高三物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 9 超重與失重 瞬時問題課件

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1、 基 礎 自 主 梳 理 基 礎 自 主 梳 理 要 點 研 析 突 破超重與失重1.物 體 處 于 超 重 狀 態(tài) 還 是 失 重 狀 態(tài) 取 決 于 加 速 度 的 方 向 ,與 速 度 的 大 小 和方 向 沒 有 關 系 ,下 表 列 出 了 加 速 度 方 向 與 物 體 所 處 狀 態(tài) 的 關 系 . 運 動 情 況 超 重 、 失 重 視 重a=0 不 超 重 、 不 失 重 F=mga的 方 向 豎 直 向 上 超 重 F=m(g+a)a的 方 向 豎 直 向 下 失 重 F=m(g-a)a=g 完 全 失 重 F=02.物 體 處 于 超 重 或 失 重 時 的 運 動 情

2、況 (1)超 重 時 ,物 體 向 上 加 速 或 向 下 減 速 ;(2)失 重 時 ,物 體 向 下 加 速 或 向 上 減 速 . 要 點 一 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破例 1 (多 選 )(2015 江 蘇 卷 )一 人 乘 電 梯 上 樓 ， 在 豎 直 上 升 過 程 中加 速 度 a隨 時 間 t變 化 的 圖 線 如 圖 所 示 ， 以 豎 直 向 上 為 a的 正 方 向 ，則 人 對 地 板 的 壓 力 ( )A. t 2 s時 最 大 B. t 2 s時 最 小C. t=8.5 s時 最 大 D. t 8.5 s時 最 小 要 點 研 析 突 破解 析

3、 ： 當 電 梯 有 向 上 的 加 速 度 時 ， 人 處 于 超 重 狀 態(tài) ， 人對 地 板 的 壓 力 大 于 重 力 ， 向 上 的 加 速 度 越 大 ， 壓 力 越 大 ，因 此 t=2 s時 ， 壓 力 最 大 ， A項 正 確 ； 當 有 向 下 的 加 速 度時 ， 人 處 于 失 重 狀 態(tài) ， 人 對 地 板 的 壓 力 小 于 人 的 重 力 ，向 下 的 加 速 度 越 大 ， 壓 力 越 小 ， 因 此 t=8.5 s時 壓 力 最 小 ，D項 正 確 .答 案 ： AD感 悟 提 升 ： 在 超 重 和 失 重 問 題 中 ， 改 變 的 只 是 物 體 的 視

4、重 ， 自 身 重 力 并 沒 有 發(fā) 生 改 變 .處 于 超 重 狀 態(tài) 的 物 體 加 速度 向 上 ， 失 重 的 物 體 加 速 度 向 下 .加 速 度 向 上 或 向 下 都 分別 對 應 著 兩 種 運 動 狀 態(tài) . 要 點 研 析 突 破1.(2014 北 京 卷 ) 應 用 物 理 知 識 分 析 生 活 中 的 常 見 現(xiàn) 象 ， 可以 使 物 理 學 習 更 加 有 趣 和 深 入 .例 如 平 伸 手 掌 托 起 物 體 ， 由 靜止 開 始 豎 直 向 上 運 動 ， 直 至 將 物 體 拋 出 .對 此 現(xiàn) 象 分 析 正 確 的是 ( )A.手 托 物 體 向

5、 上 運 動 的 過 程 中 ， 物 體 始 終 處 于 超 重 狀 態(tài)B.手 托 物 體 向 上 運 動 的 過 程 中 ， 物 體 始 終 處 于 失 重 狀 態(tài)C.在 物 體 離 開 手 的 瞬 間 ， 物 體 的 加 速 度 大 于 重 力 加 速 度D.在 物 體 離 開 手 的 瞬 間 ， 手 的 加 速 度 大 于 重 力 加 速 度解 析 ： 本 題 考 查 牛 頓 第 二 定 律 的 動 力 學 分 析 、 超 重 和 失 重 .加 速 度 向上 為 超 重 向 下 為 失 重 ， 手 托 物 體 拋 出 的 過 程 ， 必 定 有 一 段 加 速 過 程 ，即 超 重 過

6、程 ， 從 加 速 后 到 手 和 物 體 分 離 的 過 程 中 ， 可 以 勻 速 也 可 以 減 速 ， 因 此 可 能 失 重 ， 也 可 能 既 不 超 重 也 不 失 重 ， A、 B兩 項 錯 誤 .手 與物 體 分 離 時 的 力 學 條 件 為 ： 手 與 物 體 之 間 的 壓 力 N 0， 分 離 后 手 和物 體 一 定 減 速 ， 物 體 減 速 的 加 速 度 為 g， 手 減 速 要 比 物 體 快 才 會 分 離 ，因 此 手 的 加 速 度 大 于 g， C項 錯 誤 ， D項 正 確 .答 案 ： D 要 點 研 析 突 破2.(2016金 華 十 校 第

7、三 次 聯(lián) 考 )某 人 在 地 面 上 用 彈簧 測 力 計 稱 得 其 體 重 為 490 N， 他 將 彈 簧 測 力 計 移至 電 梯 內 稱 其 體 重 ， t0至 t3時 間 段 內 ， 彈 簧 測 力 計的 示 數 如 圖 所 示 ， 電 梯 運 行 的 v-t圖 可 能 是 (取 電 梯向 上 運 動 的 方 向 為 正 )( ) 解 析 ： 由 圖 可 知 ， 在 t0t1時 間 內 ， 彈 簧 測 力 計 的 示 數 小 于 實 際 重量 ， 則 處 于 失 重 狀 態(tài) ， 此 時 具 有 向 下 的 加 速 度 ； 在 t1t2時 間 內 彈簧 測 力 計 示 數 等 于

8、 實 際 重 量 ， 則 既 不 超 重 .也 不 失 重 ； 在 t2t3時 間內 ， 彈 簧 測 力 計 示 數 大 于 實 際 重 量 ， 則 處 于 超 重 狀 態(tài) ， 具 有 向 上的 加 速 度 ， 若 電 梯 向 下 運 動 ， 則 t0t1時 間 內 向 下 加 速 ， t1t2階 段勻 速 運 動 ， t2t3階 段 減 速 下 降 ， A項 正 確 ； B、 D不 能 實 現(xiàn) 人 進 入電 梯 由 靜 止 開 始 運 動 ， C項 中 t0t1內 超 重 ， 不 符 合 題 意 .答 案 ： A 3.(2015樂 山 市 第 三 次 診 斷 性 測 試 )據 2012年 1

9、0月 12日 某 網站 消 息 ， 安 徽 風 陽 縣 7歲 “ 大 力 士 ” 楊 金 龍 聲 名 鵲 起 后 ， 南京 、 天 津 等 地 諸 多 體 育 專 業(yè) 學 校 紛 紛 向 他 拋 出 橄 欖 枝 .最 終 ，在 安 徽 省 舉 重 隊 推 薦 下 小 金 龍 選 擇 了 銅 陵 市 業(yè) 余 體 校 舉 重 隊 .教 練 盛 紅 星 稱 ， 在 省 隊 測 試 的 時 候 ， 小 金 龍 不 僅 舉 起 45 kg杠 鈴 ， 還 背 起 體 重 高 達 120 kg的 王 軍 教 練 ， 簡 直 能 “ 秒 殺 同齡 的 施 瓦 辛 格 ” ， g 10 m/s2， 請 計 算

10、：(1)在 以 a 2 m/s2勻 加 速 下 降 的 電 梯 中 小 金 龍 能 舉 起 杠 鈴 的質 量 是 多 少 ?(2)在 以 a 2 m/s2勻 加 速 上 升 的 電 梯 中 小 金 龍 能 背 起 的 質 量又 是 多 少 ? 解 析 ： (1)小 金 龍 的 舉 力 是 一 定 的 ， 則 有 F1=mg=450 N在 以 a=2 m/s2勻 加 速 下 降 的 電 梯 中 ， 設 其 能 舉 起 杠 鈴 的 質 量 為m1， 則 有 m1g-F1=m1a解 得 m1 56.25 kg(2)小 金 龍 能 背 起 的 重 量 是 一 定 的 ， 則 有 F2=Mg=1 200

11、 N在 以 a=2 m/s2勻 加 速 上 升 的 電 梯 中 ， 設 其 能 背 起 的 質 量 為 m2，則 有 F2-m2g=m2a解 得 m2=100 kg答 案 ： (1)56.25 kg (2)100 kg 要 點 研 析 突 破瞬時問題瞬時加速度的問題分析分 析 物 體 在 某 一 時 刻 的 瞬 時 加 速 度 ,關 鍵 是 分 析 該 時 刻 物 體 的 受 力 情 況 及 運 動 狀 態(tài) ,再 由 牛 頓 第 二 定 律 求 出 瞬 時 加 速 度 .此 類 問 題 應 注 意 兩 種 基本 模 型 的 建 立 .(1)剛 性 繩 (或 接 觸 面 ):一 種 不 發(fā) 生

12、明 顯 形 變 就 能 產 生 彈 力 的 物 體 ,剪 斷(或 脫 離 )后 ,彈 力 立 即 改 變 或 消 失 ,不 需 要 形 變 恢 復 時 間 ,一 般 題 目 中 所 給 的細 線 、 輕 桿 和 接 觸 面 在 不 加 特 殊 說 明 時 ,均 可 按 此 模 型 處 理 .(2)彈 簧 (或 橡 皮 繩 ):此 種 物 體 的 特 點 是 形 變 量 大 ,形 變 恢 復 需 要 較 長 時 間 ,在 瞬 時 問 題 中 ,其 彈 力 的 大 小 往 往 可 以 看 成 是 不 變 的 . 要 點 二 要 點 研 析 突 破 要 點 研 析 突 破例 2 (多 選 )(201

13、5 海 南 卷 )如 圖 所 示 ， 物 塊 a、 b和 c的 質 量 相同 ， a和 b、 b和 c之 間 用 完 全 相 同 的 輕 彈 簧 S1和 S2相 連 ， 通 過 系 在a上 的 細 線 懸 掛 于 固 定 點 O， 整 個 系 統(tǒng) 處 于 靜 止 狀 態(tài) ， 現(xiàn) 將 細 線 剪斷 ， 將 物 塊 a的 加 速 度 的 大 小 記 為 a1,S1和 S2相 對 于 原 長 的 伸 長 分別 記 為 l1和 l2， 重 力 加 速 度 大 小 為 g,在 剪 斷 的 瞬 間 ( )A.a1 3 g B.a1 0C. l1 2 l2 D. l1= l2 要 點 研 析 突 破解 析

14、： 設 物 體 的 質 量 為 m， 剪 斷 細 繩 的 瞬 間 ， 繩 子 的拉 力 消 失 ， 彈 簧 還 沒 來 得 及 形 變 ， 所 以 剪 斷 細 繩 的 瞬間 ， a受 到 重 力 和 彈 簧 S1的 拉 力 T1， 剪 斷 前 對 bc和 彈簧 組 成 的 整 體 分 析 可 知 ， T1 2mg， 故 a受 到 的 合 力大 小 為 F=mg+T1=3mg， 加 速 度 為 a1=Fm=3g,A項 正確 ， B項 錯 誤 ； 設 彈 簧 S2的 拉 力 為 T2， 則 T2=mg， 根據 胡 克 定 律 F=kx可 得 ， l1=2l2， C項 正 確 ， D項 錯誤 .答

15、案 ： AC 4.(2016石 家 莊 水 平 檢 測 )如 圖 所 示 ， A、 B兩 木 塊 間 連 一 輕 桿 ， A、B質 量 相 等 ， 一 起 靜 止 地 放 在 一 塊 光 滑 木 板 上 ， 若 將 此 木 板 突 然 抽去 ， 在 此 瞬 間 ， A、 B兩 木 塊 的 加 速 度 分 別 是 ( )A. aA 0， aB 2g B. aA=g, aB=gC. aA=0,aB=0 D. aA=g, aB=2g解 析 ： 由 題 意 知 ， 當 剛 抽 去 木 板 時 ， A、 B和 桿 將 作 為 一 整 體 ，只 受 重 力 ， 根 據 牛 頓 第 二 定 律 得 a A=

16、aB=g， 故 選 項 B正 確 .答 案 ： B 要 點 研 析 突 破 6.(2016西 安 三 校 元 月 聯(lián) 考 )如 圖 所 示 ， A、 B兩 小 球 分 別 連 在 彈 簧 兩端 ， B端 用 細 線 固 定 在 傾 角 為 30 的 光 滑 斜 面 上 ， 若 不 計 彈 簧 質 量 ，在 線 被 剪 斷 瞬 間 ， A、 B兩 球 的 加 速 度 分 別 為 ( )A.都 等 于 g/2 B.g/2和 0C.(MA+MB)/MBg/2和 0 D.0和 (MA+MB)/MBg/2 解 析 ： 當 線 剪 斷 的 瞬 間 ， 彈 簧 的 伸 長 狀 態(tài) 不 變 ， A受 合 外

17、力 還是 0， A的 加 速 度 仍 為 0， 對 B進 行 受 力 分 析 ：線 剪 斷 前 ： F線 mBg sin F彈F彈 MAg sin .線 剪 斷 瞬 間 ： B受 合 外 力 為 F合 mBg sin F彈 mBaB，所 以 aB (MA+mB)/mBg sin (MA+mB)mBg/2， 選 項 D正 確 .答 案 ： D 要 點 研 析 突 破 速 效 提 升 訓 練1.(2016烏 魯 木 齊 二 模 )在 升 降 電 梯 內 的 地 板 上 放 一 體 重 計 ， 電 梯靜 止 時 ， 曉 敏 同 學 站 在 體 重 計 上 ， 體 重 計 示 數 為 50 kg， 電

18、 梯 運動 過 程 中 ， 某 一 段 時 間 內 曉 敏 同 學 發(fā) 現(xiàn) 體 重 計 示 數 如 圖 所 示 ， 在這 段 時 間 內 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( )A.曉 敏 同 學 所 受 的 重 力 變 小 了B.曉 敏 對 體 重 計 的 壓 力 小 于 體 重 計 對 曉 敏 的 支 持 力C.電 梯 一 定 在 豎 直 向 下 運 動D.電 梯 的 加 速 度 大 小 為 g/5， 方 向 一 定 豎 直 向 下 解 析 ： 由 題 知 體 重 計 的 示 數 為 40 kg時 ， 人 對 體 重 計 的 壓 力 小 于人 的 重 力 ， 故 處 于 失 重 狀 態(tài)

19、， 實 際 人 受 到 的 重 力 并 沒 有 變 化 ， A項 錯 ； 由 牛 頓 第 三 定 律 知 B項 錯 ； 電 梯 具 有 向 下 的 加 速 度 ， 但 不一 定 是 向 下 運 動 ， C項 錯 ； 由 牛 頓 第 二 定 律 mg-FN ma， 可 知 a g/5， 方 向 豎 直 向 下 ， D項 對 .答 案 ： D 速 效 提 升 訓 練2.如 圖 所 示 ， 兩 個 質 量 分 別 為 m1=2 kg,m2=3 kg的 物 體 置 于 光 滑的 水 平 面 上 ， 中 間 用 輕 質 彈 簧 測 力 計 連 接 ， 兩 個 大 小 分 別 為F1=30 N， F2=2

20、0 N的 水 平 拉 力 分 別 作 用 在 m1、 m2上 ， 則 ( )A.彈 簧 測 力 計 的 示 數 是 25 NB.彈 簧 測 力 計 的 示 數 是 20 NC.在 突 然 撇 去 F 2的 瞬 間 ， m1的 加 速 度 大 小 為 5 m/s2D.在 突 然 撤 去 F1的 瞬 間 ， m1的 加 速 度 大 小 為 13 m/s2 解 析 ： 以 整 體 為 研 究 對 象 ， 由 牛 頓 第 二 定 律 可 得 a=(F1-F2)/(m1+m2)=2 m/s2， 以 m1為 研 究 對 象 ， F1 T m1a， 解 得 T26 N， 故 選 項 A、 B錯 誤 ； 在

21、突 然 撤 去 F2的 瞬 間 ， 彈 簧 的 彈 力 不發(fā) 生 變 化 ， 選 項 C錯 誤 ； 在 突 然 撤 去 F1的 瞬 間 ， m1的 加 速 度 大 小為 13 m/s2， 選 項 D正 確 答 案 ： D 速 效 提 升 訓 練3.如 圖 所 示 ， 質 量 為 m1 2 kg的 物 體 A經 跨 過 定 滑 輪 的輕 繩 與 質 量 為 M 5 kg的 箱 子 B相 連 ， 箱 子 底 板 上 放 一質 量 為 m 2 1 kg 的 物 體 C， 不 計 定 滑 輪 的 質 量 和 一 切 阻力 ， 在 箱 子 加 速 下 落 的 過 程 中 ， 取 g 10m /s2，下

22、列 正 確 的 是 （ ）A.物 體 A處 于 失 重 狀 態(tài) ， 加 速 度 大 小 為 10m /s2B.物 體 A處 于 超 重 狀 態(tài) ， 加 速 度 大 小 為 20m /s 2C.物 體 C 處 于 失 重 狀 態(tài) ， 對 箱 子 的 壓 力 大 小 為 5ND.輕 繩 對 定 滑 輪 的 作 用 力 大 小 為 80N解 析 ： 取 A、 B、 C為 整 體 ， 由 牛 頓 第 二 定 律 得 (M m2)g-m1g (M m1m 2)a， 則 加 速 度 為 a 5 m /s2， A、 B錯 ； 隔 離 C有 m2g-FN m2a， 即 FN5 N， C對 ； 隔 離 A有 T-m1g m1a， 即 T 30N， 所 以 輕 繩 對 定 滑 輪 的 作用 力 大 小 為 2T 60N， D錯 .答 案 ： C