高考物理一轮课件15-第2讲两类动力学问题超重和失重

第2讲两类动力学问题超重和失重知识梳理

一、两类动力学问题1.动力学的两类基本问题(1)由受力情况分析判断物体的①运动情况

;(2)由运动情况分析判断物体的②受力情况

。2.解决两类基本问题的方法:以③加速度

为桥梁,由运动学公式和④

牛顿第二定律

列方程求解。二、超重和失重1.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态①无关

。(2)视重:当物体在②竖直

方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的

拉力或对台秤的压力将不等于物体的③重力

。此时弹簧测力计的

示数或台秤的示数即视重。2.超重、失重和完全失重的比较

超重现象失重现象完全失重现象概念物体对支持物的压力(或对悬挂

物的拉力)大于物体所受重力的

现象叫超重现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象叫失重现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象叫完全失重现象产生条件物体的加速度方向竖直向上或有

竖直向上的分量物体的加速度方向竖直向下或有竖直向下的分量物体在竖直方向的加速度向下,大小等于g列竖直方向原理式F-mg=maF=m(g+a)mg-F=maF=m(g-a)mg-F=maF=0运动状态加速上升、减速下降加速下降、减速上升无阻力的抛体运动情况视重F>mgF<mgF=0<mg1.一个原来静止的物体,质量是7kg,受到14N的恒力作用,则5s末的速

度及5s内通过的路程为

()A.8m/s25mB.2m/s25mC.10m/s25mD.10m/s12.5m答案

C物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直

线运动。由牛顿第二定律和运动学公式得:a=

=

m/s2=2m/s2,v=at=2×5m/s=10m/s,x=

at2=

×2×25m=25m。C2.人站在电梯中随电梯一起运动。下列过程中人处于超重状态的是

()A.电梯加速上升

B.电梯加速下降C.电梯匀速上升

D.电梯匀速下降答案

A电梯无论匀速上升还是匀速下降,加速度都等于0,选项C、D

错。电梯加速上升,加速度竖直向上,为超重状态,电梯加速下降,加速度

竖直向下,为失重状态,选项A对B错。A3.质量为2kg的物体在水平恒力F=4N的作用下由静止开始沿水平面运

动,经时间2s后撤去外力F,物体又经时间4s后重新静止。求:(1)物体所受阻力大小。(2)该过程物体发生的总位移。答案(1)

N(2)8m解析(1)以物体为研究对象分析受力,根据牛顿第二定律得:F-f=ma1f=ma2a1t1=a2t2联立解得:f=

N,a1=

m/s2,a2=

m/s2(2)根据v=at得知撤去外力时的速度v=

m/s,根据平均速度公式可知物体的总位移x=

t=

(t1+t2)=8m深化拓展考点一两类动力学问题考点二超重和失重深化拓展考点一两类动力学问题解决两类动力学问题的一般思路

1-1质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一

段时间后撤去F,其运动的v-t图像如图所示。g取10m/s2,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数μ;(2)水平推力F的大小;(3)0~10s内物体运动位移的大小。

答案(1)0.2(2)6N(3)46m解析(1)设物体做匀减速直线运动的时间为Δt2、初速度为v20、末速度

为v2t、加速度大小为a2,则a2=

=2m/s2设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,有Ff=ma2Ff=μmg解得μ=

=0.2(2)设物体做匀加速直线运动的时间为Δt1、初速度为v10、末速度为v1t、

加速度大小为a1,则a1=

=1m/s2根据牛顿第二定律,有F-Ff=ma1解得F=μmg+ma1=6N(3)解法一由匀变速直线运动位移公式,得x=x1+x2=v10Δt1+

a1Δ

+v20Δt2-

a2Δ

=46m解法二根据v-t图像中图线与t轴所围的面积表示位移,得x=

m+

×4×8m=46m1-2

(2016北京海淀期中,13)如图所示,一个质量m=10kg的物体放在水

平地面上。对物体施加一个F=50N的拉力,使物体做初速度为零的匀

加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°,物体与水平地面间

的动摩擦因数μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2。(1)求物体运动的加速度大小;(2)求物体在2.0s末的瞬时速率;(3)若在2.0s末撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。

答案(1)0.50m/s2(2)1.0m/s(3)0.10m解析(1)设物体受摩擦力为f,支持力为N根据牛顿第三定律,物体对水平地面的正压力N'=N则有f=μN'根据牛顿第二定律对物体有:水平方向:Fcosθ-f=ma竖直方向:N+Fsinθ=mg解得:a=0.50m/s2(2)根据运动学公式:v=at=1.0m/s(3)设撤去拉力后物体滑行的最大距离为x根据动能定理:-μmgx=0-

mv2解得:x=0.10m1-3如图所示,一质量m=0.4kg的小物块,以v0=2m/s的初速度,在与斜面

成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2s的时间物

块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10m。已知斜面倾角θ=30°,物

块与斜面之间的动摩擦因数μ=

。重力加速度g取10m/s2。

(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。(2)拉力F与斜面夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?答案(1)3m/s28m/s(2)30°

N解析(1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的大小为v,由运动学

公式得L=v0t+

at2

①v=v0+at

②联立①②式,代入数据得a=3m/s2

③v=8m/s④(2)设物块所受支持力为FN,所受摩擦力为Ff,拉力与斜面间的夹角为α,受

力分析如图所示,由牛顿第二定律得

Fcosα-mgsinθ-Ff=ma

⑤Fsinα+FN-mgcosθ=0

⑥又Ff=μFN⑦联立⑤⑥⑦式得F=

⑧由数学知识得cosα+

sinα=

sin(60°+α)

⑨由⑧⑨式可知对应F最小时与斜面间的夹角α=30°

⑩联立③⑧⑩式,代入数据得F的最小值为Fmin=

N

考点二超重和失重知识点理解要点超重加速度方向向上,F>mg失重加速度方向向下,F<mg完全失重加速度方向竖直向下,a=gC.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度

2-1

(2014北京理综,18,6分)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以

使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直

向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是

()A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态D答案

D物体由静止开始向上运动时,物体和手掌先一起加速向上,物

体处于超重状态,之后物体和手掌分离前,应减速向上,物体处于失重状

态,故A、B均错误。当物体和手分离时,二者速度相同,又因均做减速运

动,故分离条件为a手>a物,分离瞬间物体的加速度等于重力加速度,则手

的加速度大于重力加速度,选项D正确,C错误。2-2一座大楼中有一部直通高层的客运电梯,电梯的简化模型如图(1)

所示。已知电梯在t=0时由静止开始上升,电梯的加速度a随时间t的变

化如图(2)所示。如图(1)所示,一质量为M的乘客站在电梯里,电梯对乘

客的支持力为F。根据a-t图像可以判断,力F