創(chuàng)新設(shè)計(jì)2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第2講兩類動(dòng)力學(xué)問題超重和失重.ppt

1單位制：由 單單位和 單單位一起組組成了單單位制 (1)基本單單位：基本物理量的單單位力學(xué)中的基本量有 三個(gè)， 它們們是 、 、 ；它們們的國際單際單 位分別別 是 、 、 (2)導(dǎo)導(dǎo)出單單位：由 量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)導(dǎo)出來的其 他物理量的單單位 基本導(dǎo)出 長度質(zhì)量時(shí)間米千克秒 基本 第2講 兩類動(dòng)力學(xué)問題 超重和失重 2國際單位制中的基本物理量和基本單位 國際單際單 位制的基本單單位 物理量名稱物理量符號(hào)單單位名稱單單位符號(hào) 長長度 質(zhì)質(zhì)量 時(shí)間時(shí)間 電電流I安培A 熱熱力學(xué)溫度T開爾文K 物質(zhì)質(zhì)的量n摩爾mol 發(fā)發(fā)光強(qiáng)度I坎德拉cd l m t 秒 千克 米m kg s 1關(guān)于力學(xué)單單位制說說法中正確的是( ) Akg、m/s、N是導(dǎo)導(dǎo)出單單位 Bkg、m、J是基本單單位 C在國際單際單 位制中，質(zhì)質(zhì)量的基本單單位是kg，也 可以是g D只有在國際單際單 位制中，牛頓頓第二定律的表達(dá) 式才是Fma 解析：在力學(xué)單位制中，kg、m、s為基本單位，m/s、J和N均為導(dǎo)出 單 位，A、B均不正確；g不是國際單位的基本單位 ，C不正確；只有在國際單位制中，F(xiàn)kma中的k才為“1”，牛頓第二定律的 表達(dá)式才是Fma，故只有D正確 答案：D 1視重：當(dāng)物體掛在彈彈簧測測力計(jì)計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)時(shí)，彈彈簧測測力計(jì)計(jì) 或臺(tái)秤的示數(shù)，大小等于測測力計(jì)計(jì)所受物體的 或臺(tái)秤所受物體的 2超重、失重、完全失重的比較 拉力壓力 超 重失 重完全失重 定義義 物體對對支持物的壓壓 力(或?qū)覍?掛物 的拉力) 物體所受重力 的情況 物體對對支持物的壓壓 力(或?qū)覍?掛物 的拉力) 物體所受重力 的情況 物體對對支持物的壓壓 力(或?qū)覍?掛物 的拉力) 的狀態(tài)態(tài) 產(chǎn)產(chǎn)生的原因 物體有 的 加速度 物體有 的 加速度 a 方向向下 大于小于 等于零 g 豎直向下豎直向上 “超重就是物體重力增加了，失重就是物體重力減小了，完全失重就是物 體不受重力了”這這種說說法是否正確，為為什么？ 提示：不正確超重或失重是指物體的“視重”大于或小于其重力的現(xiàn)象 ，物體實(shí)際受到的重力并沒有變化 如何理解超重和失重現(xiàn)象？ (1)不論論超重、失重或完全失重，物體的重力不變變，只是“視視重”改變變 (2)物體是否處處于超重或失重狀態(tài)態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還動(dòng)還 是向下運(yùn)動(dòng)動(dòng)，而 在于物體是有向上的加速度還還是有向下的加速度 (3)當(dāng)物體處處于完全失重狀態(tài)時(shí)態(tài)時(shí) ，重力只產(chǎn)產(chǎn)生使物體具有ag的加速度效果 ，不再產(chǎn)產(chǎn)生其他效果平常一切由重力產(chǎn)產(chǎn)生的物理現(xiàn)現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如單擺單擺 停擺擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力，液柱不再產(chǎn)產(chǎn)生向下的壓壓強(qiáng)等 2在電電梯中，把一重物置于臺(tái)秤上，臺(tái)秤與壓壓力傳傳感器相連連，電電梯由靜 止開始豎豎直上升過過程中，傳傳感器所受的壓壓力與時(shí)間時(shí)間 的關(guān)系(FNt)圖圖象如圖圖3 21所示，g取10 m/s2，由圖圖象可知 (1)電電梯減速上升過過程經(jīng)歷經(jīng)歷 的時(shí)間時(shí)間 是_ s； (2)重物的質(zhì)質(zhì)量是_ kg； (3)電電梯的最大加速度是_ m/s2. 圖321 解析：(1)當(dāng)電梯減速上升時(shí)，由于電梯內(nèi)的物體與電梯都有向下的加速度 ，故此時(shí)物體處于失重狀態(tài)，即對應(yīng)圖象中的10 s14 s，經(jīng)歷的時(shí)間為4 s. (2)由圖象可知，在4 s10 s內(nèi)，電梯勻速上升，此時(shí)支持力的大小與重力 大小相等，所以重物的質(zhì)量為3 kg. (3)當(dāng)FN15 N時(shí)，對應(yīng)的加速度最大，amax 5 m/s2. 答案：(1)4 (2)3 (3)5 1已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況 根據(jù)牛頓第二定律，已知物體的 情況，可以 求出物體的加速度；再知道物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù) ，就可以求出物體在任一時(shí)刻的速度和位置，也就求出了物體的運(yùn)動(dòng)情況 受力 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 2已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的受力情況 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，由 可以求出加速度， 再根據(jù) 可確定物體的合外力，從而求出未知力，或與力相 關(guān)的某些量，如動(dòng)摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問題的解題思路圖解： 3某校課課外活動(dòng)動(dòng)小組組，自制一枚土火箭，火箭在地面時(shí)時(shí)的質(zhì)質(zhì)量為為3 kg.設(shè)設(shè) 火箭發(fā)發(fā)射實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí) ，始終終在垂直于地面的方向上運(yùn)動(dòng)動(dòng)火箭點(diǎn)火后可認(rèn)為認(rèn)為 做勻加 速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，經(jīng)過經(jīng)過 4 s到達(dá)離地面40 m高處處，燃料恰好用完若空氣阻力忽略不計(jì)計(jì)， g取10 m/s2.求： (1)燃料恰好用完時(shí)時(shí)火箭的速度為為多大？ (2)火箭上升離地面的最大高度是多大？ (3)火箭上升時(shí)時(shí)受到的最大推力是多大？ 解析：火箭上升過程中先勻加速上升，后勻減速上升 (1)加速上升過程中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x at2，vat， 帶入數(shù)據(jù)可得v20 m/s，a5 m/s2. (2)減速過程中，繼續(xù)上升高度為x1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v22( g)x1， 代入數(shù)據(jù)得x120 m 上升的最大高度xmxx140 m20 m60 m. (3)加速過程中，設(shè)火箭推力為F，根據(jù)牛頓第二定律得： Fmgma，解得F45 N. 答案：(1)20 m/s (2)60 m (3)45 N 【例1】 為了研究超重與失重現(xiàn)現(xiàn)象，某同學(xué)把一體重秤放在電電梯的地板上 ，他站在體重秤上隨電電梯運(yùn)動(dòng)動(dòng)并隨時(shí)觀時(shí)觀 察體重秤示數(shù)的變變化情況下表記錄記錄 了幾個(gè)特定時(shí)時(shí)刻體重秤的示數(shù)(表內(nèi)時(shí)間時(shí)間 不表示先后順順序) 時(shí)時(shí) 間間t0t1t2t3 體重秤 示數(shù) /kg 45. 0 50. 0 40. 0 45. 0 若已知t0時(shí)刻電梯靜止，則以下判斷正確的是( ) At1和t2時(shí)刻該同學(xué)的質(zhì)量并沒有變化，但所受重力發(fā)生變化 Bt1和t2時(shí)刻電梯的加速度方向一定相反 Ct1和t2時(shí)刻電梯運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等，運(yùn)動(dòng)方向不一定相反 Dt3時(shí)刻電梯可能向上運(yùn)動(dòng) 解析：人所受的重力等于人的質(zhì)量和重力加速度的乘積，與人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) ，t0時(shí) 刻電梯靜止，體重秤的示數(shù)大小等于人的體重，t1時(shí)刻體重秤的示數(shù)大于人的 體重， 說明人處于超重狀態(tài)，加速度方向向上；t2時(shí)刻體重秤的示數(shù)小于人的體重， 說明人 處于失重狀態(tài)，加速度方向向下；t3時(shí)刻體重秤的示數(shù)等于人的體重，說明人 的加速 度為零，處于平衡狀態(tài)，電梯可能靜止，可能向上勻速運(yùn)動(dòng)，也可能向下勻速 運(yùn) 動(dòng)；本題的正確答案為B、C、D. 答案：BCD 11 舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120 kg的重物，而在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中 卻只能舉起100 kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度若在以2.5 m/s2的加速度 加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動(dòng)員能舉起質(zhì)量為多大的重物？(取g10 m/s2) 解析：運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120 kg的重物，則運(yùn) 動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力Fm1g12010 N1 200 N在運(yùn)動(dòng)著的升 降機(jī)中只能舉起100 kg的重物，可見該重物超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速 度 對于重物：Fm2gm2a1， 所以a1 m/s22 m/s2； 當(dāng)升降機(jī)以2.5 m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失重 對于重物：m3gFm3a2，得m3 kg160 kg. 答案：2 m/s2 160 kg 【例2】 冰壺比賽賽是在水平冰面上進(jìn)進(jìn)行的體育項(xiàng)項(xiàng)目，比賽場賽場 地示意圖圖如圖圖3 22甲 所示比賽時(shí)賽時(shí) ，運(yùn)動(dòng)員動(dòng)員 腳蹬起蹬器，身體成跪式手推冰壺壺從本壘圓壘圓 心O 向前滑行，至前衛(wèi)線時(shí)衛(wèi)線時(shí) 放開冰壺壺使其沿直線線OO滑向營壘圓營壘圓 心O，為為使冰壺壺能 在冰面上滑得更遠(yuǎn)遠(yuǎn)，運(yùn)動(dòng)員動(dòng)員 可用毛刷刷冰面以減小冰壺壺與冰面間間的動(dòng)動(dòng)摩擦因數(shù) 一次比賽時(shí)賽時(shí) ，冰壺壺(可視為質(zhì)視為質(zhì) 點(diǎn))從本壘圓壘圓 心O點(diǎn)向前沿直線線OO滑行，某同學(xué)利 用計(jì)計(jì)算機(jī)描繪繪出冰壺壺運(yùn)動(dòng)動(dòng)的vt圖圖象如圖圖322乙所示，已知OO30.0 m，冰 壺壺的質(zhì)質(zhì)量為為19 kg，g取10 m/s2，啟動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)員對動(dòng)員對 冰壺壺的推力為為恒力，求： (1)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí) 運(yùn)動(dòng)員對動(dòng)員對 冰壺壺的推力F； (2)用毛刷刷冰面的距離及此時(shí)時(shí)冰壺壺與冰面間間的動(dòng)動(dòng)摩擦因數(shù)； (3)冰壺壺靜止時(shí)時(shí)的位置 解析：(1)分析vt圖象可知，02.0s內(nèi)為冰壺的啟動(dòng)過程，2.0 s12.0s為冰 壺在冰面上的自滑過程，12.0 s16.8 s為冰壺在運(yùn)動(dòng)員刷冰面后的滑行過程，0 2.0s冰壺的加速度大小為a12 m/s2.設(shè)不刷冰面時(shí)冰壺與冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)為1， 由牛頓第二定律有F1mgma1 2.0s12.0s冰壺的加速度大小為 a20.32 m/s2，由牛頓第二定律有1mgma2，聯(lián)立解得F44.1 N. (2)12.0 s16.8 s為冰壺在運(yùn)動(dòng)員刷冰面后的滑行過程由vt圖象知，用毛刷 刷冰面的距離為s3 1.92 m，此過程冰壺的加速度為a30.17 m/s2，由牛頓第二定律有mgma3，此過程冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.017. (3)02.0 s冰壺前進(jìn)的距離為s1 m4 m,2.0 s12.0 s冰壺滑行的距 離為 s2 m24 m，冰壺運(yùn)動(dòng)總距離為ss1s2s329.92 m， sOOs0.08 m，即冰壺停在距O點(diǎn)左側(cè)0.08 m處 答案：(1)44.1 N (2)1.92 m 0.017 (3)距O點(diǎn)左側(cè)側(cè)0.08 m處處 解答此類問題還應(yīng)注意：不論是已知運(yùn)動(dòng)求解力 ，還是已知力求解運(yùn)動(dòng)，作好“兩分析”即受力分析、運(yùn)動(dòng)分析是解決問題的關(guān) 鍵在解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問題時(shí)要正確畫出受力分析圖，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析 ，建立已知的受力情況或運(yùn)動(dòng)情況與加速度的關(guān)系，從而達(dá)到事半功倍的效果 求解這兩類問題的思路如下： 21如圖圖323所示，樓梯口一傾傾斜的天花板與水平面成37角，一 裝潢工人手持木桿綁綁著刷子粉刷天花板工人所持木桿對對刷子的作用力始終終 保持豎豎直向上，大小為為F10 N，刷子的質(zhì)質(zhì)量為為m0.5 kg，刷子可視為質(zhì)視為質(zhì) 點(diǎn) 刷子與天花板間間的動(dòng)動(dòng)摩擦因數(shù)為為0.5，天花板長為長為 L4 m，取sin 370.6 ，試試求： (1)刷子沿天花板向上運(yùn)動(dòng)動(dòng)的加速度； (2)工人把刷子從天花板底端推到頂頂端所用的時(shí)間時(shí)間 圖323 解析：(1)以刷子為研究對象，受力分析如圖所示，設(shè)滑動(dòng)摩擦力為 Ff， 天花板對刷子的彈力為FN，由牛頓第二定律，得 (Fmg)sin 37Ffma FN(Fmg)cos 37 FfFN 代入數(shù)據(jù)，得a2 m/s2 (2)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，得L at2，代入數(shù)據(jù)，得t2 s. 答案：(1)2 m/s2 (2)2 s 22 (2010湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)完整的撐桿跳高過過程可以簡簡化成如圖圖32 4所示的三個(gè)階階段，持桿助跑、撐桿起跳上升、越桿下落在第二十九屆北京 奧運(yùn)會(huì)比賽賽中，俄羅羅斯女運(yùn)動(dòng)員動(dòng)員 伊辛巴耶娃從靜止開始以加速度a1.25 m/s2勻 加速助跑，速度達(dá)到v9.0 m/s時(shí)時(shí)撐桿起跳，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)過時(shí)過 桿的速度不計(jì)計(jì)， 過過桿后做自由落體運(yùn)動(dòng)動(dòng)，重心下降h24.05 m時(shí)時(shí)身體接觸軟墊軟墊 ，從接觸軟墊軟墊 到 速度減為為零的時(shí)間時(shí)間 t0.90 s已知伊辛巴耶娃的質(zhì)質(zhì)量m65 kg，重力加速度g取 10 m/s2，不計(jì)計(jì)空氣的阻力求： (1)伊辛巴耶娃起跳前的助跑距離； (2)假如伊辛巴耶娃從接觸軟墊軟墊 到速度減為為零的過過程中做勻減速運(yùn)動(dòng)動(dòng)， 求軟墊對軟墊對 她的作用力大小 解析：(1)設(shè)助跑距離為x，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v22ax，解得：x 32.4 m. (2)運(yùn)動(dòng)員過桿后做自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)接觸軟墊時(shí)的速度為v， 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v22gh2 設(shè)軟墊對運(yùn)動(dòng)員的作用力為F，由牛頓第二定律得Fmgma， 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式a ， 解得：F1 300 N. 答案：(1)32.4 m (2)1 300 N (15分)航模興興趣小組設(shè)計(jì)組設(shè)計(jì) 出一架遙控飛飛行器，其質(zhì)質(zhì)量m2 kg，動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)提供的 恒定升力F28 N試飛時(shí)試飛時(shí) ，飛飛行器從地面由靜止開始豎豎直上升 設(shè)飛設(shè)飛 行器飛飛行時(shí)時(shí)所受的阻力大小不變變，g取10 m/s2. (1)第一次試飛試飛 ，飛飛行器飛飛行t18 s時(shí)時(shí)到達(dá)高度H64