高考物理大一轮复习 第03章 牛顿运动定律 第3讲 牛顿运动定律的应用——超重和失重 连接体课件 新人教版.ppt

牛顿运动定律 第三章 第三讲牛顿运动定律的应用 超重和失重连接体 栏 目 导 航 1 超重 1 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 2 产生条件 物体具有 的加速度 大于 向上 2 失重 1 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 2 产生条件 物体具有 的加速度 3 完全失重 1 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 2 产生条件 物体的加速度a 方向竖直向下 小于 向下 等于零 g 提示 匀加速上升时fn mg ma fn 600n匀减速上升时mg fn ma fn 400n 匀加速下降时 mg fn ma fn 400n匀减速下降时 fn mg ma fn 600n 物体具有向上的加速度 加速上升或减速下降 发生超重现象 物体具有向下的加速度 加速下降或减速上升 发生失重现象 1 两个或两个以上的物体相互连接参与运动的系统称为 2 对加速度相同的连接体求解的一般方法 整体法求 隔离法求物体间的 两种方法互相配合交替应用 常能更有效地解决有关连接体的问题 连接体 加速度 相互作用力 若用水平力f推b 则a b间的相互作用力fn的大小是多少 若a b的质量相同 如图所示 如果它们分别受到水平推力f1和f2 且f1 f2 则a施于b的作用力的大小是多少 1 若题目中出现 最大 最小 刚好 等词语 常为临界问题 解决临界问题一般用极端分析法 即把问题推向极端 分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件 应用物理规律列出在极端情况下的方程 从而找出临界条件 2 几种典型的临界和极值问题 接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离的临界条件是弹力fn 0 相对静止或相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时 常存在着静摩擦力 相对静止或相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值或为零 绳子断裂与松弛的临界条件 绳子所能承受的张力是有限的 绳子断与不断的临界条件是张力等于它所能承受的最大张力 绳子松弛的临界条件是ft 0 3 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于如图所示状态 设斜面对小球的支持力为fn 细绳对小球的拉力为ft 小车怎样运动 可使fn 0 小车怎样运动 可使ft 0 提示 小车向右加速或向左减速运动时 可使fn 0 小车向左加速或向右减速运动时 可得ft 0 4 如图 质量ma 4kg和mb 2kg的物体叠放在一起放在光滑的水平面上 a b间的滑动摩擦因数 0 2 现对b施加一水平力f 要使a b不发生相对滑动 f的最大值是多少 若把水平力作用在a上呢 提示 f作用在b上时 f ma mb a 对a mag maa 解得f 12n 若f作用在a上 f ma mb a 对b mag mba 解得f 6n 1 判断正误 1 加速上升的物体处于超重状态 2 物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化 3 根据物体处于超重或失重状态 可以判断物体运动的速度方向 4 物体处于超重或失重状态 完全由物体加速度的方向决定 与速度方向无关 5 整体法和隔离法是指选取研究对象的方法 答案 1 2 3 4 5 2 人教必修2p89第2题改编 金属小桶侧面有一小孔a 当桶内盛水时 水会从小孔a中流出 如果让装满水的小桶自由下落 不计空气阻力 则在小桶自由下落过程中 a 水继续以相同的速度从小孔中喷出b 水不再从小孔喷出c 水将以更大的速度喷出d 水将以较小的速度喷出答案 b 3 实验小组利用dis系统 数字化信息实验系统 观察超重和失重现象 他们在学校电梯房内做实验 在电梯天花板上固定一个压力传感器 测量挂钩向下 并在钩上悬挂一个重为10n的钩码 在电梯运动过程中 计算机显示屏上出现如图所示图线 根据图线分析可知下列说法正确的是 a 从时刻t1到t2 钩码处于失重状态 从时刻t3到t4 钩码处于超重状态b t1到t2时间内 电梯一定在向下运动 t3到t4时间内 电梯可能正在向上运动c t1到t4时间内 电梯可能先加速向下 接着匀速向下 再减速向下d t1到t4时间内 电梯可能先加速向上 接着匀速向上 再减速向上答案 ac 答案 bd 判断超重和失重的方法 多选 如图所示 木箱内有一竖直放置的弹簧 弹簧上方有一物块 木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上 若在某一段时间内 物块对箱顶刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能为 a 加速下降b 加速上升c 减速上升d 减速下降 bd 解析 木箱静止时物块对箱顶有压力 则物块受到箱顶向下的压力 当物块对箱顶刚好无压力时 表明系统处于超重状态 有向上的加速度 属于超重 木箱的运动状态可能为加速上升或减速下降 选项bd正确 对超重和失重现象的分析 应属牛顿运动定律的应用 变 只是对支持物的压力变了 而物体的重力是不变的 如图 一金属块被压缩弹簧卡在矩形箱子顶部 在箱子上顶板和下底板上分别装有压力传感器 当箱子静止时 上 下两只压力传感器的示数分别为6n和10n 则当箱子自由下落时 上 下两只传感器的示数分别是 a 10n10nb 6n10nc 00d 6n6n a 解析 设上 下两只压力传感器的示数分别为f1 f2对m mg f1 f2 0 解得m 0 4kg 当箱子自由下落时 弹簧的长度不变 则下底传感器的示数f2 f2 10n 此时f1 mg f2 ma mg 则f1 10n 1 2017 南京 盐城一模 多选 如图所示 蹦床运动员从空中落到床面上 运动员从接触床面下降到最低点为第一过程 从最低点上升到离开床面为第二过程 运动员 a 在第一过程中始终处于失重状态b 在第二过程中始终处于超重状态c 在第一过程中先处于失重状态 后处于超重状态d 在第二过程中先处于超重状态 后处于失重状态 cd 解析 运动员刚接触床面时 重力大于弹力 运动员向下做加速运动 运动员处于失重状态 当弹力增大到等于重力时速度最大 继续下降 弹力大于重力 做减速运动 运动员处于超重状态 即在第一过程中先处于失重状态 后处于超重状态 选项a错误 c正确 在第二过程中先向上加速运动 处于超重状态 后减速向上运动 处于失重状态 选项b错误 d正确 2 2018 渭南质检 多选 弹簧测力计挂在升降机的顶板上 下端挂一质量为2kg的物体 当升降机在竖直方向运动时 弹簧测力计的示数始终是16n 如果从升降机的速度大小为3m s时开始计时 则经过1s 升降机的位移大小可能是 g取10m s2 a 3mb 5mc 2md 4m cd 1 连接体问题的类型物物连接体 轻杆连接体 弹簧连接体 轻绳连接体 2 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 3 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 4 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 一般采用 先整体求加速度 后隔离求内力 bc 正确地选取研究对象是解题的首要环节 弄清各物体之间哪些属于连接体 哪些物体应该单独分析 并分别确定出它们的加速度 然后根据牛顿运动定律列方程求解 2018 安徽六安一中月考 如图所示 光滑水平面上放置m n p q四个木块 其中m p质量均为m n q质量均为2m m p之间用一轻质弹簧相连 现用水平拉力f拉n 使四个木块以同一加速度a向右运动 则在突然撤去f的瞬间 下列说法正确的是 d 2017 泰州期末 多选 如图所示 在光滑平面上有一静止小车 小车质量为m 5kg 小车上静止地放置着质量为m 1kg的木块 木块和小车间的动摩擦因数为 0 2 用水平恒力f拉动小车 下列关于木块的加速度am和小车的加速度am 可能正确的有 a am 1m s2 am 1m s2b am 1m s2 am 2m s2c am 2m s2 am 4m s2d am 3m s2 am 5m s2 ac 解析 隔离木块 分析受力 木块和小车恰不发生相对滑动时 它们有相同的加速度由牛顿第二定律有 mg mam 解得am 2m s2 木块和小车不发生相对滑动时 二者加速度相等 木块和小车发生相对滑动时 am 2m s2 小车的加速度am为大于2m s2的任意值 可能正确的是a和c 如图所示 木块a质量为1kg 木块b的质量为2kg 叠放在水平地面上 a b间最大静摩擦力为1n b与地面间动摩擦因数为0 1 用水平力f推b 要想让a b保持相对静止 f的大小可能是 a 1nb 4nc 9nd 12n ab a bd 解析 若两物块仍处于静止状态 通过受力分析可知 甲图中ab间存在摩擦力 乙图中ab间不存在摩擦力 故a错误 若地面光滑 ab两物体发生相对滑动 ab间的摩擦力为滑动摩擦力时 此时甲乙两图中的f相同 故b正确 若两物块处于匀速运动状态 通过受力分析可知 甲图中ab间存在摩擦力 乙图中ab间不存在摩擦力 故c错误 两物块做加速运动 若地面光滑 则甲乙两个整体的加速度相等 对甲中的b f甲ab mba 对乙中的a f乙ab maa 当ma mb时 f乙ab f甲ab 则甲 乙两图中的f大小可能相等 选项d正确 故选bd a 1 四种 典型临界条件 1 相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时 常存在着静摩擦力 则相对滑动的临界条件是 静摩擦力达到最大值 2 绳子断裂与松弛的临界条件 绳子所能承受的张力是有限度的 绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力 绳子松弛与拉紧的临界条件是 ft 0 3 加速度变化时 速度达到最值的临界条件 当加速度变为0时 2 四种 典型数学方法 1 三角函数法 2 根据临界条件列不等式法 3 利用二次函数的判别式法 4 极限法 2018 松江模拟 如图所示 粗糙水平面上放置一个小物块 在力f作用下沿水平面向右加速运动 在保持力f大小不变的情况下 发现当f水平向右或与水平面成60 夹