《夺冠之路》福建专用高三物理一轮复习 第3章第4课时 牛顿运动定律的应用一超重与失重课件 鲁科

第四课时牛顿运动定律的应用(一)(超重与失重)1．通过复习理解超重、失重的条件并灵活应用牛顿第二定律进行计算．2．能根据动力学的图象分析解决动力学的基本问题．1．超重、失重现象(1)超重：当物体具有向上的加速度时，物体对支持面的压力N(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力．(2)失重：当物体具有向下的加速度时，物体对支持面的压力N(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力．(3)完全失重：物体加速度a＝g竖直向下，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象．(1)判断一个物体是超重还是失重，可以从两个角度思考：①物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力和重力大小比较．②根据运动物体加速度的方向，而不是速度方向．(2)无论超重还是失重，物体所受重力不变，只是“视重”发生变化．2．动力学的图象(1)图象优点：图象在中学物理中应用十分广泛，这是因为它具有以下优点：①能形象地表达物理规律．②能直观地描述物理过程．③能鲜明地表示物理量之间的依赖关系．(2)图象种类：力学中的图象除了vt图象和st图象外，还有Ft图象、Fs图象、at图象等，具体应用时，理解图象的意义，熟练地运用图象分析表达物理规律十分重要．(对应学生用书第38页)1．某同学把一体重计放在电梯的地板上，他站在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的变化情况．下表记录了几个特定时刻体重计的示数．(表内时间不表示先后顺序)若已知t0时刻电梯静止，则下列说法错误的是(

A

)时间t0t1t2t3体重计示数/kg45.050.040.045.0A.t1和t2时刻该同学的质量并没有变化，但所受重力发生变化B．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反C．t1和t2时刻电梯的加速度大小相等，运动方向不一定相反D．t3时刻电梯可能向上运动解析：在任一时刻，该同学的质量和重力均不变，由t0时刻静止可知N＝G＝mg，即质量为45kg；在t1时刻N>G，故有向上的加速度；在t2时刻N<G，有向下的加速度，故B正确；运动方向向上、向下均有可能，故C、D正确．2．如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则(

D

)A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水解析：无论容器做上述何种运动，在不计空气阻力时，只有重力作用，处于完全失重状态，小孔不向下漏水，故选项D正确．3．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角为θ，以速度v0逆时针匀速转动．在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数μ<tanθ，则图中能客观地反映小木块的速度随时间变化关系的是(

D

)解析：小木块被释放后的开始阶段做匀加速直线运动，所受摩擦力沿斜面向下，加速度为a1.当小木块的速度与传送带速度相同后，小木块开始以a2的加速度做匀加速直线运动，此时小木块所受摩擦力沿斜面向上，所以a1>a2，在vt图象中，图线的斜率表示加速度，故选项D对．对超重重、失失重的的理解1．超重、失重超重与失重产生的条件仅与加速度的方向有关，而与物体的速度大小和方向无关．“超重”不能理解成重力增加了，“失重”不能理解成重力减小了，“完全失重”不能理解成物体的重力消失了．物体在这两种情况下重力不变，物体对支持面的压力或悬线的拉力发生了变化．2【例1】如图所所示，，台秤秤上有有一装装水答案：：39.6N易错的的原因因是只只考虑虑到空空心球球的超超重现现象，，而忽忽视了了“水球”匀加速速下降降造成成的失失重．．针对训训练11：一个质质量是是50kg的人站站在升升降机机的地地板上上，升升降机机的顶顶部悬悬挂了了一只只弹簧簧测力力计，，弹簧簧测力力计下下面挂挂着一一个质质量为为mA＝5kg的物体体A.当升降降机向向上运运动时时，他他看到到弹簧簧测力力计的的示数数为40N，如图图所示示，g取10m/s2，求此此时人人对地地板的的压力力答案：：400N，方向向竖直直向下下动力学学中的的图象象问题题图象法是直观地反映物理量之间关系的一种数学方法，具有明确的物理意义，图象中包含有丰富的信息，能直观地表示物理状态和过程．要认识坐标轴的意义，清楚图象斜率的意义，知道图象在坐标轴上截距的意义，理解图线所围“面积”的意义等．有些物理题不一定要求用图象法求解，采用其他方法同样能够解决，但是应用图象法解题思路清晰，在分析图象时，一定要与物体运动过程相结合，从中读取相关信息，找出所需条件，从而解决问题．【例2】(创新预预测卷卷)(12分)一同学学想研研究电电梯上上升过过程的的运动动规律律．乘乘电梯梯上楼楼时他他携带带了一一个质质量为为5kg的砝码和一一套便携式式DIS实验系统，，砝码悬挂挂在力传感感器上．电电梯从第一一层开始启启动，中间间不间断，，一直到最最高层停止止．在这个个过程中，，显示器上上显示出的的力随时间间变化的关关系如图所所示．取重重力加速度度g＝10m/s2，根据表格格中的数据据，求：(1)电梯在最初(2)电梯在3.0s～13.0s时段内的速度v的大小；(3)电梯在19.0s内上升的高度H.答案：(1)1.6m/s20.8m/s2(2)4.8m/s(3)69.6m(1)如何判断物物体运动过过程中的超超重、失重重？(2)题目中物体体运动共有有几个阶段段？答案：(1)静止时质量量为5kg的物体重力力应为50N．0～3s内大于50N超重，13s～19s内小于50N失重．(2)共三个阶段段.0～3s内加速上升升，3s～13s内匀速上升升，13s～19s内减速上升升．针对训练21：如图是电梯梯竖直上升升过程的vt图象，若电电梯质量为为100kg，则承受电电梯的钢绳绳所受到的的拉力在0～2s内为________N；在2s～6s内为________N；在6s～9s内为________N．(g取10m/s2)解析：题图是电梯梯竖直上在第一阶段有F1－mg＝ma1即F1＝m(g＋a1)＝1300N在第二阶段有F2－mg＝0即F2＝mg＝1000N在第三阶段有mg－F3＝ma2即F3＝m(g－a2)＝800N.答案：1300

1000

800考点一：超超重、失重重的分析与与计算【例1】(基础题)升降机以5m/s2的加速度竖竖直加速上上升，升降降机内质量量为60kg的人对升升降机地地板的压压力是________N，若此人人在地面面上最多多能举起起60kg的重物，，则此时时他最多多能举起起________kg的重物．．(g＝10m/s2)思路点拨拨：升降机加加速上升升时，人人和物体体都处于于超重状状态，而而人的臂臂力和重重力不变变，结合合牛顿第第二定律律受力分分析求解解．答案：90040掌握物体体的重力力不变，，人的臂臂力不变变是解此此类问题题关键．．考点二：：图象问问题的应应用【例2】(能力题)斜面上的的物体受受到平行行于斜面面向下的的力F的作用，，力F随时间变变化的图图象及物物体运动动的vt图象如图图所示．．由图象象中的信信息能够够求出的的量或可可以确定定的关系系是()A．物体的的质量mB．斜面的的倾角θC．物体与与斜面间间的动摩摩擦因数数μD．μ<tanθθ答案：A.(2010年山东理理综，16)如图(甲)所示，物物体沿斜斜面由静静止滑下下，在水水平面上上滑行一一段距离离后停止止，物体体与斜面面和水平平面间的的动摩擦擦因数相相同，斜斜面与水水平面平平滑连接接，如图图(乙)中v、a、f和s分别表示示物体速速度大小小、加速速度大小小、摩擦擦力大小小和路程程．图(乙)中正确的的是(C)解析：物体与斜斜面和水水平面间间的动摩摩擦因数数相同，，由物体体的受力力知物体体在斜面面上做匀匀加速直直线运动动，在水水平面上上做匀减减速直线线运动，，即速度度大小均均匀变化化，加速速度大小小分阶段段恒定．．故A、B错误．物物体在斜斜面上的的摩擦力力f1＝μmgcosθθ，在水平平面上的的摩擦力力f2＝μmg，即f1<f2，故C项正确．．物体在在斜面上上做加速速运动，，路程随随时间增增加的越越来越快快，而不不可能均均匀增加加，故D项错误．．本题以图象的的形式考查了了牛顿运动定定律的应用，，熟练运动过过程中的两个个阶段的运动动状态及受力力情况是解题题的关键．【测控导航】考点题号1.超重、失重现象的分析与计算1、2、3、102.动力学中的图象问题4、5、6、7、8、91.(2011年合肥二检改改编)游乐园中，游游客乘坐能做做加速或减速速运动的升降降机，可以体体会超重与失失重的感觉．．下列描述正正确的是(B)①当升降机加速速上升时，游游客处在失重重状态②当升降机减速速下降时，游游客处在超重重状态③当升降机减速速上升时，游游客处在失重重状态④当升降机加速速下降时，游游客处在超重重状态A．①②B．②③C．①③D．②④解析：当物体具有竖竖直向上的加加速度时，物物体处于超重重状态；当物物体具有竖直直向下的加速速度时，物体体处于失重状状态．所以①④项错，②③项对．2．(2011年江苏苏北四四市第二次调调研)在探究超重和和失重规律时时，某体重为为G的同学站在一一压力传感器器上完成一次次下蹲动作．．传感器和计计算机相连，，经计算机处处理后得到压压力F随时间t变化的图象，，则下列图象象中可能正确确的是(D)解析：该同学下蹲过过程中，先向向下做加速运运动，后向下下做减速运动动，所以他先先处于失重状状态，后处于于超重状态，，则F先小于G，后大于G，故D对．3．(拓展展探探究究题题)如图图所所示示，，运运动动员员“10m跳板板跳跳水水”运动动的的过过程程可可简简化化为为：：运运动动员员走走上上跳跳板板，，将将跳跳板板从从水水平平位位置置B压到到最最低低点点C，跳跳板板又又将将运运动动员员竖竖直直向向上上弹弹到到最最高高点点A，然然后后运运动动员员做做自自由由落落体体运运动动，，竖竖直直落落入入水水中中．．跳跳板板自自身身重重力力忽忽略略不不计计，，则则下下列列说说法法正正确确的的是是(D)A．运运动动员员向向下下运运动动(B→C)的过过程程中中，，先先失失重重后后超超重重，，对对板板的的压压力力先先减减小小后后增增大大B．运运动动员员向向下下运运动动(B→C)的过过程程中中，，先先失失重重后后超超重重，，对对板板的的压压力力先先增增大大后后减减小小C．运运动动员员向向上上运运动动(C→B)的过过程程中中，，先先超超重重后后失失重重，，对对板板的的压压力力先先增增大大后后减减小小D．运运动动员员向向上上运运动动(C→B)的过过程程中中，，先先超超重重后后失失重重，，对对板板的的压压力力一一直直减减小小解析析：：运动动员员由由B→C的过过程程中中，，先先向向下下加加速速后后向向下下减减速速，，即即先先失失重重后后超超重重，，但但板板的的形形变变量量一一直直变变大大，，所所以以板板所所受受的的压压力力一一直直增增大大，，A、B错误误；；运运动动员员由由C→B的过过程程中中，，先先向向上上加加速速后后向向上上减减速速，，即即先先超超重重后后失失重重，，板板所所受受的的压压力力一一直直变变小小，，故故C错误误、、D正确确．．4．(2010年福福建建理理综综)质量量为为2kg的物物体体静静止止在在足足够够大大的的水水平平地地面面上上，，物物体体与与地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.2，最最大大静静摩摩擦擦力力与与滑滑动动摩摩擦擦力力大大小小视视为为相相等等．．从从t＝0时刻刻开开始始，，物物体体受受到到方方向向不不变变、、大大小小呈呈周周期期性性变变化化的的水水平平拉拉力力F的作作用用，，F随时时间间t的变变化化规规律律如如图图所所示示．．重重力力加加速速度度g取10m/s2，则则物物体体在在t＝0至t＝12s这段段时时间间的的位位移移大大小小为为(B)A．18mB．54mC．72mD．198m5．(2010年辽辽宁宁锦锦州州市市模模拟拟)放在在水水平平地地面面上上的的一一物物块块，，受受到到方方向向不不变变的的水水平平推推力力F的作作用用，，F的大大小小与与时时间间t的关关系系和和物物块块速速度度v与时时间间t的关关系系如如图图所所示示．．取取重重力力加加速速度度g＝10m/s2.由此此两两图图线线可可以以求求得得物物块块的的质质量量m和物物块块与与地地面面之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数μ分别别为为(B)A．m＝1.5kg，μ＝0.4B．m＝0.5kg，μ＝0.4C．m＝0.5kg，μ＝0.2D．m＝1kg，μ＝0.26．(2010年福福建建省省同同安安一一中中期期中中考考试试)如图图(a)所示示，，水水平平面面上上质质量量相相等等的的两两木木块块A、B，用用一一轻轻弹弹簧簧相相连连接接，，这这个个系系统统处处于于平平衡衡状状态态．．现现用用一一竖竖直直向向上上的的力力F拉动动木木块块A，使使木木块块A向上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动(如图图(b))，研研究究从从力力F刚作作用用在在木木块块A瞬间间到到木木块块B刚离离开开地地面面瞬瞬间间的的这这一一过过程程，，并并选选定定该该过过程程中中木木块块A的起起点点位位置置为为坐坐标标原原点点．．则则下下列列图图中中能能正正确确表表示示力力F和木块块A的位移移x之间关关系的的图是是(A)解析：：初始时时刻，，系统统处于于平衡衡状态态，由由平衡衡条件件：mg＝kx0；用一一竖直直向上上的力力F拉动木木块A，使木木块A向上做做匀加加速直直线运运动，，由牛牛顿第第二定定律：：F＋k(x0－x)－mg＝ma，F－kx＝ma，可知知正确确图象象为A.7．(2010年广东东汕头头市模模拟)雨滴在在空气气中下下落，，当速速率在在不太太大的的范围围时，，雨滴滴所受受到的的阻力力与其其速度度成正正比．．该速速率v随时间间t的变化关系系最接近图图中的(B)8．(2010年福建三明明模拟)某位同学为为了研究超超重和失重重现象，将将重为50N的物体带到到电梯中，，并将它放放在水平放放置的传感感器上，电电梯由启动动到停止的的过程中，，测得重物物的压力随随时间变化化的图象如如图所示．．设在t1＝2s和t2＝8s时电梯的速速度分别为为v1和v2，下列判断断正确的是是(B)A．电梯上升升了，v1>v2B．电梯上升升了，v2>v1C．电梯下降降了，v1>v2D．电梯下降降了，v2>v1解析：由图象可知知，物体先先处于超重重状态(加速上升)，考虑到电电梯由静止止启动开始始，故可以以判断电梯梯加速上升升；由压力力随时间变变化的图象象可知其vt图象如图所所示，可知知v2>v1.9．(拓展探究题题)用同种材料料制成倾角角为30°的斜面和长长水平面，，斜面长2.4m且固定，一一小物块从从斜面