第04讲运动和力的关系（第12课时）（原卷版）

第04讲力与运动的关系第十二课时牛顿运动定律的应用超重和失重1、能应用牛顿运动定律解决简单问题。2、了解超重和失重。考点二十四、牛顿运动定律及其应用1．由受力情况确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。（1）分析思路①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。②根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。③根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。④结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。（2）分析流程已知物体的受力情况eq\o(→,\s\up15(由F＝ma))求得a，由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝v0t＋\f(1,2)at2,v＝v0＋at,v2－v\o\al(2,0)＝2ax))→求得x、v0、v、t。【典型题例1】用30N的水平外力F，拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20kg的物体，力F作用3s后消失，则第5s末物体的速度和加速度分别是A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝0【典型题例2】如图所示，质量为m＝1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为v0＝10m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2N的恒力，在此恒力作用下（g取10m/s2）A．物体经10s速度减为零B．物体经2s速度减为2m/sC．物体的速度减为零后将保持静止D．物体的速度减为零后将向右运动【典型题例3】A、B两物体以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若两物体的质量mA>mB，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离xA与xB相比为A．xA＝xBB．xA>xBC．xA<xBD．不能确定2．由运动情况确定受力情况：若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的外力，这是力学所要解决的又一方面的问题。（1）分析思路①根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。③结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。对物体进行受力分析时要善于结合物体的运动状态来确定某个力的有无及其方向，比如弹力、摩擦力是否存在与物体的运动情况有关，因此要结合物体的运动状态利用假设法去分析。（2）分析流程已知物体运动情况eq\o(→,\s\up15(由匀变速直线运动公式))aeq\o(→,\s\up15(由F＝ma))物体受力情况。【典型题例4】质量为1kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运动，它在第t秒内的位移为x，则F的大小为A．eq\f(2x,t2)B．eq\f(2x,2t－1)C．eq\f(2x,2t＋1)D．eq\f(2x,t－1)【典型题例5】如图甲所示，物体受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。取g＝10m/s2，则A．物体的质量m＝B．物体与水平面间的动摩擦因数μ＝C．前3s内物体的平均速度为D．前3s内物体所受摩擦力为2N【典型题例6】一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量m＝2×103kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：（1）关闭发动机时汽车的速度大小？（2）汽车运动过程中所受到的阻力大小？（3）汽车牵引力的大小？考点二十七、超重失重1．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。2．超重（1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。（2）产生条件：物体具有竖直向上的加速度。（3）视重（F）与重力关系：F＝m（g＋a）>mg（4）运动情况：向上加速，向下减速。（5）受力图：3．失重（1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。（2）产生条件：物体具有竖直向下的加速度。（3）视重（F）与重力关系：F＝m（g−a）<mg（4）运动情况：向下加速，向上减速。（5）受力图：4．完全失重（1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）等于零的状态。（2）产生条件：a＝g，方向竖直向下。（3）视重（F）与重力关系：F＝m（g−g）=0。（4）运动情况：自由落体运动、抛体运动、环绕地球正常运行的卫星等。（5）受力图：【特别提醒】①发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。②在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。③当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了。【典型题例7】在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内A．晓敏同学所受的重力变小了B．晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C．电梯一定在竖直向下运动D．电梯的加速度大小为eq\f(g,5)，方向一定竖直向下【典型题例8】某同学乘坐电梯时，突然感到背上的背包变轻了，这一现象表明A．电梯可能在上升B．该同学处于失重状态C．电梯的加速度方向向上D．该同学对电梯地板的压力大于地板对该同学的支持力【典型题例9】直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设箱子初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是A．箱内物体对箱子底部始终没有压力B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”1．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的划痕，如图所示。在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10m/s2，则汽车刹车前的速度大小为（）图1A．7m/sB．14m/sC．10m/sD．20m/s2．若恒定合力F使质量为m的物体由静止开始运动，在时间t内移动的距离为x，则2F的恒定合力使质量为2m的物体由静止开始运动，在2t时间内移动的距离为（）A．2x B．4xC．8x D．16x3．如图所示，质量为m＝1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2N的恒力，在此恒力作用下（取g＝10m/s2）（）A．物体经10s速度减为零B．物体经5s速度减为零C．物体速度减为零后将保持静止D．物体速度减为零后将向右运动4．如图所示，车辆在行驶过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害．为了尽可能地减小碰撞引起的伤害，人们设计了安全带及安全气囊。假定乘客质量为70kg，汽车车速为108km/h（即30m/s），从踩下刹车到车完全停止需要的时间为5s，安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为（）A．420N B．600NC．800N D．1000N5．如图所示，质量为2kg的物体在水平恒力F的作用下在水平地面上做匀变速直线运动，位移随时间的变化关系为x＝t2＋t，物体与地面间的动摩擦因数为0.4，g取10m/s2，以下结论不正确的是（）A．匀变速直线运动的初速度为1m/sB．物体的位移为12m时速度为7m/sC．水平恒力F的大小为4ND．水平恒力F的大小为12N6．在欢庆节日的时候，人们会在夜晚燃放美丽的焰火。按照设计，某种型号装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达距地面100m的最高点时炸开，形成各种美丽的图案，假设礼花弹从炮筒中竖直射出时的初速度是v0，上升过程中所受的阻力大小始终是自身重力的k倍，那么v0和k分别等于（重力加速度g取10m/s2）（）A．25m/s，1.25 B．40m/s，C．50m/s，0.25 D．80m/s，7．关于超重和失重，下列说法中正确的是A．物体处于超重状态时，其重力增加了B．物体处于失重状态时，其重力减小了C．物体处于完全失重时，其重力为零D．不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是不变的8．升降机中弹簧测力计下挂一重物，重物的质量为5kg，而弹簧测力计的示数为25N，那么升降机的运动可能是A．竖直向上匀加速运动B．竖直向下变加速运动C．竖直向上匀减速运动D．竖直向下匀减速运动9．下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有A．天平B．温度计C．单摆D．水银气压计10．如图所示，一饮料杯装满水，杯子的底部有一小孔，在水从小孔不断流出的过程中，杯连同杯中水的共同重心将A．杯同杯中的水的重心将一直上升B．杯同杯中的水的重心将一直下降

C．将杯同杯中水一起自由下落，则水不会从小孔中流出

D．将杯同杯中水一起自由下落，则水会加速从小孔中流出11．我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银，一位跳水运动员从10m跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有A．上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态

B．上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态

C．上升过程和下落过程均处于完全失重状态D．上升过程和下落过程均处于超重状态12．质量为3kg的物体，静止于水平地面上，在10N的水平拉力作用下，开始沿水平地面做匀加速直线运动，物体与地面间的摩擦力是4N。则下列说法不正确的是（）A．物体的加速度大小为2m/s2B．物体在3s末的速度大小为6m/sC．物体在0~3s内发生的位移大小为15mD．物体在3s内的平均速度为3m/s13．新冠肺炎疫情期间，无人机发挥着非常重要的作用（图甲），可利用无人机空投药品，将药品送到隔离人员手中。在某次无人机竖直送货中，无人机的质量M＝1.5kg，货物的质量m＝1kg，无人机与货物间通过轻绳固定在无人机下端。无人机从地面开始加速上升一段时间后关闭动力，其运动v–t图像如图乙所示。无人机所受阻力恒定，不考虑货物受到的阻力，g取10m/s2，下列判断正确的是（）A．无人机上升的最大高度为36mB．无人机所受阻力大小为3NC．无人机所受的升力大小为30ND．加速阶段绳的拉力大小为12N14．如图，运动员将冰壶以一定初速度推出后，冰壶沿水平冰面做直线运动直到停止，冰面上留下的痕迹长度是25m，冰壶与冰面间的动摩擦因数恒为0.008，取g=10m/s2，则冰壶的初速度为（）A． B．1m/s C．2m/s D．4m/s15．如图所示，一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，用一水平拉力F＝20N拉物体，使其由A点开始运动，经过8s后撤去拉力F，再经过一段时间物体到达B点停止。则：（g取10m/s2）（1）在拉力F作用下物体