第3章_3运动过程分析__超重、失重

运动过程分析超重 失重 第三章 牛顿运动定律 1 动态过程分析 2009安徽 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 图3 3 2 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 解析 在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左 电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上 由牛顿第三定律 它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下 在匀速运动的过程中 顾客与电梯间的摩擦力等于零 顾客对扶梯的作用仅剩下压力 方向沿竖直向下 答案 C 点评 以考生熟悉的电动扶梯为背景进行设计 考查考生对受力分析 共点力平衡 牛顿定律等物理知识的综合运用 如图3 3 3a所示 物块静止在水平面上 某时刻 t 0 开始 物块受到竖直向上的拉力F的作用 拉力F在0 t0间内随时间变化情况如图b所示 则在这段时间内物块的速度随时间变化的图象可能是下列选项中的 图3 3 3 解析 开始一段时间拉力小于重力 物体静止不动 当拉力大于重力后 物体开始向上运动 根据牛顿第二定律F mg ma F m g a可知加速度越来越大 在速度图象上应该斜率越来越大 故D图正确 2 瞬时状态分析一根劲度系数为k 质量不计的轻弹簧 上端固定 下端系一质量为m的物体 有一水平板将物体托住 并使弹簧处于自然长度 如图3 3 4所示 现让木板由静止开始以加速度a a g 匀加速向下移动 求经过多长时间木板开始与物体分离 图3 3 4 设物体与平板一起向下运动的距离为x时 物体受重力mg 弹簧的弹力F kx和平板的支持力N作用 据牛顿第二定律有 mg kx N ma得N mg kx ma当N 0时 物体与平板分离 所以此时因为所以 点评 牛顿第二定律反映的是力与加速度的瞬时对应关系 合外力不变 加速度不变 合外力瞬间改变 加速度瞬间改变 2009启东市调研 为了测量某住宅大楼每层的平均高度 层高 及电梯运行情况 甲 乙两位同学在一楼电梯内用电子体重计及秒表进行了以下实验 一质量为m 50kg的甲同学站在体重计上 乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中 体重计示数随时间变化的情况 并作出了如图3 3 5所示的图象 已知t 0时 电梯静止不动 从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层 求 1 电梯启动和制动时的加速度大小 2 该大楼的层高 图3 3 5 某中学实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤 使其测量挂钩 跟弹簧相连的挂钩 向下 并在钩上悬挂一个重为10N的钩码 弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出 如图3 3 6所示的F t图象 根据F t图象 下列分析正确的是 3 超重 失重 图3 3 6 A 从时刻t1到t2 钩码处于超重状态B 从时刻t3到t4 钩码处于失重状态C 电梯可能开始停在15楼 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在1楼D 电梯可能开始停在1楼 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在15楼 解析 t1到t2 视重变小 失重 A错 t3到t4 视重变大 超重 B错 加速向下失重 匀速向下视重等于重力 再减速向下超重 所以C正确 D错 答案 C 点评 只要加速度竖直向上 超重 与速度的方向没关系 只要加速度竖直向下 失重 与速度的方向没关系 无论在超重还是失重状态时 物体的重力始终存在 并且大小也没有发生变化 只是物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 发生了变化 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 如图3 3 7所示 设投放初速度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终保持图示姿态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 图3 3 7 A 箱内物体对箱子底部始终没有压力B 箱子刚从飞机上投下时 箱内物体受到的支持力最大C 箱子接近地面时 箱内物体受到的支持力比刚投下时大D 若下落距离足够长 箱内物体有可能不受底部支持力而 飘起来 答案 C 易错题 如图3 3 8 为倾角q是30 固定的立体图斜面 在该斜面上有一重为G的物体P 若用与斜面底边AB平行的恒力F G 2推它 恰好能使它做匀速直线运动 则该物体与斜面之间的动摩擦因数为多大 图3 3 8 错解分析 上述解答没有对物体P在立体斜面斜向滑动这一新情景下的受力情形进行全面分析 未注意它所受的重力平行斜面向下这一分力产生的效果 从而在应用平衡条件时 片面地认为滑动摩擦力恰好等于推力F 其解答一开始就陷入误区 正解 可以认为物体P相对斜面同时参与两个运动 一个是沿推力F方向的滑动 另一个是沿G1方向的滑动 这两个运动的合运动方向就是其在斜面上实际运动方向 且这一方向恰为F与G1的合力F