2022年超重与失重 .pdf
学习好资料欢迎下载4.7 用牛顿运动定律解决问题（二）(导学案 ) 编写人：丁士亮审核人：姜万和班级姓名一、超重与失重【学习目标 】1、理解超重与失重概念；2、知道怎样判断物体是处于超重或失重状态；3、理解视重概念，知道物体处于超重或失重状态时，物体的实际重量不变。【自主学习】做一做：体会什么是超重与失重如图， 用手掌托着一叠较重的书，先让手缓缓上下移动，体会一下书对手掌的压力，跟静止时是否相同?然后手突然竖直向上或竖直向下，再体会一下，手掌受到的压力与静止时有什么不同？实验探究：观察测力计示数的变化如图， 在测力计下端挂一钩码，仔细观察测力计静止时、缓慢上升和缓慢下降时、突然上升和突然下降时测力计示数的变化。分析论证： 从理论的角度分析测力计突然上升和突然下降时示数的变化提示：设物体的质量为m，重力加速度为g，突然上升和突然下降时的加速度大小为a，求出这两种情况下的弹簧弹力F，并将其与重力比较。总结：如图， 电梯里放着一个台秤，一个人站在台秤上，按照以下思路，填写空白处内容。一、超重与失重1、视重：指物体对台秤的压力或台秤对物体的支持力大小。（1）匀速上升或下降mgN视重mgNN0amgN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页学习好资料欢迎下载（2）加速上升或减速下降mamgN)(agmN视重mgNN（3）减速上升或加速下降maNmg()Nm ga视重mgNN。当ga，视重为0。2、概念（1）超重：（2）失重：3、判断方法（1）加速度方向(填“竖直向上” 或“竖直向下”）， 物体处于超重状态；（2）加速度方向(填“竖直向上” 或“竖直向下”）， 物体处于失重状态；（3）加速度方向竖直向下，ga，物体处于完全失重状态。4、注意（1）物体处于超重或失重状态与物体的速度方向(填“有关”或“无关”）；（2）物体处于超重或失重状态时，物体的实际重力(填“不变”或“变化”）；例 1、如图所示，电梯与水平面的夹角为037，电梯向上做加速运动，加速度大小为21/am s。已知某同学相对电梯静止，其质量为50mkg，重力加速度210/gm s，求该同学受到电梯对他的支持力N和摩擦力f分别是多大。思考：同学，如果仅将电梯的加速度方向改为向下，你能将该人受到的支持力N和摩擦力f求出来吗？（3）物体有竖直方向的分加速度时，也可以发生超重或失重现象。amgNamgNa精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页学习好资料欢迎下载例 2、某人坐楼梯从楼底到楼顶，该人相对于电梯静止，电梯的速度时间图像如图所示，该人的质量50mkg，重力加速度210/gm s。（1）作出该人在0-14s 内所受的支持力随时间的变化图像；（2）若该楼的每两层之间高度差4hm，求该楼有多少层。【课堂练习】1一个质量为50kg 的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为 50N，取 g=l0m s2，则人对地板的压力为( ) A大于 500N B小于 500N C等于 500N D上述说法均不对2一个小杯子的侧壁有一小孔，杯内盛水后，水会从小孔射出。现使杯自由下落，则杯中的水 ( ) A.会比静止时射得更远些 B会比静止时射得更近些C与静止时射得一样远 D不会射出3原来作匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示。现发现物体A突然被弹簧拉向右方。由此可判断，此时升降机的运动可能是 ( )(多选 ) A加速上升 B减速上升 C加速下降 D减速下降/ t s/F N0/ts100241/v m s1214精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页学习好资料欢迎下载4如图， 质量为 M 的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定一个质量为m 的小球， 小球上下振动时，框架始终没有跳起。当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为( ) A.gB.MmgmC.0 D. Mmgm5如图所示，A、B 两小球分别连在弹簧两端，B 端用细线固定在倾角为30的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B 两球的加速度分别为( ) A都等于2gB2g和 0 C2gMMMBBA和 0 D0 和2gMMMBBA二、图像问题【解法归纳】 从图象中找出解题信息，把图象与物理图景相联系，应用牛顿运动定律及其相关知识解答。【典例赏析】例 1（2010 福建理综）质量为2kg 的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0 时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用， F 随时间 t 的变化规律如图所示。重力加速度 g 取 10m/s2，则物体在t=0 到 t=12s 这段时间内的位移大小为( ) A.18m B.54m C.72m D.198m 做一做：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页学习好资料欢迎下载【解析】 拉力只有大于最大静摩擦力时，物体才会由静止开始运动。最大静摩擦力0.24mffmgN在 0-3s 时间内： F=fm，物体保持静止，s1=0；在 3s-6s 时间内： Ffm，物体由静止开始匀加速直线运动，其加速度22/Ffam sm在 3s-6s 时间内位移22192satm6s 末速度6/vatm s在 6-9s 时间内： F=f ，物体做匀速直线运动，位移s3=vt=6 3m=18m 在 9-12 时间内： Ff ，物体以 v=6m/s 为初速度， 以 a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动，位移s4=vt+12at2=6 3m+12 2 32m=27m 所以 012s 内物体的位移为：s=s1+s2+s3+s4=54m，选项 B 正确。【点评】 本题属于多过程问题，综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动、F-t 图象等知识点，需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质。衍生题 1(2010 安徽理综 )质量为 2kg 的物体在水平推力F 的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt 图象如图所示。g 取 10 m/s2，求：(1)物体与水平面间的运动摩擦系数 ；(2)水平推力F的大小；（3）010s 内物体运动位移的大小。做一做：、【解析】 （1）设物体做匀减速直线运动的时间为t2，初速度为v20，末速度为v21，加速度为 a2，则a2=22021tvv=-2m/s2 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页学习好资料欢迎下载设物体所受摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有Ff = ma2 Ff = - mg解得=0.2 （2）设物体做匀加速直线运动的时间为t1，初速度为v10，末速度为v20，加速度为 a1，则a1=11020tvv=1m/s2 根据牛顿第二定律，有F+Ff = ma1 解得F=6N（3）由速度图象与横轴所围的面积得s=22010vv t1+21 v20 t2=46m 【点评 】此题考查与图象相关的牛顿第二定律应用问题。要把物体运动图象与物体运动图景对应起来，应用相关知识解答。衍生题 2.（2010 上海奉贤模拟）两个完全相同的物体A、B，质量均为m = 0.8kg，在同一粗糙水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动。图中的两条直线分别表示A 物体受到水平拉力 F 作用和 B 物体不受拉力作用的vt 图像，求：（1）两物体与地面之间的动摩擦因素 ；（2）物体 A 所受拉力F 的大小；（3）12s 末物体 A、B 之间的距离S 。做一做：【解析】 （1）由 vt 图得aB= v2t2= 0460m/s2 = 23m/s2 mg = maB 得到 = 1/15=0.067 （2）aA = v1t1= 8 4120m/s2 = 13m/s2由牛顿第二定律Ff = ma1 解得 F = 0.8N （3）设 A、B 在 12s 内的位移分别为S1、S2，由 vt 图得 S1 = 12 （4 + 8） 12m = 72m S2 = 12 6 4m = 12m 故 S = S1S2 = 60m v/m s-1 t/s0369122468精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页学习好资料欢迎下载衍生题3.（2007 年高考上海物理）固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F 作用下向上运动，推力 F 与小环速度v 随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10m/s2。求：（1）小环的质量m；（2）细杆与地面间的倾角。做一做：【解析】由图得前 2s，沿杆方向的推力F1=5.0N：2s 后，沿杆方向的推力F2=5.5N，前 2s 小环做匀加速直线运动，其加速度avt0.5m/s2，前 2s 对小环由牛顿第二定律有：F1mg sin ma，2s 后小环做匀速直线运动，有：F2mg sin ，联立解得m=12FFa=1kg sin =F2/mg= 0.5，所以， 30 。【点评】 要能够从题给图像中找出物体运动情况和受力情况。【课堂练习】1将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与速度大小v关系的图像，正确的是 ( ) 2. 如右图所示，是利用传感器记录的两个物体间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是 ( ) A作用力大时，反作用力小B作用力和反作用力的方向总是相反的C作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D相互作用的两个物体一定都处于静止状态a a a a O v O v O v O v ABCDt/s 0 1 2 3 4 -1 -2 -3 -4 F/N F/N v/ms1 5.5 1 F5 0 2 4 6 t/s 0 2 4 6 t/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页学习好资料欢迎下载3某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙 （F 表示物体所受合力，x 表示物体的位移）四个选项中正确的是（）4一个物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中一个力的大小逐渐减小到零，然后又从零逐渐恢复到原来的大小（此力的方向始终未变），而在这一过程中其余各力均不变。那么，图中能正确描述该过程中物体速度变化情况的是( ) 5. 放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F 的作用， F的大小与时间t 的关系和物块速度v 与时间 t 的关系如图所示。取重力加速度g=10m s2。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为 ( ) A.2.0,5.0kgm B 152,5.1 kgmC.4.0,5.0kgm D 2.0,1kgm6A 的质量 m1=4 m，B 的质量 m2=m，斜面固定在水平地面上。开始时将B 按在地面上不动，然后放手，让A 沿斜面下滑而B 上升。 A 与斜面无摩擦，如图，设当A 沿斜面下滑s距离后，细线突然断了。求B 上升的最大高度H。7 空间探测器从某一星球表面竖直升空。已知探测器质量为1500Kg ， 发动机推动力为恒力。探测器升空后发动机因故障突然关闭，图 6 是探测器从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图线，则由图象可判断该探测器在星球表面达到的最大高度Hm为多少 m？发动机的推动力 F 为多少 N？v/(m/s) t/s 0 2 4 6 8 甲乙x x 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页
