3第3课时超重与失重瞬时问题总结.ppt

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1、 第第3 3课时课时 超重与失重超重与失重 瞬时问题瞬时问题 考点自清考点自清一、超重和失重一、超重和失重1.1.超重超重 (1)(1)定义定义:物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况物体所受重力的情况.(2)(2)产生条件产生条件:物体具有物体具有 的加速度的加速度.2.2.失重失重 (1)(1)定义定义:物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况物体所受重力的情况.(2)(2)产生条件产生条件:物体具有物体具有 的加速度的加速度.大于大于向上向上小于小于向下向下3.3.完全失重完全失重 (1

2、)(1)定义定义:物体对水平支持物的压力物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂或对竖直悬挂物的拉力物的拉力)的情况称为完全失重现象的情况称为完全失重现象.(2)(2)产生条件产生条件:物体的加速度物体的加速度a a=g g.名师点拨名师点拨1.1.物体超重或失重时物体超重或失重时,仅是物体对悬挂物的拉力或水仅是物体对悬挂物的拉力或水平支持物的压力的变化平支持物的压力的变化,物体所受的重力并没有变物体所受的重力并没有变化化.2.2.物体处于超重状态或失重状态物体处于超重状态或失重状态,与物体的速度没有与物体的速度没有关系关系,仅由加速度决定仅由加速度决定.等于零等于零二、瞬时问题二、瞬时问题研究某

3、一时刻物体的研究某一时刻物体的 和和 突变的关系突变的关系称为力和运动的瞬时问题称为力和运动的瞬时问题,简称简称“瞬时问题瞬时问题”.“瞬时问题瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语常常伴随着这样一些标志性词语:“瞬时瞬时”、“突然突然”、“猛地猛地”、“刚刚刚刚”等等.受力受力运动运动 热点聚焦热点聚焦热点一热点一 对超重和失重的理解对超重和失重的理解1.1.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向方向,与速度的大小和方向没有关系与速度的大小和方向没有关系,下表列出了下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系加速度方向与物体所处状态的关系.运动情

4、况运动情况超重、失重超重、失重视重视重(F F)a a=0=0不超重、不失重不超重、不失重F F=mgmga a的方向竖直向上的方向竖直向上超重超重F F=m m(g g+a a)a a的方向竖直向下的方向竖直向下失重失重F F=m m(g g-a a)a a的方向竖直向下的方向竖直向下a a=g g完全失重完全失重F F=0=02.2.物体处于超重或失重时的运动情况物体处于超重或失重时的运动情况 (1)(1)超重时超重时,物体向上加速或向下减速物体向上加速或向下减速;(2)(2)失重时失重时,物体向下加速或向上减速物体向下加速或向上减速.特别提示特别提示1.1.物体超重或失重时物体超重或失重

5、时,加速度方向不一定沿竖直方向加速度方向不一定沿竖直方向,只要加速度有竖直向上的分量就是超重只要加速度有竖直向上的分量就是超重,加速度有加速度有竖直向下的分量就是失重竖直向下的分量就是失重.2.2.物体超重或失重时物体超重或失重时,加速度的大小不一定是恒定的加速度的大小不一定是恒定的.热点二热点二 瞬时加速度的求解瞬时加速度的求解分析物体在某一时刻的瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律再由牛顿第二定律求出瞬时加速度求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建立此类问题应注意两种模型的建立.1.1.

6、中学物理中的中学物理中的“线线”和和“绳绳”是理想化模型是理想化模型,具有具有以下几个特性以下几个特性:(1)(1)轻轻:其质量和重力均可视为等于零其质量和重力均可视为等于零,且一根绳且一根绳(或线或线)中各点的张力大小相等中各点的张力大小相等,其方向总是沿着绳其方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向子且背离受力物体的方向.(2)(2)不可伸长不可伸长:即无论绳子受力多大即无论绳子受力多大,绳子的长度不绳子的长度不变变,由此特点可知由此特点可知,绳子中的张力可以突变绳子中的张力可以突变.刚性杆、绳刚性杆、绳(线线)或接触面都可以认为是一种不发或接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物

7、体生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断若剪断(或脱离或脱离)后后,其中弹力立即消失其中弹力立即消失,不需要形变恢复时间不需要形变恢复时间,一般一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型来处理均可按此模型来处理.2.2.中学物理中的中学物理中的“弹簧弹簧”和和“橡皮绳橡皮绳”也是理想化也是理想化模型模型,具有以下几个特性具有以下几个特性:(1)(1)轻轻:其质量和重力均可视为等于零其质量和重力均可视为等于零,同一弹簧两同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等端及其中间各点的弹力大小相等.(2)(2)弹簧既能承受拉力弹簧既能承受拉力,也能承

8、受压力也能承受压力;橡皮绳只能承橡皮绳只能承受拉力受拉力,不能承受压力不能承受压力.(3)(3)由于弹簧和橡皮绳受力时由于弹簧和橡皮绳受力时,要恢复形变需要一段要恢复形变需要一段时间时间,所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变.题型探究题型探究题型题型1 1 瞬时问题瞬时问题 如图如图1 1甲所示甲所示,一质量为一质量为m m的物体系于长度分的物体系于长度分别为别为L L1 1、L L2 2的两根细线上的两根细线上,L L1 1的一端悬挂在天花板的一端悬挂在天花板上上,与竖直方向夹角为与竖直方向夹角为,L L2 2水平拉直水平拉直,物体处于平物体处于平衡状态衡状态.求解下

9、列问题求解下列问题:(1)(1)现将线现将线L L2 2剪断剪断,求剪断求剪断L L2 2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度.图图1(2)(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L L1 1换成长度相同换成长度相同,质量不计的轻弹质量不计的轻弹簧簧,如图乙所示如图乙所示,其他条件不变其他条件不变,求剪断求剪断L L2 2的瞬间物体的加的瞬间物体的加速度速度.思路点拨思路点拨 求解此题应注意以下两点求解此题应注意以下两点:(1)(1)其他力改变时其他力改变时,弹簧的弹力不能在瞬间发生突变弹簧的弹力不能在瞬间发生突变.(2)(2)其他力改变时其他力改变时,细绳上的弹力可以在瞬间发生突变细绳上的弹力

10、可以在瞬间发生突变.解析解析 (1)(1)当线当线L L2 2被剪断的瞬间被剪断的瞬间,因细线因细线L L2 2对球的弹力突对球的弹力突然消失然消失,而引起而引起L L1 1上的张力发生突变上的张力发生突变,使物体的受力情况使物体的受力情况改变改变,瞬时加速度沿垂直瞬时加速度沿垂直L L1 1斜向下方斜向下方,为为a a=g gsinsin.(2)(2)当线当线L L2 2被剪断时被剪断时,细线细线L L2 2对球的弹力突然消失对球的弹力突然消失,而弹簧的形变还来不及变化而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程变化要有一个过程,不不能突变能突变),),因而弹簧的弹力不变因而弹簧的弹力不变,它

11、与重力的合力与细它与重力的合力与细线线L L2 2对球的弹力是一对平衡力对球的弹力是一对平衡力,等值反向等值反向,所以线所以线L L2 2剪断时的瞬时加速度为剪断时的瞬时加速度为a a=g gtantan,方向水平向右方向水平向右.答案答案 (1)(1)a a=gsin=gsin,垂直垂直l l1 1斜向下方斜向下方(2)(2)a a=gtan=gtan,水平向右水平向右变式练习变式练习1 1 在动摩擦因数在动摩擦因数=0.2=0.2的水平面上有一个的水平面上有一个质量为质量为m m=1 kg=1 kg的小球的小球,小球与水平轻弹簧及与小球与水平轻弹簧及与竖直方向成竖直方向成=45=45角的角

12、的不可伸长的轻绳一端相连不可伸长的轻绳一端相连,如图如图2 2所示所示.此时小球处于此时小球处于静止平衡状态静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零且水平面对小球的弹力恰好为零,当当剪断轻绳的瞬间剪断轻绳的瞬间,取取g g=10 m/s=10 m/s2 2.求求:(1)(1)此时轻弹簧的弹力大小为多少？此时轻弹簧的弹力大小为多少？(2)(2)小球的加速度大小和方向？小球的加速度大小和方向？(3)(3)当剪断弹簧的瞬间小球的加速度为多少？当剪断弹簧的瞬间小球的加速度为多少？图图2 2解析解析 (1)(1)因此时水平面对小球的弹力为零因此时水平面对小球的弹力为零,小球在小球在绳没有断时受到绳的拉

13、力绳没有断时受到绳的拉力F FT T和弹簧的弹力和弹簧的弹力F F作用而处作用而处于平衡状态于平衡状态,依据平衡条件得依据平衡条件得竖直方向有竖直方向有:F FT Tcoscos=mgmg,水平方向有水平方向有:F FT Tsinsin=F F解得弹簧的弹力为解得弹簧的弹力为:F F=mgmgtantan=10 N=10 N(2)(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡剪断绳后小球在竖直方向仍平衡,水平面支持力水平面支持力平衡重力平衡重力F FN N=mgmg由牛顿第二定律得小球的加速度为由牛顿第二定律得小球的加速度为a a=8 m/s=8 m/s2 2,方向向左方向向左.(3)(3)当剪断弹簧的瞬

14、间当剪断弹簧的瞬间,小球立即受地面支持力和重小球立即受地面支持力和重力力,且二力平衡且二力平衡,加速度为加速度为0.0.答案答案 (1)10 N (2)8 m/s(1)10 N (2)8 m/s2 2 方向向左方向向左 (3)0(3)0题型题型2 2 超重与失重的理解与应用超重与失重的理解与应用 如图如图3 3所示所示,一个盛水的容器底部有一小孔一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水不让它漏水,假设容器在下假设容器在下述几种运动过程中始终保述几种运动过程中始终保持平动持平动,且忽略空气阻力且忽略空气阻力,则则 ()()A.A.容器自由下落时容器自由下落时

15、,小孔向下漏水小孔向下漏水B.B.将容器竖直向上抛出将容器竖直向上抛出,容器向上运动时容器向上运动时,小孔向下小孔向下 漏水漏水;容器向下运动时容器向下运动时,小孔不向下漏水小孔不向下漏水C.C.将容器水平抛出将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水容器在运动中小孔向下漏水D.D.将容器斜向上抛出将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏容器在运动中小孔不向下漏 水水图图3思维导图思维导图解析解析 容器在自由下落、竖直向上抛出、水平抛出、容器在自由下落、竖直向上抛出、水平抛出、斜向上抛出的运动中都处于完全失重状态斜向上抛出的运动中都处于完全失重状态,对容器底对容器底部的压力均为零部的压力均为零

16、,所以不向下漏水所以不向下漏水,只有只有D D项正确项正确.答案答案 D水和水桶的水和水桶的运动性质运动性质分析水和水分析水和水桶的受力桶的受力水对水桶底有水对水桶底有作用力吗？作用力吗？结论结论变式练习变式练习2 2 在电梯中在电梯中,把一重物置于台秤上把一重物置于台秤上,台秤与台秤与力传感器相连力传感器相连,当电梯从静止加速上升当电梯从静止加速上升,然后又匀然后又匀速运动一段时间速运动一段时间,最后停止运动最后停止运动,传感器的屏幕上传感器的屏幕上显示出其受到的压力与时间的关系图象如图显示出其受到的压力与时间的关系图象如图4 4所示所示,则则 ()()A.A.电梯在启动阶段约经历了电梯在启

17、动阶段约经历了2.52.5秒的加速上升过程秒的加速上升过程B.B.电梯在启动阶段约经历了电梯在启动阶段约经历了4 4秒的加速上升过程秒的加速上升过程C.C.电梯的最大加速度约为电梯的最大加速度约为6.7 m/s6.7 m/s2 2图图4 4D.D.电梯的最大加速度约为电梯的最大加速度约为16.7 m/s16.7 m/s2 2解析解析 由图可知由图可知,在在0 04 s4 s内台秤对物体的支持力大于内台秤对物体的支持力大于物体的重力物体的重力,所以所以0 04 s4 s内物体一直加速上升内物体一直加速上升.由图线由图线知知,物体的重力为物体的重力为30 N,30 N,即质量约为即质量约为3 kg

18、,3 kg,台秤对物体的台秤对物体的最大作用力为最大作用力为50 N,50 N,物体所受的最大合力为物体所受的最大合力为20 N,20 N,所以所以物体的最大加速度约为物体的最大加速度约为6.7 m/s6.7 m/s2 2.答案答案 BC题型题型3 3 建立建立“匀变速直线运匀变速直线运动动”模型模型 跳板运动中跳板运动中,运动员在上升过程完成空中翻转运动员在上升过程完成空中翻转的动作后下落的动作后下落,能否站稳又是一个关键的动作能否站稳又是一个关键的动作,为此为此,运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程运动员在脚接触地面后都有一个下蹲的过程,为的是为的是减少地面对人的作用力减少地面对人的作用

19、力.假设人在空中完成翻转动作假设人在空中完成翻转动作所需的最短时间是所需的最短时间是t t,人接触地面时所能承受的最大作人接触地面时所能承受的最大作用力为用力为F F,人能下蹲的最大距离为人能下蹲的最大距离为x x,人的质量为人的质量为MM,重重心离脚的高度为心离脚的高度为L L,试求试求:人起跳后人起跳后,为了在完成空中为了在完成空中动作的同时动作的同时,又使脚不受伤又使脚不受伤,那么那么,人从跳板上起跳后人从跳板上起跳后重心上升的最大高度的范围是多大？重心上升的最大高度的范围是多大？(空气阻力忽略空气阻力忽略不计不计,重力加速度为重力加速度为g g,不计起跳板的高不计起跳板的高度度,不考虑

20、人在水平方向的运动不考虑人在水平方向的运动.空中动作的过程可空中动作的过程可把人看作质点把人看作质点,地面对人的作用力作用时间很短地面对人的作用力作用时间很短,可可近似看作恒力近似看作恒力,因此因此,人下蹲过程可看作匀变速运动人下蹲过程可看作匀变速运动)解析解析 设人起跳后重心离地设人起跳后重心离地最高点的高度为最高点的高度为H H1 1时刚能完时刚能完成空中动作成空中动作,由运动学公式可得由运动学公式可得H H1 1-L L=gt gt2 2/2,/2,得得:H H1 1=L L+gt gt2 2/2 /2 设人起跳后重心离地最高点的高度为设人起跳后重心离地最高点的高度为H H2 2时人接触

21、地时人接触地面时所能承受的最大作用力为面时所能承受的最大作用力为F F,下蹲过程受力情况下蹲过程受力情况如图如图,由第二定律和运动学公式可得由第二定律和运动学公式可得:F F-mg=ma mg=ma a a=v v0 02 2/2/2x x 人在空中自由下落过程有人在空中自由下落过程有:v v0 02 2=2(=2(H H2 2-L L)g g 解得解得:H H2 2=L L-x x+FxFx/mg mg 因此人起跳后重心上升的最大高度的范围是因此人起跳后重心上升的最大高度的范围是L L-x x+FxFx/mgmg H H L L+gt gt2 2/2 /2 答案答案 L L-x x+FxFx

22、/mgmg H H L L+gt gt2 2/2/2本题共本题共1212分分.式各式各2 2分分.从复杂的实际问题中抽象出简单的物理模型是高考从复杂的实际问题中抽象出简单的物理模型是高考重点考查的基本物理能力之一重点考查的基本物理能力之一.本题要求学生能把本题要求学生能把题目的叙述和自己的想象结合在一起题目的叙述和自己的想象结合在一起,把复杂的运动把复杂的运动抽象为自由下落过程和匀减速运动过程抽象为自由下落过程和匀减速运动过程,通过牛顿定通过牛顿定律把力和运动联系起来律把力和运动联系起来.从而把一个看似复杂的问题从而把一个看似复杂的问题简化为一个常见的简单问题简化为一个常见的简单问题.自我批阅

23、自我批阅(13(13分分)如图如图5 5甲所示为学校操场上一质量不计的竖直甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆滑杆,滑杆上端固定滑杆上端固定,下端悬空下端悬空.为了研究学生沿杆的为了研究学生沿杆的下滑情况下滑情况,在杆顶部装有一拉力传感器在杆顶部装有一拉力传感器,可显示杆顶可显示杆顶端所受拉力的大小端所受拉力的大小.现有一学生现有一学生(可视为质点可视为质点)从上端从上端由静止开始滑下由静止开始滑下,5 s,5 s末滑到杆底时速度恰好为零末滑到杆底时速度恰好为零.以以学生开始下滑时刻为计时起点学生开始下滑时刻为计时起点,传感器显示的拉力随传感器显示的拉力随时间变化的情况如图乙所示时间变化的情

24、况如图乙所示,g,g取取10 m/s10 m/s2 2.求求:图图5 5(1)(1)该学生下滑过程中的最大速率该学生下滑过程中的最大速率.(2)(2)滑杆的长度滑杆的长度.解析解析 (1)(1)根据图象可知根据图象可知0 01 s1 s内内,人向下做匀加速运人向下做匀加速运动动,人对滑杆的作用力为人对滑杆的作用力为380 N,380 N,方向竖直向下方向竖直向下,所以所以滑杆对人的作用力滑杆对人的作用力F F1 1的大小为的大小为380 N,380 N,方向竖直向上方向竖直向上.以人为研究对象以人为研究对象,根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有mgmg-F F1 1=mama1 1 (3(3分

25、分)5 s5 s后静止后静止,m m=50 kg=50 kg1 s1 s末人的速度为末人的速度为:v v1 1=a a1 1t t1 1 (2(2分分)根据图象可知根据图象可知1 s1 s末到末到5 s5 s末末,人做匀减速运动人做匀减速运动,5 s,5 s末末速度为零速度为零,所以人所以人1 s1 s末速度达到最大值由末速度达到最大值由代入代入数值解得数值解得:v v1 1=2.4 m/s,=2.4 m/s,所以最大速度所以最大速度v vm m=2.4 m/s.(2=2.4 m/s.(2分分)(2)2)滑杆的长度等于人在滑杆加速运动和减速运动滑杆的长度等于人在滑杆加速运动和减速运动通过的位移

26、之和通过的位移之和.加速运动的位移加速运动的位移x x1 1=1 m=1.2 m (21 m=1.2 m (2分分)减速运动的位移减速运动的位移x x2 2=4 m=4.8 m (24 m=4.8 m (2分分)滑杆的总长度滑杆的总长度L L=x x1 1+x x2 2=1.2 m+4.8 m=6.0 m(2=1.2 m+4.8 m=6.0 m(2分分)答案答案 (1)2.4 m/s (2)6.0 m(1)2.4 m/s (2)6.0 m 素能提升素能提升1.1.图图6 6是我国是我国“美男子美男子”长征火箭把载人神舟飞船送长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景上太空的情景.宇航员在火宇航员在火

27、箭发射与飞船回收的过程箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的中均要经受超重与失重的考验考验,下列说法正确的是下列说法正确的是 ()()A.A.火箭加速上升时火箭加速上升时,宇航员处于失重状态宇航员处于失重状态B.B.飞船加速下落时飞船加速下落时,宇航员处于失重状态宇航员处于失重状态C.C.飞船落地前减速飞船落地前减速,宇航员对座椅的压力大于其宇航员对座椅的压力大于其 重力重力图图6 6D.D.火箭上升的加速度逐渐减小时火箭上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压宇航员对座椅的压力小于其重力力小于其重力解析解析 加速上升或减速下降加速上升或减速下降,加速度均是向上加速度均是向上,处于处于超

28、重状态超重状态;加速下降或减速上升加速下降或减速上升,加速度均是向下加速度均是向下,处处于失重状态于失重状态,由此知选项由此知选项B B、C C正确正确.答案答案 BC 2.2.一个研究性学习小组设计了一个竖直加速度器一个研究性学习小组设计了一个竖直加速度器,如图如图7 7所示所示.把轻弹簧上端用胶带固定在一块纸板上把轻弹簧上端用胶带固定在一块纸板上,让其让其自然下垂自然下垂,在弹簧末端处的纸板上刻上水平线在弹簧末端处的纸板上刻上水平线A A.现把现把垫圈用胶带固定在弹簧的下端垫圈用胶带固定在弹簧的下端,在垫圈自由垂下处刻在垫圈自由垂下处刻上水平线上水平线B B,在在B B的下方刻一水平线的下

29、方刻一水平线C C,使使ABAB间距等于间距等于BCBC间距间距.假定当地重力加速度假定当地重力加速度g g=10 m/s=10 m/s2 2,当加速度当加速度器在竖直方向运动时器在竖直方向运动时,若弹簧末端的垫圈若弹簧末端的垫圈 ()()图图7 7A.A.在在A A处处,则表示此时的加速度为零则表示此时的加速度为零B.B.在在A A处处,则表示此时的加速度大小为则表示此时的加速度大小为g g,且方向向下且方向向下C.C.在在C C处处,则质量为则质量为50 g50 g的垫圈对弹簧的拉力为的垫圈对弹簧的拉力为1 N1 ND.D.在在BCBC之间某处之间某处,则此时加速度器一定是在加速上则此时加

30、速度器一定是在加速上 升升解析解析 设设ABAB=BCBC=x x,由题意知由题意知,mgmg=kxkx,在在A A处处mgmg=mamaA A,a aA A=g g,方向竖直向下方向竖直向下,B,B正确正确;在在C C处处,2,2kxkx-mgmg=mamaC C,a aC C=g g,方向竖直向上方向竖直向上,此时弹力此时弹力F F=2=2kxkx=2=2mgmg=1 N,C=1 N,C正确正确;在在B B、C C之间弹力之间弹力F F大于大于mgmg,加速度方向竖直向上加速度方向竖直向上,但加速度器不一定在加速上升但加速度器不一定在加速上升,也可能减速下降也可能减速下降,故故D D错误错

31、误.答案答案 BC3.3.如图如图8 8所示所示,质量为质量为m m的小球用水平轻弹簧系住的小球用水平轻弹簧系住,并用并用倾角为倾角为3030的光滑木板的光滑木板ABAB托住托住,小球恰好处于静止小球恰好处于静止状态状态.当木板当木板ABAB突然向下撤离的瞬间突然向下撤离的瞬间,小球的加速度小球的加速度大小为大小为 ()()A.0 B.C.A.0 B.C.g g D.D.解析解析 撤离木板时撤离木板时,小球所受重力和弹簧弹力没变小球所受重力和弹簧弹力没变,二者合力大小等于撤离木板前木板对小球的支持力二者合力大小等于撤离木板前木板对小球的支持力图图8 8F FN N,由于由于F FN N=,=,

32、所以撤离木板后所以撤离木板后,小小球加速度大小为球加速度大小为:a a=.=.答案答案 B4.4.如图如图9 9所示所示,A A、B B两小球分别连在弹簧两端两小球分别连在弹簧两端,B B端用端用细线固定在倾角为细线固定在倾角为3030光滑斜面上光滑斜面上,若不计弹簧质若不计弹簧质量量,在线被剪断瞬间在线被剪断瞬间,A A、B B两球的加速度分别为两球的加速度分别为 ()()A.A.都等于都等于 B.B.和和0 0C.C.和和0 D.00 D.0和和图图9 9D5.20085.2008年奥运会在北京举行年奥运会在北京举行,由此推动了全民健身运由此推动了全民健身运动的蓬勃发展动的蓬勃发展.体重为

33、体重为m m=50 kg=50 kg的小芳在校运会上的小芳在校运会上,以背越式成功地跳过了以背越式成功地跳过了1.80 m1.80 m的高度的高度,成为高三组成为高三组跳高冠军跳高冠军.若忽略空气阻力若忽略空气阻力,g g取取10 m/s10 m/s2 2.则下列说则下列说法正确的是法正确的是 ()()A.A.小芳下降过程处于超重状态小芳下降过程处于超重状态B.B.小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态C.C.小芳起跳时地面对她的支持力大于她的重力小芳起跳时地面对她的支持力大于她的重力D.D.起跳过程地面对小芳至少做了起跳过程地面对小芳至少做了900 J900

34、 J的功的功C6.6.由静止开始竖直向上运动的电梯里由静止开始竖直向上运动的电梯里,某同学把测量某同学把测量加速度的传感器固定在手提包上加速度的传感器固定在手提包上,手提包与传感器手提包与传感器总质量为总质量为1 kg,1 kg,到达某一楼层停止到达某一楼层停止,采集数据并分采集数据并分析处理后列在下表中析处理后列在下表中.在计算机上画出手提包在此过程中速度在计算机上画出手提包在此过程中速度v v、加速度、加速度a a、手对手提包的拉力、手对手提包的拉力F F、位移、位移x x随时间的变化关系随时间的变化关系图象图象,请根据上表数据和所学知识请根据上表数据和所学知识,判断下列选项判断下列选项中

35、正确的是中正确的是(g g取取10 m/s10 m/s2 2)()()运动过程运动过程匀加速直匀加速直线运动线运动匀速直匀速直线运动线运动匀减速直匀减速直线运动线运动时间时间(s)(s)2 28 82 2加速度加速度(m/s(m/s2 2)0.400.400 00.400.40解析解析 从表中数据可知从表中数据可知,匀加速运动的加速度大小为匀加速运动的加速度大小为0.4 m/s0.4 m/s2 2,匀减速运动的加速度大小也为匀减速运动的加速度大小也为0.4 m/s0.4 m/s2 2,匀匀加速运动时手提包受到的拉力为加速运动时手提包受到的拉力为F F1 1=m m(g g+a a)=10.4

36、N,)=10.4 N,匀减速运动时手提包受到的拉力为匀减速运动时手提包受到的拉力为F F2 2=m m(g g-a a)=9.6 N.)=9.6 N.由图象可以得出由图象可以得出,A,A图中加速运动和减速运动的加速度图中加速运动和减速运动的加速度大小均为大小均为0.5 m/s0.5 m/s2 2,B,B图象中图象中,0,02 s2 s内内,加速度越来越加速度越来越小小,10 s,10 s12 s,12 s,加速度越来越大加速度越来越大;D;D图象中图象中,物体分段做物体分段做匀速直线运动匀速直线运动.综合分析得出综合分析得出,C,C正确正确.答案答案 C7.7.消防队员为缩短下楼的时间消防队员

37、为缩短下楼的时间,往往抱着竖直的杆直往往抱着竖直的杆直接滑下接滑下.假设一名质量为假设一名质量为60 kg60 kg、训练有素的消防、训练有素的消防队员从七楼队员从七楼(即离地面即离地面18 m18 m的高度的高度)抱着竖直的杆抱着竖直的杆以最短的时间滑下以最短的时间滑下.已知杆的质量为已知杆的质量为200 kg,200 kg,消防消防队员着地的速度不能大于队员着地的速度不能大于6 m/s,6 m/s,手和腿对杆的最手和腿对杆的最大压力为大压力为1 800 N,1 800 N,手和腿与杆之间的动摩擦因数手和腿与杆之间的动摩擦因数为为0.5,0.5,设当地重力加速度设当地重力加速度g=10 m/

38、sg=10 m/s2 2.假设杆是搁假设杆是搁在地面上的在地面上的,杆在水平方向不移动杆在水平方向不移动.试求试求:(1)(1)消防队员下滑过程中的最大速度消防队员下滑过程中的最大速度.(2)(2)消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力消防队员下滑过程中杆对地面的最大压力.(3)(3)消防队员下滑的最短时间消防队员下滑的最短时间.解析解析 (1)(1)消防队员开始阶段自由下落的末速度即为消防队员开始阶段自由下落的末速度即为下滑过程的最大速度下滑过程的最大速度v vm m,有有2 2ghgh1 1=v vm m2 2消防队员受到的滑动摩擦力消防队员受到的滑动摩擦力F Ff f=F FN N=0.5

39、=0.51 800 N=900 N.1 800 N=900 N.减速阶段的加速度大小减速阶段的加速度大小:a a2 2=F Ff f-=5 m/s-=5 m/s2 2减速过程的位移为减速过程的位移为h h2 2,由由v vm m2 2-v v2 2=2=2a a2 2h h2 2又又h h=h h1 1+h h2 2以上各式联立可得以上各式联立可得:v vm m=12 m/s=12 m/s(2)(2)以杆为研究对象得以杆为研究对象得:F FN N=MgMg+F Ff f=2 900 N=2 900 N(3)(3)最短时间为最短时间为t tminmin=2.4 s.=2.4 s.答案答案 (1)

40、12 m/s (2)2 900 N (3)2.4 s(1)12 m/s (2)2 900 N (3)2.4 s8.8.如图如图1010所示所示,游乐场有一斜面长为游乐场有一斜面长为x x1 1的滑梯的滑梯,与水与水平面夹角为平面夹角为,在滑梯下在滑梯下端的水平地面上铺设有端的水平地面上铺设有塑胶垫塑胶垫.小孩从滑梯顶小孩从滑梯顶端由静止开始下滑端由静止开始下滑,不计不计在衔接处速率的变化在衔接处速率的变化,他还可以在塑胶垫上再滑行他还可以在塑胶垫上再滑行x x2 2的距离停止的距离停止.已知小孩与滑梯表面的动摩擦因数已知小孩与滑梯表面的动摩擦因数1 1,试求试求:(:(已知重力加速度为已知重力

41、加速度为g g)(1)(1)小孩在斜面上滑行的时间小孩在斜面上滑行的时间.(2)(2)小孩与塑胶垫之间的动摩擦因数小孩与塑胶垫之间的动摩擦因数2 2的值的值.图图1010解析解析 (1)(1)设小孩的质量为设小孩的质量为m m,在滑梯上他受到三个力在滑梯上他受到三个力的作用的作用,根据牛顿第二定律有根据牛顿第二定律有mgmgsinsin-F Ff1f1=mama1 1F Ff1f1=1 1F FN1N1=1 1mgmgcoscos所以所以mgmgsinsin-1 1mgmgcoscos=mama1 1得得a a1 1=g g(sin(sin-1 1coscos)由运动学公式由运动学公式x x1 1=a a1 1t t1 12 2得得t t1 1=(2)(2)由由v v2 2=2=2a a1 1x x1 1得滑到斜面末端速度得滑到斜面末端速度v v=在塑胶垫上滑行时在塑胶垫上滑行时,有有F Ff2f2=2 2F FN2N2=2 2mgmg=mama2 2得得a a2 2=2 2g g由运动学公式由运动学公式0=0=v v2 2-2-2a a2 2x x2 2得得2 2=答案答案 （1 1）（2 2）反思总结反思总结返回返回