第3章_3运动过程分析__超重、失重

1、3 3 运动运动过程分析过程分析 超重、失重超重、失重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()图图3-3-2 A顾客始终受到三个力的作用顾客始终受到三个力的作用 B顾客始终处于超重状态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顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下方，再竖直向下 D顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，顾客对扶梯作用的方向先指向右下方，再竖直向下再竖直向下 解析：解析：在慢慢加速的过

2、程中顾客受到的摩擦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，方向沿竖直向下对扶梯的作用仅剩下压力，方向沿竖直向下 答案：答案：C 点评：点评：以考生熟悉的电动扶梯为背景进行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、牛设计，考

3、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顿定律等物理知识的综合运用 如图如图333a所示，物块静止在水平所示，物块静止在水平面上某时刻面上某时刻(t=0)开始，物块受到竖直向上的拉开始，物块受到竖直向上的拉力力F的作用拉力的作用拉力F在在0t0间内随时间变化情况如间内随时间变化情况如图图b所示，则在这段时间内物块的速度随时间变化所示，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的图象可能是下列选项中的( )图图333 解析解析:开始一段时间拉力小于重力，物体静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，物体开始向上运止不动；当拉力大于重力后，物体开

4、始向上运动，根据牛顿第二定律动，根据牛顿第二定律F-mg=ma，F/m-g=a可知可知加速度越来越大，在速度图象上应该斜率越来加速度越来越大，在速度图象上应该斜率越来越大，越大，故故D图正确图正确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(ag)匀加速向下移动.求经过多长时间木板开始与物体分离.图图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-m

5、a当N=0时，物体与平板分离，所以此时因为 所以-m g axk212xat，2m gatka 点评：点评：牛顿第二定律反映的是力与加速度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，加速度瞬间改变变合外力瞬间改变，加速度瞬间改变 (2009(2009启东市调研启东市调研) )为了测量某住宅为了测量某住宅大楼每层的平均高度大楼每层的平均高度(层高层高)及电梯运行情况，甲、乙及电梯运行情况，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：一质量为以下实验：一质量为m=50

6、kg的甲同学站在体重计上，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，并作出了如图计示数随时间变化的情况，并作出了如图335所示所示的图象，已知的图象，已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共按钮上获知该大楼共19层求：层求： (1)电梯启动和制动时的加速度大小电梯启动和制动时的加速度大小 (2)该大楼的层高该大楼的层高 2211212212/2/Fmgmaam smgam sFma对于启动状态有：代入解析：代入数据数据得：对得于制态：动状有：图图335 1

7、 121212222 1/2/2628 .1112221 54 318 2261282854vatm sm ststssvshmtvtmv tttv ttmm 电梯匀速运动的速度，从图中读得，电梯匀速上升的时间，电梯运动的总层高时间总位移 某中学实验小组的同学在电梯的天花板上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，使其测量挂钩固定一根弹簧秤，使其测量挂钩(跟弹簧相连的挂跟弹簧相连的挂钩钩)向下，并在钩上悬挂一个重为向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码弹簧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，秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图如图336所示的所示的

8、F-t图象根据图象根据F-t图象，下列分析图象，下列分析正确的是正确的是()3.超重、失重超重、失重图图336 A从时刻从时刻t1到到t2，钩码处于超重状态，钩码处于超重状态 B从时刻从时刻t3到到t4，钩码处于失重状态，钩码处于失重状态 C电梯可能开始停在电梯可能开始停在15楼，先加速向下，楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼楼 D电梯可能开始停在电梯可能开始停在1楼，先加速向上，接楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼楼 解析：解析：t1到到t2，视重变小，失重，视重变小，失重，A错错t3

9、到到t4，视重变大，超重，视重变大，超重，B错加速向下失重，错加速向下失重，匀速向下视重等于重力，再减速向下超重，所匀速向下视重等于重力，再减速向下超重，所以以C正确、正确、D错错 答案：答案：C 点评：点评：只要加速度竖直向上，超重只要加速度竖直向上，超重(与速与速度的方向没关系度的方向没关系)；只要加速度竖直向下，失；只要加速度竖直向下，失重重(与速度的方向没关系与速度的方向没关系)无论在超重还是失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没有发生变化，只是物体对支持物的压力(或或对悬挂物的拉力对悬挂

10、物的拉力)发生了变化发生了变化 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( )图图3-3-7A.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：答案：C 易错题：易错题：如图如图338，为倾角，为倾角q q是是30固定固定的立体图斜面在该斜面上有一重为的立体图斜面在该斜面上有一重为G的物体

11、的物体P，若用与斜面底边若用与斜面底边AB平行的恒力平行的恒力F=G/2推它，恰好推它，恰好能使它做匀速直线运动则该物体与斜面之间的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？动摩擦因数为多大？图图33823cos30233NNGfFFGGfF 依平衡条件，有：，则所求的动摩擦因数为：【错解】 错解分析：错解分析：上述解答没有对物体上述解答没有对物体P在立体斜面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，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

12、为滑动摩效果，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擦力恰好等于推力F，其解答一开始就陷入误区，其解答一开始就陷入误区 正解：正解：可以认为物体可以认为物体P相对斜面同时参与两个相对斜面同时参与两个运动：一个是沿推力运动：一个是沿推力F方向的滑动，另一个是沿方向的滑动，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，且这一方向恰为斜面上实际运动方向，且这一方向恰为F与与G1的合的合力力F的方向，如图所示的方向，如图所示(图中的平行四边形实为矩图中的平行四边形实为矩形形)222212/ 23012 22FFFGGGsinGG 合力的大小可依勾股定理求出，即226()223cos32330NNPFfFGPFGGGfF 已知物体 沿斜面做匀速运动，依平衡条件，它所受的滑动摩擦力必跟方向相反即跟相对斜面的实际运动方向相反