兩動力學(xué)問題超重和失重課件

1、第二講兩類動力學(xué)問題超重和失重第1頁，共58頁。第2頁，共58頁。一、單位制1單位制：由 單位和 單位一起組成了單位制(1)基本單位：基本物理量的單位力學(xué)中的基本量有三個，它們是；它們的國際單位分別是(2)導(dǎo)出單位：由 量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位基本導(dǎo)出長度、時間、質(zhì)量米、秒、千克基本第3頁，共58頁。2國際單位制中的基本物理量和基本單位物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l質(zhì)量m時間t電流I安(培)熱力學(xué)溫度T開(爾文)K物質(zhì)的量n摩(爾)mol發(fā)光強度I坎(德拉)cd米m千克kg秒sA第4頁，共58頁。二、動力學(xué)的兩類基本問題1已知受力情況求運動情況根據(jù)牛頓第二定律，已知

2、物體的 ，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刻的速度和位置，也就求出了物體的運動情況2已知物體的運動情況，求物體的受力情況根據(jù)物體的運動情況，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，如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等受力情況運動學(xué)公式運動學(xué)公式牛頓第二定律第5頁，共58頁。三、超重和失重1超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 物體所受重力的情況(2)產(chǎn)生條件：物體具有 的加速度2失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 物體所受重力的情況(2)產(chǎn)生條件：物體具有

3、 的加速度大于向上小于向下第6頁，共58頁。3完全失重(1)定義：物體對水平支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力) 的情況稱為完全失重現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度ag.等于零第7頁，共58頁。第8頁，共58頁。一、對超重和失重的進(jìn)一步理解1不論超重、失重或完全失重，物體的重力不變，只是“視重”改變2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(guān)系，下表列出了加速度方向與物體所處狀態(tài)的關(guān)系.運動情況超重、失重視重a0不超重、不失重Fmga的方向豎直向上超重Fm(ga)a的方向豎直向下失重Fm(ga)ag完全失重F0第9頁，共58頁。3.物體處于超重或失重時的運動情況(

4、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4物體超重或失重的多少是由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于ma.(1)物體超重或失重時，加速度方向不一定沿豎直方向，只要加速度有豎直向上的分量就是超重，加速度有豎直向下的分量就是失重(2)物體超重或失重時，加速度的大小不一定是恒定的第10頁，共58頁。二、解答兩類動力學(xué)問題的基本方法及步驟1分析流程圖第11頁，共58頁。2應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體(2)分析物體的受力情況和運動情況，畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程(3)選取正方向或建立坐

5、標(biāo)系，通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向(4)求合外力F. (5)根據(jù)牛頓第二定律Fma列方程求解，必要時還要對結(jié)果進(jìn)行討論第12頁，共58頁。(1)牛頓第二定律Fma在確定a與m、F的數(shù)量關(guān)系的同時，也確定了三個量間的單位關(guān)系及a及F間的方向關(guān)系(2)應(yīng)用牛頓第二定律求a時，可以先求F，再求a，或先求各個力的加速度，再合成求出合加速度第13頁，共58頁。1.關(guān)于力學(xué)單位制說法中正確的是()Akg、m/s、N是導(dǎo)出單位Bkg、m、J是基本單位C在國際單位制中，質(zhì)量的基本單位是kg，也可以是gD只有在國際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是Fma解析：在力學(xué)單位制中，kg

6、、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第14頁，共58頁。2. 2010年中國跳水明星系列賽合肥站比賽中，何沖在男子3米跳板決賽中獲得第一名如右圖所示何沖正在完成高難度的空中動作，下列分析正確的是()A何沖正處于完全失重狀態(tài)B何沖此時不受重力作用C從裁判的角度，何沖不能被視為質(zhì)點D從觀眾的角度，何沖可以被視為質(zhì)點答案：AC第15頁，共58頁。3. (2010浙江理綜)如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)下

7、列說法正確的是()A在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零B上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力D在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力解析：對于A、B整體只受重力作用，做豎直上拋運動，處于完全失重狀態(tài)，不論上升還是下降過程，A對B均無壓力，只有A項正確答案：A第16頁，共58頁。4我國道路安全部門規(guī)定，在高速公路上行駛的汽車最大速度為120 km/h，交通部門提供下列資料：資料一：駕駛員的反應(yīng)時間：0.30.6 s資料二：各種路面與輪胎之間的動摩擦因數(shù)根據(jù)以上資料，通過計算判斷汽車行駛在高速公路上兩車間的安全距離最接近()A100

8、 mB200 mC300 m D400 m路面動摩擦因數(shù)干瀝青0.7干磁石0.60.7濕瀝青0.320.4第17頁，共58頁。解析：當(dāng)駕駛員的反應(yīng)時間最長、路面的摩擦因數(shù)最小時對應(yīng)的最長距離是安全距離v120 km/h33.3 m/s，反應(yīng)時間t0.6 s內(nèi)位移x1約為20 m；又mgma、a3.2 m/s2，x2v2/2a173 m；xx1x2193 m.答案：B第18頁，共58頁。5.如圖所示，物體沿斜面由靜止滑下，在水平面上滑行一段距離后停止，物體與斜面和水平面間的動摩擦因數(shù)相同，斜面與水平面平滑連接下圖中v、a、Ff和x分別表示物體速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程其中正確的是()

9、第19頁，共58頁。解析：物體在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用，其摩擦力大小為Ff1mgcos ，做初速度為零的勻加速直線運動，其vt圖象為過原點的傾斜直線，A錯，加速度大小不變，B錯，其xt圖象應(yīng)為一段曲線，D錯；物體到達(dá)水平面后，所受摩擦力Ff2mgFf1，做勻減速直線運動，所以正確選項為C.答案：C第20頁，共58頁。6如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點，與豎直墻壁相切于A點，豎直墻壁上另一點B與M的連線和水平面的夾角為60，C是圓環(huán)軌道的圓心已知在同一時刻，a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、BM運動到M點；c球由C點自由下落到M點則(

10、)第21頁，共58頁。Aa球最先到達(dá)M點Bb球最先到達(dá)M點Cc球最先到達(dá)M點 Db球和c球都可能最先到達(dá)M點答案：C第22頁，共58頁。第23頁，共58頁。一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射，其速度和時間的關(guān)系圖線如圖所示，則()第24頁，共58頁。At3時刻火箭距地面最遠(yuǎn)Bt2t3的時間內(nèi)，火箭在向下降落Ct1t2的時間內(nèi)，火箭處于失重狀態(tài)D0t3的時間內(nèi)，火箭始終處于失重狀態(tài)解析：由速度圖象可知，在0t3內(nèi)速度始終大于零，表明這段時間內(nèi)火箭一直在上升，t3時刻速度為零，停止上升，高度達(dá)到最高，離地面最遠(yuǎn)，A正確，B錯誤t1t2的時間內(nèi)，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭應(yīng)處于超重狀態(tài)，而在t2

11、t3時間內(nèi)火箭在減速上升，具有向下的加速度，火箭處于失重狀態(tài)，故C、D錯誤答案：A第25頁，共58頁。11：(2011北京模擬)幾位同學(xué)為了探究電梯啟動和制動時的加速度大小，他們將體重計放在電梯中一位同學(xué)站在體重計上，然后乘坐電梯從1層直接到10層，之后又從10層直接回到1層并用照相機進(jìn)行了相關(guān)記錄，如圖所示他們根據(jù)記錄，進(jìn)行了以下推斷分析，其中正確的是()第26頁，共58頁。A根據(jù)圖2和圖3可估測出電梯向上起動時的加速度B根據(jù)圖1和圖2可估測出電梯向上制動時的加速度C根據(jù)圖1和圖5可估測出電梯向下制動時的加速度D根據(jù)圖4和圖5可估測出電梯向下起動時的加速度解析：由圖1可知該同學(xué)的體重約為47

12、 kg，根據(jù)圖1、圖2可估算出電梯向上啟動時的加速度，根據(jù)圖1、圖5可估算出電梯向下制動時的加速度，而根據(jù)圖2與圖3和圖4與圖5無法估算加速度答案：C第27頁，共58頁。(20分)如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊疊放在質(zhì)量為2m的足夠長的木板上方右側(cè)，木板放在光滑的水平地面上，物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F，在03 s內(nèi)F的變化如圖2所示，圖中F以mg為單位，重力加速度g10 m/s2.整個系統(tǒng)開始時靜止(1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物塊的速度；(2)在同一坐標(biāo)系中畫出03 s內(nèi)木板和物塊的vt圖象，據(jù)此求03 s內(nèi)物塊

13、相對于木板滑過的距離第28頁，共58頁?！疽?guī)范解答】解：(1)設(shè)木板和物塊的加速度分別為a和a，在t時刻木板和物塊的速度分別為vt和vt，木板和物塊之間摩擦力的大小為Ff.依牛頓第二定律，運動學(xué)公式得Ffma(1分)Ffmg(1分)當(dāng)vtF2F3F4CF1F2F4F3 DF1F3F2v1時，物體先做勻減速運動，然后隨傳送帶一起以v1做勻速運動(3)當(dāng)v1和v2同向且v1v2時，物體先做勻加速運動，然后隨傳送帶一起以v1做勻速運動第53頁，共58頁。二、傾斜放置的傳送帶如圖所示，傳送帶與地面傾角37，從AB長度為16 m，傳送帶以10 m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端A無初速度地放一個質(zhì)量為0

14、.5 kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5.求物體從A運動到B所需時間是多少？(sin 370.6，cos 370.8)第54頁，共58頁?！舅悸贩治觥课矬w的運動分為兩個過程：第一個過程是物體速度等于傳送帶速度之前，物體做勻加速直線運動；第二個過程是物體速度等于傳送帶速度以后的運動情況其中速度剛好相同時的點是一個轉(zhuǎn)折點，此后的運動情況要看mgsin 與所受的最大靜摩擦力若tan ，則繼續(xù)向下加速；若tan ，則將隨傳送帶一起勻速運動分析清楚了受力情況與運動情況，再利用相應(yīng)規(guī)律求解即可甲第55頁，共58頁。解析：物體放在傳送帶上后，開始階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一沿