上拉力为T1，l2线上拉力为T2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡。剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即在T2反方向获得加速度。因为，所以加速度，方向在T2反方向。你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由。（2）若将下图中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与（1）完全相同，即，你认为这个结果正确吗？请说明理由。 8. 一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度开始运动，当其速度达到后，便以此速度做匀速运动。经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。【综合测试答案】 1. 解析：物体不受力或所受的合外力为零时，运动状态都不会变。速度变化率就是加速度，而加速度的方向由外力的方向决定。答案：C 2. 答案：A 3. 解析：当F2逐渐减小时，物体所受合外力则逐渐增大，物体在这一阶段做加速度逐渐增大的加速运动，F2减为零后又逐渐恢复到原来的大小，物体所受合外力逐渐减小，但由于已有初速度，所以物体做加速度逐渐减小的加速运动。答案：B 4. 解析：绳的拉力，在所施力的大小一定、产生加速度的大小一定时，直接拉质量大的物体，绳的拉力小。答案：C 5. 解析：设圆盘的质量为m，桌长为l，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为，有桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以表示加速度的大小，有设盘刚离开桌布时的速度为，移动的距离为，离开桌布后在桌面上再运动距离后便停下，有盘没有从桌面上掉下的条件是l设桌布从盘下抽出所经历时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为x，有而l由以上各式解得。点评：（1）解题的关键是明确必须在盘到达桌边之前将桌布抽出，因此盘的运动应是加速和减速两个过程。刚好到达桌边也就成为位移和末速度的临界条件。（2）本题也是利用了“程序法”的思想。解题时要建立好纵向、横向关系。建立纵向关系时，一般要设好衔接两个过程的状态量（如本题的）。建立横向关系时，一般要设出与两研究对象的受力或运动过程最“密切”的物理量（如本题中抽出桌布的时间t）。 6. 解析：指针向左偏离0点距离为s，将引起两个弹簧均有形变s。左弹簧被压缩s，弹力向右；右弹簧被拉长s，弹力向右，故合弹力向右大小为，则。答案：D 7. 答案：（1）错。因为l2被剪断的瞬间，l1上的张力大小发生了变化。（2）对。因为l2被剪断的瞬间，弹簧l1的长度未来得及发生变化，T1大小和方向都不变。 8. 答：l解析：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度。根据牛顿定律，可得。设经历时间t，传送带由