第4课时　牛顿运动定律的应用(一)(超重、失重、动力学图象)Y

第4课时牛顿运动定律的应用 一 超重 失重 动力学图象 1 知道超重和失重现象的原因 并能在相关问题中识别和直接应用 2 能识别动力学图象 正确利用图象信息分析物体的受力和运动情况 并借助图象分析求解问题 对超重和失重现象的进一步理解1 只有在平衡条件下 才能用弹簧测力计测出物体的重力 因为此时弹簧测力计对物体的拉力的大小恰好等于它的重力 假若系统在竖直方向有加速度 那么弹簧测力计的示数就不等于物体的重力了 2 发生 超重 或 失重 现象与物体的速度的方向无关 只决定于物体的加速度的方向 3 在 完全失重 a g 方向竖直向下 的状态 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 比如单摆停摆 液体不再产生向下的压强 浸在液体中的物体不受浮力等 例1 在升降电梯内的地板上放一体重计 电梯静止时 晓敏同学站在体重计上 体重计示数为50kg 电梯运动过程中 某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示 在这段时间内下列说法中正确的是 A 晓敏同学所受的重力变小了B 晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C 电梯一定在竖直向下运动D 电梯的加速度大小为g 5 方向一定竖直向下 答案 D 超重和失重时 物体的重力并没有变化 还要注意判断超重还是失重的依据是加速度的方向向上还是向下 而不是速度的方向 针对训练11 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中 如图所示 在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器 能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小 将箱子置于电梯中 随电梯沿竖直方向运动 当箱子随电梯以a 4 0m s2的加速度竖直向上做匀减速运动时 上顶板的传感器显示的压力为4 0N 下底板的传感器显示的压力为10 0N 取g 10m s2 若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半 则升降机的运动状态可能是 A 匀加速上升 加速度大小为5m s2B 匀加速下降 加速度大小为5m s2C 匀速上升D 静止状态 针对训练11 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中 如图所示 在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器 能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小 将箱子置于电梯中 随电梯沿竖直方向运动 当箱子随电梯以a 4 0m s2的加速度竖直向上做匀减速运动时 上顶板的传感器显示的压力为4 0N 下底板的传感器显示的压力为10 0N 取g 10m s2 若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半 则升降机的运动状态可能是 A 匀加速上升 加速度大小为5m s2B 匀加速下降 加速度大小为5m s2C 匀速上升D 静止状态解析 选向下为正方向 对金属块 4N mg 10N m 4m s2 5N mg 10N ma 联立解出a 5m s2 方向向下 答案 B 动力学中的图象问题物理过程可以用文字表述 还可以用物理图象描述 而从物理图象上可以更直观地观察出整个物理过程的动态特征 能鲜明地表示物理量之间的依赖关系 用图象解题可使解题过程简化 思路更清晰 在高中动力学图象问题中常见的类型有 1 从物理图象上分析物理过程 即利用图象所给的信息 分析物体的受力或运动 2 将物理过程表述为物理图象 要求学生根据题目中的条件画出物体的受力或运动图象 对已知函数图象的问题 一要弄清图象斜率 截距 交点 转折点的意义 二要注意应用物理规律列出与图象对应的函数方程 例2 2010年辽宁锦州市模拟 放在水平地面上的一物块 受到方向不变的水平推力F的作用 F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示 取重力加速度g 10m s2 由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数 分别为 A m 1 5kg 0 4B m 0 5kg 0 4C m 0 5kg 0 2D m 1kg 0 2 答案 B 图象问题中要充分利用图象中所包含的信息 特别注意截距 斜率在图象中表示的意义 针对训练21 如图 甲 所示 固定光滑细杆与水平地面成一定倾角 在杆上套有一个光滑小环 小环在沿杆方向向上的推力F作用下向上运动 0 2s内推力的大小为5 0N 2s 4s内推力的大小变为5 5N 小环运动的速度随时间变化的规律如图 乙 所示 重力加速度g取10m s2 求 1 小环在加速运动时的加速度a的大小 2 小环的质量m 3 细杆与水平地面之间的夹角 答案 1 0 5m s2 2 1kg 3 30 2010年山东理综卷 16 如图 甲 所示 物体沿斜面由静止滑下 在水平面上滑行一段距离后停止 物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同 斜面与水平面平滑连接 图 乙 中v a f和s分别表示物体速度大小 加速度大小 摩擦力大小和路程 图 乙 中正确的是 C 本题考查图象问题 解题关键在于弄清速度 加速度 路程及摩擦力随时间的变化规律 2010年福建理综 16 质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 从t 0时刻开始 物体受到方向不变 大小呈周期性变化的水平拉力F的作用 F随时间t的变化规律如图所示 重力加速度g取10m s2 则物体在t 0至t 12s这段时间的位移大小为 A 18mB 54mC 72mD 198m B 本题考查牛顿运动定律的应用 物体受周期性变力作用 应分段讨论物体的受力和运动情况 例题 能力题 如图所示的装置中 重4N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上 整个装置保持静止 斜面的倾角为30 被固定在测力计上