物理《35牛頓第二定律應(yīng)用》教案

【知識要點(diǎn)】一、超重與失重在平衡狀態(tài)時，物體對水平支持物的壓力（或?qū)依K的拉力）大小等于物體的重力．當(dāng)物體的加速度豎直向上時，物體對支持物的壓力大于物體的重力，由F－mg=ma得F=m（g＋a）>mg，這種現(xiàn)象叫做超重現(xiàn)象；當(dāng)物體的加速度豎直向下時，物體對支持物的壓力小于物體的重力，mg－F=ma得F=m（g－a）<mg，這種現(xiàn)象叫失重現(xiàn)象．特別是當(dāng)物體豎直向下的加速度為g時，物體對支持物的壓力變?yōu)榱?，這種狀態(tài)叫完全失重狀態(tài)．對超重和失重的理解應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：（1）物體處于超重或失重狀態(tài)時，只是物體的視重發(fā)生改變，物體的重力始終存在，大小也沒有變化，因為萬有引力并沒有改變．（2）發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度大小及方向無關(guān)，只決定于加速度的方向及大小．（3）在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等。二、臨界問題在某些物理情境中，物體運(yùn)動狀態(tài)變化的過程中，由于條件的變化，會出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接，兩種現(xiàn)象的分界，同時使某個物理量在特定狀態(tài)時，具有最大值或最小值。這類問題稱為臨界問題。在解決臨界問題時，進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動分析，找出臨界狀態(tài)是解題的關(guān)鍵?！镜湫屠}】【例1】如圖所示，升降機(jī)內(nèi)質(zhì)量為m的小球用輕彈簧系住，懸在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)升降機(jī)以a=加速度減速上升時，彈簧秤的系數(shù)為（）A、2mg/3B、mg/3C、4mg/3D、mg拓展1：若以a=g加速下降時，則彈簧秤示數(shù)為多少？拓展2：若以a=g/3加速上升時，則彈簧秤示數(shù)為多少？【例2】質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)里，如果升降機(jī)運(yùn)動時加速度的絕對值為a，升降機(jī)底板對人的支持力F=mg+ma，則可能的情況是（）A.升降機(jī)以加速度a向下加速運(yùn)動B.升降機(jī)以加速度a向上加速運(yùn)動C.在向上運(yùn)動中，以加速度a制動D.在向下運(yùn)動中，以加速度a制動【例3】下列四個實驗中，能在繞地球飛行的太空實驗艙中完成的是（）A．用天平測量物體的質(zhì)量B．用彈簧秤測物體的重力C．用溫度計測艙內(nèi)的溫度D．用水銀氣壓計測艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)【例4】質(zhì)量為200kg的物體，置于升降機(jī)內(nèi)的臺秤上，從靜止開始上升。運(yùn)動過程中臺秤的示數(shù)F與時間t的關(guān)系如圖所示，求升降機(jī)在7s鐘內(nèi)上升的高度（取g＝10m/s2）【例5】一個質(zhì)量為kg的小球用細(xì)線吊在傾角θ=53°的斜面頂端，如圖，斜面靜止時，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計摩擦，當(dāng)斜面以10m/s2的加速度向右做加速運(yùn)動時，求繩的拉力及斜面對小球的彈力.【例6】一小圓盤靜止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖所示。已知盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為，盤與桌面間的摩擦因數(shù)為。現(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤最后未從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是什么？（以g表示重力加速度）aaAB【鞏固與提高】1．電梯內(nèi)有一彈簧秤掛著一個重5N的物體。當(dāng)電梯運(yùn)動時，看到彈簧秤的讀數(shù)為6N，則可能是（）A.電梯加速向上運(yùn)動 B.電梯減速向上運(yùn)動C.電梯加速向下運(yùn)動 D.電梯減速向下運(yùn)動2.下列說法正確的是（）A.體操運(yùn)動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)B.蹦床運(yùn)動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)C.舉重運(yùn)動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.游泳運(yùn)動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)3.下列說法中正確的是（）A.物體在豎直方向上作勻加速運(yùn)動時就會出現(xiàn)失重現(xiàn)象B.物體豎直向下加速運(yùn)動時會出現(xiàn)失重現(xiàn)象C.物體處于失重狀態(tài)時，地球?qū)λ囊p小或消失D.物體處于失重狀態(tài)時，地球?qū)ξ矬w的引力不變4.在以加速度a勻加速上升的電梯中，有一個質(zhì)量為m的人，站在磅秤上，則此人稱得自己的“重量”為（） (a+g) (g－a) mM5.如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時有mMA.勻速下滑時，M對地面壓力等于（M+m）gB.加速下滑時，M對地面壓力小于（M+m）gC.減速下滑時，M對地面壓力大于（M+m）g對地面壓力始終等于（M+m）gBACBACO和總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩拉力F的大小為（）＝mg ＜F＜（M+m）g=（M+m）g ＞（M+m）g7.質(zhì)量為600kg的電梯，以3m/s2的加速度勻加速上升，然后勻速上升，最后以3m/s2的加速度勻減速上升，電梯在上升過程中受到的阻力都是400N，則在三種情況下，拉電梯的鋼繩受的拉力分別是、和。8．（）AA．物體A相對于車仍然靜止AB．物體A受到的彈簧的拉力逐漸增大C．物體A受到的摩擦力逐漸減小D．物體A受到的摩擦力先減小后增大aSKIPIF1<09．如圖所示，小車上固定著光滑的斜面，斜面的傾角為aSKIPIF1<0小車以恒定的加速度向左運(yùn)動，有一物體放于斜面上，相對斜面靜止，此時這個物體相對地面的加速度是 10．如圖所示，一細(xì)線的一端固定于傾角為45°的光滑楔形滑塊A的頂端P處．細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球，當(dāng)滑塊至少以a=_______向左運(yùn)動時，小球?qū)瑝K的壓力等于零，當(dāng)滑塊以a=2g的加速度向左運(yùn)動時，線中拉力T=_______．11.如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的兩物體A、B疊放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B間的最大摩擦力為A物體重力的μ倍，若用水平力分別作用在A或B上，使A、B保持相對靜止做加速運(yùn)動，則作用于A、B上的最大拉力FA與FB之比為多少？AABF12.如圖所示，光滑水平面上靜止放著長L=m、質(zhì)量為M=3kg的木板.一個質(zhì)量為m=1kg的小物體放在木板的最右端，m與M之間的動摩擦因數(shù)μ=，今對木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板從物體m的下方抽出來，求力F的大小應(yīng)滿足的條件；（2）如果所施力F=10N，為了把木板從m的下方抽出來，此力的作用時間不得少于多少?（g取10m/s2）§參考答案【典型例題】1．解析：在０～2s這段時間內(nèi)臺秤示數(shù)為3000Ｎ，即超重1000N，這時向上的加速度；在2～5s這段時間內(nèi)臺秤的示數(shù)為2000N，等于物體的重力，說明物體做勻速運(yùn)動；在5～7s這段時間內(nèi)，臺秤的示數(shù)為F3＝1000N，比物重小1000N，即失重，這時物體做勻減速上升運(yùn)動，向下的加速度。畫出這三段時間內(nèi)的v-t圖線如圖所示，v-t圖線所圍成的面積值即表示上升的高度，由圖知上升高度為：h＝50m.5．命題意圖：考查對牛頓第二定律的理解應(yīng)用能力、分析推理能力及臨界條件的挖掘能力。錯解分析：對物理過程缺乏清醒認(rèn)識，無法用極限分析法挖掘題目隱含的臨界狀態(tài)及條件，使問題難以切入.解題方法與技巧：當(dāng)加速度a較小時，小球與斜面體一起運(yùn)動，此時小球受重力、繩拉力和斜面的支持力作用，繩平行于斜面，當(dāng)加速度a足夠大時，小球?qū)ⅰ帮w離”斜面，此時小球受重力和繩的拉力作用，繩與水平方向的夾角未知，題目中要求a=10m/s2時繩的拉力及斜面的支持力，必須先求出小球離開斜面的臨界加速度a0.（此時，小球所受斜面支持力恰好為零）由mgcotθ=ma0所以a0=gcotθ=m/s2因為a=10m/s2＞a0所以小球離開斜面N=0，小球受力情況如圖，則Tcosα=ma，Tsinα=mg所以T==N，N=0.6．解：設(shè)圓盤的質(zhì)量為m，桌長為，在桌布從圓盤下抽出的過程中，盤的加速度為a1，有桌布抽出后，盤在桌面上做勻減速運(yùn)動，以a2表示加速度的大小，有設(shè)盤剛離開桌布時的速度為v1，移動的距離為x1，離開桌布后在桌面上再運(yùn)動距離x2后便停下，有v＝2a1x1，v＝2a2x2盤沒有從桌面上掉下的條件是x2≤－x1設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷時間為t，在這段時間內(nèi)桌布移動的距離為x，有x＝at2，x1＝a1t2而x＝＋x1，由以上各式解得a≥【鞏固與提高】答案：.8200N6400N4600N9.答案：10.答案：g；mg11..解：當(dāng)力F作用于A上，且A、B剛好不發(fā)生相對滑動時，對B由牛頓第二定律得：μmg=2ma①對整體同理得：FA＝(m+2m)a②由①②得當(dāng)力F作用于B上，且A、B剛好不發(fā)生相對滑動時，對A由牛頓第二定律得：μμmg＝ma′③對整體同理得FB＝(m+2m)a′④由③④得FB＝3μmg所以：FA:FB＝1:212.解析:（1）力F拉木板運(yùn)動過程：對木塊：μmg=maa=μga=1m/s2對木板：F－μmg=Ma1a1=只要a1＞a就能抽出木板，即F＞μ（M+m）g所以F＞4N.（2）當(dāng)F=10N，設(shè)