高考物理一輪課件15-第2講兩類動(dòng)力學(xué)問題超重和失重

第2講兩類動(dòng)力學(xué)問題超重和失重知識(shí)梳理

一、兩類動(dòng)力學(xué)問題1.動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題(1)由受力情況分析判斷物體的①運(yùn)動(dòng)情況

;(2)由運(yùn)動(dòng)情況分析判斷物體的②受力情況

。2.解決兩類基本問題的方法:以③加速度

為橋梁,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和④

牛頓第二定律

列方程求解。二、超重和失重1.實(shí)重和視重(1)實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力,它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)①無關(guān)

。(2)視重:當(dāng)物體在②豎直

方向上有加速度時(shí),物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的

拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的③重力

。此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的

示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即視重。2.超重、失重和完全失重的比較

超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重現(xiàn)象概念物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓?/p>

物的拉力)大于物體所受重力的

現(xiàn)象叫超重現(xiàn)象物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象叫失重現(xiàn)象物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象叫完全失重現(xiàn)象產(chǎn)生條件物體的加速度方向豎直向上或有

豎直向上的分量物體的加速度方向豎直向下或有豎直向下的分量物體在豎直方向的加速度向下,大小等于g列豎直方向原理式F-mg=maF=m(g+a)mg-F=maF=m(g-a)mg-F=maF=0運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加速上升、減速下降加速下降、減速上升無阻力的拋體運(yùn)動(dòng)情況視重F>mgF<mgF=0<mg1.一個(gè)原來靜止的物體,質(zhì)量是7kg,受到14N的恒力作用,則5s末的速

度及5s內(nèi)通過的路程為

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

C物體由靜止開始在恒力的作用下做初速度為零的勻加速直

線運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得:a=

=

m/s2=2m/s2,v=at=2×5m/s=10m/s,x=

at2=

×2×25m=25m。C2.人站在電梯中隨電梯一起運(yùn)動(dòng)。下列過程中人處于超重狀態(tài)的是

()A.電梯加速上升

B.電梯加速下降C.電梯勻速上升

D.電梯勻速下降答案

A電梯無論勻速上升還是勻速下降,加速度都等于0,選項(xiàng)C、D

錯(cuò)。電梯加速上升,加速度豎直向上,為超重狀態(tài),電梯加速下降,加速度

豎直向下,為失重狀態(tài),選項(xiàng)A對(duì)B錯(cuò)。A3.質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F=4N的作用下由靜止開始沿水平面運(yùn)

動(dòng),經(jīng)時(shí)間2s后撤去外力F,物體又經(jīng)時(shí)間4s后重新靜止。求:(1)物體所受阻力大小。(2)該過程物體發(fā)生的總位移。答案(1)

N(2)8m解析(1)以物體為研究對(duì)象分析受力,根據(jù)牛頓第二定律得:F-f=ma1f=ma2a1t1=a2t2聯(lián)立解得:f=

N,a1=

m/s2,a2=

m/s2(2)根據(jù)v=at得知撤去外力時(shí)的速度v=

m/s,根據(jù)平均速度公式可知物體的總位移x=

t=

(t1+t2)=8m深化拓展考點(diǎn)一兩類動(dòng)力學(xué)問題考點(diǎn)二超重和失重深化拓展考點(diǎn)一兩類動(dòng)力學(xué)問題解決兩類動(dòng)力學(xué)問題的一般思路

1-1質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng),一

段時(shí)間后撤去F,其運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示。g取10m/s2,求:(1)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)水平推力F的大小;(3)0~10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小。

答案(1)0.2(2)6N(3)46m解析(1)設(shè)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt2、初速度為v20、末速度

為v2t、加速度大小為a2,則a2=

=2m/s2設(shè)物體所受的摩擦力為Ff,根據(jù)牛頓第二定律,有Ff=ma2Ff=μmg解得μ=

=0.2(2)設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為Δt1、初速度為v10、末速度為v1t、

加速度大小為a1,則a1=

=1m/s2根據(jù)牛頓第二定律,有F-Ff=ma1解得F=μmg+ma1=6N(3)解法一由勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式,得x=x1+x2=v10Δt1+

a1Δ

+v20Δt2-

a2Δ

=46m解法二根據(jù)v-t圖像中圖線與t軸所圍的面積表示位移,得x=

m+

×4×8m=46m1-2

(2016北京海淀期中,13)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量m=10kg的物體放在水

平地面上。對(duì)物體施加一個(gè)F=50N的拉力,使物體做初速度為零的勻

加速直線運(yùn)動(dòng)。已知拉力與水平方向的夾角θ=37°,物體與水平地面間

的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2。(1)求物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小;(2)求物體在2.0s末的瞬時(shí)速率;(3)若在2.0s末撤去拉力F,求此后物體沿水平地面可滑行的最大距離。

答案(1)0.50m/s2(2)1.0m/s(3)0.10m解析(1)設(shè)物體受摩擦力為f,支持力為N根據(jù)牛頓第三定律,物體對(duì)水平地面的正壓力N'=N則有f=μN(yùn)'根據(jù)牛頓第二定律對(duì)物體有:水平方向:Fcosθ-f=ma豎直方向:N+Fsinθ=mg解得:a=0.50m/s2(2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:v=at=1.0m/s(3)設(shè)撤去拉力后物體滑行的最大距離為x根據(jù)動(dòng)能定理:-μmgx=0-

mv2解得:x=0.10m1-3如圖所示,一質(zhì)量m=0.4kg的小物塊,以v0=2m/s的初速度,在與斜面

成某一夾角的拉力F作用下,沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=2s的時(shí)間物

塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),A、B之間的距離L=10m。已知斜面傾角θ=30°,物

塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=

。重力加速度g取10m/s2。

(1)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小。(2)拉力F與斜面夾角多大時(shí),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)設(shè)物塊加速度的大小為a,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)

公式得L=v0t+

at2

①v=v0+at

②聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得a=3m/s2

③v=8m/s④(2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為Ff,拉力與斜面間的夾角為α,受

力分析如圖所示,由牛頓第二定律得

Fcosα-mgsinθ-Ff=ma

⑤Fsinα+FN-mgcosθ=0

⑥又Ff=μFN⑦聯(lián)立⑤⑥⑦式得F=

⑧由數(shù)學(xué)知識(shí)得cosα+

sinα=

sin(60°+α)

⑨由⑧⑨式可知對(duì)應(yīng)F最小時(shí)與斜面間的夾角α=30°

⑩聯(lián)立③⑧⑩式,代入數(shù)據(jù)得F的最小值為Fmin=

N

考點(diǎn)二超重和失重知識(shí)點(diǎn)理解要點(diǎn)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豎直向下,a=gC.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

2-1

(2014北京理綜,18,6分)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象,可以

使物理學(xué)習(xí)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(yùn)動(dòng),直至將物體拋出。對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是

()A.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中,物體始終處于超重狀態(tài)B.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中,物體始終處于失重狀態(tài)D答案

D物體由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)時(shí),物體和手掌先一起加速向上,物

體處于超重狀態(tài),之后物體和手掌分離前,應(yīng)減速向上,物體處于失重狀

態(tài),故A、B均錯(cuò)誤。當(dāng)物體和手分離時(shí),二者速度相同,又因均做減速運(yùn)

動(dòng),故分離條件為a手>a物,分離瞬間物體的加速度等于重力加速度,則手

的加速度大于重力加速度,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤。2-2一座大樓中有一部直通高層的客運(yùn)電梯,電梯的簡化模型如圖(1)

所示。已知電梯在t=0時(shí)由靜止開始上升,電梯的加速度a隨時(shí)間t的變

化如圖(2)所示。如圖(1)所示,一質(zhì)量為M的乘客站在電梯里,電梯對(duì)乘

客的支持力為F。根據(jù)a-t圖像可以判斷,力F