第二讲　两类动力学问题　超重和失重

,No.1 基本考点 自查清单,No.2 高频考点 精讲精练,No.3 热点题型 分类聚焦,No.4 随堂提升 知能演练,No.5 课下作业 定时检测,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工具,栏目导引,必考部分 必修1 第三章 牛顿运动定律,第二讲两类动力学问题超重和失重,一、单位制,1单位制：由,单位和,单位一起组成了单位制,(1)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本量有三个，它们是,；它们的国际单位分别是,(2)导出单位：由,量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,基本,导出,长度、时间、质量,米、秒、千克,基本,2国际单位制中的基本物理量和基本单位,米,m,千克,kg,秒,s,A,二、动力学的两类基本问题,1已知受力情况求运动情况,根据牛顿第二定律，已知物体的,，可以求出物体的加,速度；再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据,，就可以求出物体在任一时刻的速度和位置，也就求出了物体的运动情况,2已知物体的运动情况，求物体的受力情况,根据物体的运动情况，由,可以求出加速度，再根据,可确定物体的合外力，从而求出未知力，或与力相关的某些量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等,受力情况,运动学公式,运动学公式,牛顿第二定律,三、超重和失重,1超重,(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力),物体所受重力的情况,(2)产生条件：物体具有,的加速度,2失重,(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力),物体所受重力的情况,(2)产生条件：物体具有,的加速度,大于,向上,小于,向下,3完全失重,(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力),的情况称为完全失重现象,(2)产生条件：物体的加速度,a,g,.,等于零,一、对超重和失重的进一步理解,1不论超重、失重或完全失重，物体的重力不变，只是“视重”改变,2物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系，下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.,运动情况,超重、失重,视重,a,0,不超重、不失重,F,mg,a,的方向竖直向上,超重,F,m,(,g,a,),a,的方向竖直向下,失重,F,m,(,g,a,),a,g,完全失重,F,0,3.物体处于超重或失重时的运动情况,(1)超重时，物体向上加速或向下减速；,(2)失重时，物体向下加速或向上减速,4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于,ma,.,(1)物体超重或失重时，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，加速度有竖直向下的分量就是失重,(2)物体超重或失重时，加速度的大小不一定是恒定的,二、解答两类动力学问题的基本方法及步骤,1分析流程图,2应用牛顿第二定律的解题步骤,(1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体,(2)分析物体的受力情况和运动情况，画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程,(3)选取正方向或建立坐标系，通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向,(4)求合外力,F,.,(5)根据牛顿第二定律,F,ma,列方程求解，必要时还要对结果进行讨论,(1)牛顿第二定律,F,ma,在确定,a,与,m,、,F,的数量关系的同时，也确定了三个量间的单位关系及,a,及,F,间的方向关系,(2)应用牛顿第二定律求,a,时，可以先求,F,，再求,a,，或先求各个力的加速度，再合成求出合加速度,1.关于力学单位制说法中正确的是(),Akg、m/s、N是导出单位,Bkg、m、J是基本单位,C在国际单位制中，质量的基本单位是kg，也可以是g,D只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是,F,ma,解析：,在力学单位制中，kg、m、s为基本单位，m/s、J和N均为导出单位，A、B均不正确；g不是国际单位的基本单位，C不正确；只有在国际单位制中，,F,kma,中的,k,才为,“,1,”,，牛顿第二定律的表达式才是,F,ma,，故只有D正确,答案：,D,2. 2010年中国跳水明星系列赛合肥站比赛中，何冲在男子3米跳板决赛中获得第一名如右图所示何冲正在完成高难度的空中动作，下列分析正确的是(),A何冲正处于完全失重状态,B何冲此时不受重力作用,C从裁判的角度，何冲不能被视为质点,D从观众的角度，何冲可以被视为质点,答案：,AC,3. (2010浙江理综)如图所示，,A,、,B,两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是(),A在上升和下降过程中,A,对,B,的压力一定为零,B上升过程中,A,对,B,的压力大于,A,物体受到的重力,C下降过程中,A,对,B,的压力大于,A,物体受到的重力,D在上升和下降过程中,A,对,B,的压力等于,A,物体受到的重力,解析：,对于,A,、,B,整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，,A,对,B,均无压力，只有A项正确,答案：,A,4我国道路安全部门规定，在高速公路上行驶的汽车最大速度为120 km/h，交通部门提供下列资料：,资料一：驾驶员的反应时间：0.30.6 s,资料二：各种路面与轮胎之间的动摩擦因数,根据以上资料，通过计算判断汽车行驶在高速公路上两车间的安全距离最接近(),A100 mB200 m,C300 m D400 m,路面,动摩擦因数,干沥青,0.7,干磁石,0.60.7,湿沥青,0.320.4,解析：,当驾驶员的反应时间最长、路面的摩擦因数最小时对应的最长距离是安全距离,v,120 km/h33.3 m/s，反应时间,t,0.6 s内位移,x,1,约为20 m；又,mg,ma,、,a,3.2 m/s,2,，,x,2,v,2,/2,a,173 m；,x,x,1,x,2,193 m.,答案：,B,5.如图所示，物体沿斜面由静止滑下，在水平面上滑行一段距离后停止，物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接下图中,v,、,a,、,F,f,和,x,分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程其中正确的是(),解析：,物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用，其摩擦力大小为,Ff,1,mg,cos,，做初速度为零的匀加速直线运动，其,v,t,图象为过原点的倾斜直线，A错，加速度大小不变，B错，其,x,t,图象应为一段曲线，D错；物体到达水平面后，所受摩擦力,Ff,2,mg,Ff,1,，做匀减速直线运动，所以正确选项为C.,答案：,C,6如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于,M,点，与竖直墙壁相切于,A,点，竖直墙壁上另一点,B,与,M,的连线和水平面的夹角为60，,C,是圆环轨道的圆心已知在同一时刻，,a,、,b,两球分别由,A,、,B,两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道,AM,、,BM,运动到,M,点；,c,球由,C,点自由下落到,M,点则(),A,a,球最先到达,M,点,B,b,球最先到达,M,点,C,c,球最先到达,M,点,D,b,球和,c,球都可能最先到达,M,点,答案：,C,一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则(),A,t,3,时刻火箭距地面最远,B,t,2,t,3,的时间内，火箭在向下降落,C,t,1,t,2,的时间内，火箭处于失重状态,D0,t,3,的时间内，火箭始终处于失重状态,解析：,由速度图象可知，在0,t,3,内速度始终大于零，表明这段时间内火箭一直在上升，,t,3,时刻速度为零，停止上升，高度达到最高，离地面最远，A正确，B错误,t,1,t,2,的时间内，火箭在加速上升，具有向上的加速度，火箭应处于超重状态，而在,t,2,t,3,时间内火箭在减速上升，具有向下的加速度，火箭处于失重状态，故C、D错误,答案：,A,11：(2011北京模拟)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层并用照相机进行了相关记录，如图所示他们根据记录，进行了以下推断分析，其中正确的是(),A根据图2和图3可估测出电梯向上起动时的加速度,B根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度,C根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度,D根据图4和图5可估测出电梯向下起动时的加速度,解析：,由图1可知该同学的体重约为47 kg，根据图1、图2可估算出电梯向上启动时的加速度，根据图1、图5可估算出电梯向下制动时的加速度，而根据图2与图3和图4与图5无法估算加速度,答案：,C,(20分)如图1所示，质量为,m,的物块叠放在质量为2,m,的足够长的木板上方右侧，木板放在光滑的水平地面上，物块与木板之间的动摩擦因数为,0.2.在木板上施加一水平向右的拉力,F,，在03 s内,F,的变化如图2所示，图中,F,以mg为单位，重力加速度,g,10 m/s,2,.整个系统开始时静止,(1)求1 s、1.5 s、2 s、3 s末木板的速度以及2 s、3 s末物块的速度；,(2)在同一坐标系中画出03 s内木板和物块的,v,t,图象，据此求03 s内物块相对于木板滑过的距离,【规范解答】,解：(1)设木板和物块的加速度分别为,a,和,a,，在,t,时刻木板和物块的速度分别为,v,t,和,v,t,，木板和物块之间摩擦力的大小为,F,f,.依牛顿第二定律，运动学公式得,F,f,ma,(1分),F,f,mg,(1分),当,v,t,F,2,F,3,F,4,C,F,1,F,2,F,4,F,3,D,F,1,F,3,F,2,v,1,时，物体先做匀减速运动，然后随传送带一起以,v,1,做匀速运动,(3)当,v,1,和,v,2,同向且,v,1,v,2,时，物体先做匀加速运动，然后随传送带一起以,v,1,做匀速运动,二、倾斜放置的传送带,如图所示，传送带与地面倾角,37，从,A,B,长度为16 m，传送带以10 m/s的速率逆时针转动在传送带上端,A,无初速度地放一个质量为0.5 kg的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.求物体从,A,运动到,B,所需时间是多少？(sin 370.6，cos 370.8),【思路分析】,物体的运动分为两个过程：第一个过程是物体速度等于传送带速度之前，物体做匀加速直线运动；第二个过程是物体速度等于传送带速度以后的运动情况其中速度刚好相同时的点是一个转折点，此后的运动情况要看,mg,sin,与所受的最大静摩擦力若,tan,，则继续向下加速；若,tan,，则将随传送带一起匀速运动分析清楚了受力情况与运动情况，再利用相应规律求解即可,甲,解析：,物体放在传送带上后，开始阶段，由于传送带的速度大于物体的速度，传送带给物体一沿传送带向下的滑动摩擦力,F,，物体受力情况如图甲所示物体由静止加速，由牛顿第二定律得,mg,sin,mg,cos,ma,1,a,1,10(0.60.5,0.8) m/s,2,10 m/s,2,.,物体加速至与传送带速度相等需要的时间,答案：,2 s,从本题中可以总结出，皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变，不论是其大小的突变，还是其方向的突变，都发生在物体的速度与传送带速度刚好相等的时刻,乙图,练规范、练技能、练速度,