2019-2020年高中物理 第6章 力与运动 第4节 超重与失重教学案 鲁科版必修1.doc

2019-2020年高中物理 第6章 力与运动 第4节 超重与失重教学案 鲁科版必修11.超重和失重时物体的重力都没有改变，只是对水平面的压力或对竖直悬线的拉力(视重)大于(超重)或小于(失重)物体所受的重力。2超重的动力学特征是有向上的加速度，从物体的运动形式上看表现为向上的加速运动和向下的减速运动。3失重的动力学特征是有向下的加速度，从物体的运动形式上看表现为向下的加速运动和向上的减速运动，向下的加速度为g时是完全失重状态。一、超重现象1超重现象物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象。2超重现象的产生条件物体具有竖直向上的加速度，与物体的速度的大小和方向无关。3运动类型超重物体做向上的加速运动或向下的减速运动。二、失重现象1定义物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)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运动类型失重物体做向上的减速运动或向下的加速运动。4完全失重(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态。(2)产生条件：物体竖直向下的加速度等于重力加速度。(3)所有的抛体运动，在不计阻力的情况下，都处于完全失重状态。1自主思考判一判(1)物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小。()(2)在加速上升的电梯中用弹簧测力计测一物体的重力，“视重”大于物体的重力。()(3)竖直向上抛的物体上升时一定超重。()(4)完全失重就是物体重力完全消失，不再受重力作用。()(5)在水平面上做加速运动，也会引起失重现象。()(6)只要物体有向下的加速度，就会引起失重现象。()2合作探究议一议(1)“超重”是不是物体所受的重力增加了？提示：“超重”不是物体所受的重力增加了，“超重”现象是物体由于具有向上的加速度，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力，物体所受重力没有变化。(2)有人认为“向上运动就是超重状态”，你认为这种说法对吗？提示：不对，超重时加速度方向向上，但物体可能减速向下运动。(3)刘洋在“天宫一号”中工作时，有一个镜头令人难忘：由于没有抓好舱壁上的固定扣，她突然一个踉跄飘了起来。说明在运行的轨道舱中，人们完全失重，请思考刘洋真的失去了重力吗？提示：在“天宫一号”工作的航天员处于完全失重状态，但航天员仍然受重力的作用，只是刘洋对舱壁没有压力。超重、失重现象的判断平衡状态、超重现象与失重现象的比较加速度视重(F)与重力的关系运动情况平衡a0Fmg静止，匀速直线运动超重向上Fm(ga) mg向上加速，向下减速失重向下Fm(ga) mg向下加速，向上减速完全失重agF0自由落体运动，抛体运动典例(多选)游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉。下列描述正确的是()A当升降机加速上升时，游客是处在失重状态B当升降机减速下降时，游客是处在超重状态C当升降机减速上升时，游客是处在失重状态D当升降机加速下降时，游客是处在超重状态思路点拨解答本题时，可按以下思路进行分析：解析当升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，由牛顿第二定律可得Nmgma，Nmgmamg，乘客处于超重状态，选项A错误，B正确；当升降机加速下降或减速上升时，加速度方向向下，由牛顿第二定律可得mgNma，Nmgmamg，乘客处于失重状态，选项C正确，D错误。答案BC物体处于超重或失重状态，只取决于物体竖直方向的加速度，与物体的运动方向和水平方向的加速度无关。1下列说法正确的是()A游泳运动员仰卧在水面静止时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态解析：选B由超重、失重和完全失重的概念可知，加速度向下时处于失重状态，加速度向上时处于超重状态。故选项B正确。2应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是()A手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度解析：选D手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，选项A、B错误。在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确。3在箱式电梯里的台秤秤盘上放着一物体，在电梯运动过程中，某人在不同时刻拍摄了甲、乙、丙三张照片，如图641所示，其中乙为电梯匀速运动时的照片。从这三张照片可判定()图641A拍摄甲照片时，电梯一定处于加速下降状态B拍摄丙照片时，电梯一定处于减速上升状态C拍摄丙照片时，电梯可能处于加速上升状态D拍摄甲照片时，电梯可能处于减速下降状态解析：选D电梯匀速运动时台秤的示数可看做物体的实际重量，题图甲所示的示数大于题图乙所示的示数，说明拍摄甲照片时物体处于超重状态，此时电梯可能处于加速上升状态或减速下降状态，选项A错误，D正确；题图丙所示的示数小于题图乙所示的示数，说明拍摄丙照片时物体处于失重状态，此时电梯可能处于加速下降状态或减速上升状态，选项B、C错误。超重、失重的计算 典例质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图642所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数分别为多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；(3)升降机以3 m/s2的加速度匀加速下降。图642思路点拨以人为研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律列方程求解。由牛顿第三定律知，人受到的支持力与人对体重计的压力大小相等，所以体重计的读数等于人受到的支持力的大小。解析以人为研究对象进行受力分析，人受重力和支持力作用。(1)升降机匀速上升时，加速度a10，所以有N1mg0即N1mg600N由牛顿第三定律知，体重计的读数为600 N。(2)升降机匀加速上升时，加速度向上，人处于超重状态，取向上为正方向，则有N2mgma2所以N2m(ga2)60(104)N840 N由牛顿第三定律知，体重计的读数为840 N。(3)升降机匀加速下降时，加速度向下，人处于失重状态，取向下为正方向，则有mgN3ma3所以N3m(ga3)60(103)N420 N由牛顿第三定律知，体重计的读数为420 N。答案(1)600 N(2)840 N(3)420N超重、失重问题的处理方法超重、失重现象的产生条件是具有竖直方向上的加速度，应用牛顿第二定律可以分析其本质。因此，对超重与失重问题的处理有以下两种方法：(1)用牛顿第二定律列方程分析。以加速度的方向为正方向列牛顿第二定律方程，求出结果后，注意运用牛顿第三定律变换成所求的结论，也要注意区分加速度的方向和速度方向。(2)处理连接体问题时，如测力计、台秤示数的变化问题，对于其中一个物体(或物体中的一部分)所处的运动状态的变化，而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断问题，可以根据系统的重心发生的超重、失重现象进行分析判断。1(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图643所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()图643At2 s时最大Bt2 s时最小Ct8.5 s时最大 Dt8.5 s时最小解析：选AD人受重力mg和支持力N的作用，由牛顿第二定律得Nmgma。由牛顿第三定律得人对地板的压力NNmgma。当t2 s时a有最大值，N最大；当t8.5 s时，a有最小值，N最小，选项A、D正确。2电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个物体，电梯匀速运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻，电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8 N，关于电梯的运动(如图644所示)，以下说法正确的是(g取10 m/s2)()图644A电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2B电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2C电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2D电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2解析：选C电梯匀速运动时，弹簧测力计的示数等于物体的重力。当弹簧测力计的示数小于物体的重力时，物体处于失重状态，加速度方向向下，根据牛顿第二定律mgFma，解得a2 m/s2。电梯可能向下加速运动，也可能向上减速运动。故选项C正确。3某人在地面上最多能举起60 kg的重物，当此人站在以5 m/s2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起多重的物体。(g取10 m/s2)解析：当人在地面上举起重物时，对重物分析，由牛顿第二定律得Fmg0在升降机内举起重物时，由于升降机具有竖直向上的加速度，故重物也具有相同的竖直向上的加速度，而人对外提供的最大力是不变的，对重物由牛顿第二定律得Fmgma所以，在加速上升的升降机内，人能举起的重物的最大质量为40 kg。答案：40 kg4如图645所示，电梯与水平面夹角为30，当电梯加速向上运动时，人对梯面的压力是其重力的，人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？图645解析：对人受力分析，人受到重力mg、支持力N、摩擦力f(摩擦力方向一定与接触面平行，由加速度的方向推知，f水平向右)的作用。建立直角坐标系：取水平向右(即f的方向)为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向。此时只需分解加速度，其中axacos 30，ayasin 30(如图)。根据牛顿第二定律有x方向：fmaxmacos 30，y方向：Nmgmaymasin 30。又有Nmg，联立式，解得：fmg。所以人与梯面间的摩擦力是其重力的倍。答案：1下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A物体处于超重状态时，其重力增加了B物体处于完全失重状态时，其重力为零C物体处于超重或失重状态时，其质量发生了改变D物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化解析：选D重力只与物体的质量和当地重力加速度有关，与运动状态无关，则A、B错；质量是物体的固有属性，与运动状态也无关，则C错。2(多选)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弹簧测力计 D水银气压计解析：选BC太空中的国际空间站处于完全失重状态下，在此环境下与重力有关的仪器将不能使用，故A、D错误，B、C正确。3如图1所示，A、B两物块叠放在一起，当把A、B两物块同时竖直向上抛出时(不计空气阻力)，则()图1A物块A的加速度大小小于gB物块B的加速度大小大于gCA、B两物块间有弹力作用DA、B两物块间的弹力为0解析：选D因A、B系统所受外力仅有重力，故加速度等于g，方向向下，处于完全失重状态，此时，A、B间的弹力为零。故D正确。4(多选)如图2是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是()图2A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B飞船加速下落时，宇航员处于失重状态C飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力D火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力解析：选BC加速上升或减速下降，加速度均是向上，处于超重状态；加速下降或减速上升，加速度均是向下，处于失重状态，由此知选项B、C正确。5为了培育优良品种，科学家们将植物种子放到宇宙飞船中，运载到太空轨道上去做实验。那么，这些植物的种子在太空轨道上和宇宙飞船一起绕地球飞行时()A处于超重状态 B不受重力作用C处于完全失重状态 D不超重也不失重解析：选C超重和失重是物体在竖直方向上有加速度时产生的一种现象，故只要有竖直方向的加速度，物体就会处于超重、失重状态，超重、失重状态与物体运动速度的大小和方向无关。在太空轨道上飞行的宇宙飞船只受重力作用，其加速度向下，ag，飞船处于完全失重状态，因而飞船内的种子也处于完全失重状态，所以C正确。6. (多选)图3所示是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降。为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则()图3A火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C返回舱在喷气过程中处于超重状态D返回舱在喷气过程中处于失重状态解析：选AC整个装置匀速下降，火箭向下喷气，获得向上的反冲力，故伞绳对返回舱的拉力减小，选项A正确；返回舱在空气阻力作用下做匀速运动，故减速的主要原因是火箭受到反冲力，选项B错误；返回舱向下做减速运动，加速度方向向上，故返回舱处于超重状态，选项C正确，D错误。7一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲的过程中，指针示数变化应是()A先减小，后还原B先增大，后还原C始终不变D先减小，后增大，再还原解析：选D人蹲下的过程经历了加速向下、减速向下和静止这三个过程。在加速向下运动时，人获得向下的加速度a，由牛顿第二定律得mgNma，Nm(ga)mg，弹力N将大于mg，当人静止时，Nmg。8. (多选)某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧测力计，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重力为10 N的钩码，弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图4所示，则下列分析正确的是()图4A从时刻t1到t2，钩码处于失重状态B从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C电梯可能开始在15楼，静止一段时间后，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D电梯可能开始在1楼，静止一段时间后先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼解析：选ABC由图像可知，在t1t2内弹力FG，处于超重，可能是在减速下降或加速向上，故A、B、C正确。9(多选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图5中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中()图5A人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态B在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D在c点，人的速度为零，其加速度为零解析：选AB判断人是处于超重状态还是失重状态，只看人的加速度方向。Pa段人做自由落体运动，加速度为g，人处于完全失重状态，A正确；人从a到b的过程中，人的重力大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，人处于失重状态，B正确；b点，人的重力等于弹力，加速度为零；由b到c，人的重力小于弹力，合力方向向上，加速度方向向上，人处于超重状态。当弹性绳伸长到c点时，人处于最大超重状态，C、D错误。10(多选)在升降机中，一人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，则下列判断可能正确的是(g取10 m/s2)()A升降机以8 m/s2的加速度加速上升B升降机以2 m/s2的加速度加速下降C升降机以2 m/s2的加速度减速上升D升降机以8 m/s2的加速度减速下降解析：选BC人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，即人受到的支持力为重力的80%，由牛顿第二定律，有mg0.8mgma，得a2 m/s2，方向竖直向下，可能加速下降，也可能减速上升，B、C对。11据报载，我国航天员张晓光的质量为63 kg(装备质量不计)，假设飞船以加速度8.6 m/s2竖直加速上升，g取9.8 m/s2。(1)此时张晓光对座椅的压力多大？(2)张晓光训练时承受的压力可达到8g，这表示什么意思？(3)当飞船返回地面，减速下降时，张晓光应该有什么样的感觉？解析：(1)对张晓光受力分析如图所示。由牛顿第二定律Fma，得Nmgma，即Nmgmam(ga)63(9.88.6) N1 159.2 N，由牛顿第三定律知，张晓光对座椅的压力和座椅对张晓光的支持力互为作用力与反作用力，则NN1 159.2 N。(2)表示张晓光可承受大小为自身重力8倍的压力。(3)当飞船减速下降时，飞船的加速度竖直向上，处于超重状态，张晓光应有超重的感觉。答案：(1)1 159.2 N(2)见解析(3)见解析12.一质量m40 kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的变化如图6所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(g取10 m/s2)图6解析：由图可知，在t0到t12 s的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1，电梯及小孩的加速度为a1，由牛顿第二定律得：F1mgma1在这段时间内电梯上升的高度：h1a1(t1t)2在t12 s到t25 s的时间内，体重计的示数等于mg，故电梯应做匀速上升运动，速度为t1时刻电梯的速度，即v1a1(t1t)在这段时间内电梯上升的高度：h2v1(t2t1)在t25 s到t36 s的时间内，体重计的示数小于mg，故电梯应做向上的减速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第二定律得：mgF2ma2在这段时间内电梯上升的高度：h3v1(t3t2)a2(t3t2)2电梯上升的总高度：hh1h2h3联立以上各式，将相关数据代入，解得h9 m。答案：9 m第6章力与运动(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，每小题6分，共48分。第15题只有一个选项正确，第68题有多个选项正确，全部选对得6分，选不全得3分，选错不得分)116世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是()A四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快；这说明，物体受的力越大，速度就越大B一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来；这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快D一个物体维持匀速直线运动，不需要受力解析：选D亚里士多德认为物体受的力越大，速度就越大；力是物体运动的原因，静止是不受力的自然状态；从同一高度下落重的物体下落得较快。物体匀速直线运动不需要受力，与亚里士多德的观点相反，所以本题选D。2在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间()A物体同时具有加速度和速度B物体立即获得加速度，速度仍为零C物体立即获得速度，加速度仍为零D物体的速度和加速度均为零解析：选B合外力与加速度是瞬时对应关系，所以在力作用到物体上的瞬间，物体立即获得加速度，但物体的速度还得从零开始增大，不可能立即具有速度，故B正确。3.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50 kg，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1所示，在这段时间内下列说法中正确的是()图1A晓敏同学所受的重力变小了B晓敏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，方向一定竖直向下解析：选D晓敏对体重计的压力变小了，说明晓敏在这段时间内处于失重状态，而晓敏的重力没有改变，A错；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B错；以竖直向下为正方向，有：mgFma，即50g40g50a，解得a，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C错，D对。4物体质量为m，放在倾角为30的粗糙斜面上，放手后，物体下滑的加速度大小为a。若用平行于斜面向上的力F作用在物体上，使它沿斜面向上做加速度大小为a的匀加速运动，则力F的大小为()AmgB.mgC.mgD.mg解析：选A物体下滑时，mgsin fma。物体在平行于斜面向上的力F作用下沿斜面向上做匀加速运动时，Fmgsin fma，故F2mgsin mg，A正确。5一间新房要盖屋顶，如图2所示，为了使下落的雨滴能够以最短的时间淌离屋顶，则所盖层顶的顶角应为(设雨滴沿屋顶下淌时，可看成在光滑的斜坡上下滑)()图2A60B90C120D150解析：选B由题意知，雨滴沿屋顶的运动过程中受重力和支持力作用，设其运动的加速度为a，屋顶的顶角为2，则由牛顿第二定律得agcos 。又因屋檐的前后间距已定，设为2b，则雨滴下滑经过的屋顶面长度s，由sat2得t，则当45时，对应的时间t最小，所以屋顶的顶角应取90，B正确。6.如图3所示，有人做过这样的实验，用两只完全相同的生鸡蛋中的A鸡蛋去撞击静止的B鸡蛋的同一部位，结果每次都是B鸡蛋被撞破，下列说法正确的是()图3AA对B的作用力的大小等于B对A的作用力的大小BA对B的作用力的大小大于B对A的作用力的大小C碰撞瞬间A的蛋黄和蛋清由于惯性会对A的蛋壳产生向前的作用力DA碰撞部分除受B的作用力外，还受到A的蛋黄和蛋清对它的作用力，所受合力较小，不容易破损解析：选ACD由牛顿第三定律结合生活常识可知鸡蛋同一部位的承受力相同，所以合外力越小，越不容易破损，选项B错误，A、C、D正确。7一根质量分布均匀的长绳AB，在水平外力F的作用下，沿光滑水平面做直线运动，如图4甲所示。绳内距A端s处的张力T与s的关系如图乙所示，由图可知()图4A水平外力F6 NB绳子的质量m3 kgC绳子的长度l2 m D绳子的加速度a2 m/s2解析：选AC取s0，对A端进行受力分析，FTma，又A端质量趋近于零，则FT6 N，A正确；由于不知绳子的加速度，其质量也无法得知，B、D均错误；由图易知C正确。8.如图5所示，轻弹簧一端固定，另一端自由伸长时恰好到达O点，将质量为m(视为质点)的物体P与弹簧连接，并将弹簧压缩到A，由静止释放物体后，物体将沿水平面运动。若物体与水平面的摩擦力不能忽略，则下列关于物体运动的说法中正确的是()图5A从A到O速度不断增大，从O到B速度不断减小B从A到O速度先增大后减小，从O到B速度不断减小C从A到O加速度先减小后增大，从O到B加速度不断增大D从A到O加速度不断减小，从O到B加速度不断增大解析：选BC受力如图，由牛顿第二定律kxfma，x减小、a减小，故物体先做a减小的加速运动。kxf时a0，速度最大。物体继续运动至O点，由fkxma，x减小，a增大，方向向左，与v反向，故物体做a增大的减速运动。故由A到O：a先减小后增大，速度先增大后减小。由O到B物体受力如图，由牛顿第二定律fkxma，x增大，a增大，方向向左与v反向，故物体v减小。二、非选择题(共4小题，共52分)9(6分)如图6所示，是某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，在图示状态下开始做实验，该同学的装置和操作中的主要错误有(请至少写出两条)：_；_。图6解析：电源应改用低压交流电源；长木板右端未垫高以平衡摩擦力；牵引小车的细线没有与木板平行；开始实验时，小车离打点计时器太远。答案：见解析10(10分)某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出的纸带，如图7所示(长度单位：cm)，图中各点为每5个打点选出的计数点(两计数点间还有4个打点未标出)。图7实验次数123456小车质量(g)200300400500600700小车加速度(m/s2)2.001.330.790.670.40小车质量的倒数(kg1)5.003.332.502.001.671.43(1)请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中(小数点后保留两位数)。(2)请在图8中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线。图8(3)由图像得出的结论是：_。解析：(1)a的计算利用逐差法a102 m/s20.99 m/s2。(2)描点绘图，如图所示。(3)由图像知a图像是一条通过原点的倾斜直线，即在拉力一定时，物体的加速度与质量成反比。答案：(1)0.99(2)、(3)见解析11(16分)在某一旅游景区，有一山坡滑雪运动项目。某段斜坡可看成倾角30的斜面，一名滑雪者总质量m80 kg，他在这段斜坡上从静止开始匀加速下滑50 m时，其速度增大到20 m/s，(不计空气阻力，取g10 m/s2)问：(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为多大？(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数为多大？解析：(1)以滑雪者为研究对象，其受力情况如图所示，受到重力Gmg，斜坡的支持力N和摩擦力f。将重力G沿斜面和垂直斜面方向分解为G1和G2。由几何知识得：G1mgsin ，G2mgcos ，设下滑的加速度为a，由公式vv2as可得：a m/s24 m/s2由牛顿第二定律得：F合ma804 N320 N由受力分析图可知：F合G1fmgsin f联立解得：f80 N。(2)斜面的支持力NG2mgcos 滑动摩擦力fN两式联立解得：0.12。答案：(1)80 N(2)0.1212(20分)如图9甲所示，一个人用与水平方向成37角的斜向下的推力F推一个重G200 N的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为0.5(sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2)。图9(1)求推力F的大小。(2)若人不改变推力F的大小，只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子(如图乙所示)，推力作用时间t3 s后撤去，求箱子滑行的总位移为多大？解析：(1)选箱子为研究对象，其受力分析如图所示。由平衡条件知：Fcos 37f1NNGFsin 37由以上式子得：F200 N(2)过程及受力分析如图所示。前3 s内：a15 m/s23 s末：v1a1t115 m/s前3 s内的位移：s1a1t22.5 m撤去F后：a2g5 m/s2箱子还能滑行s2，由：0v2a2s2得s222.5 m所以箱子通过的总位移：ss1s245 m。答案：(1)200 N(2)45 m实验综合训练1(多选)以下是练习使用电磁打点计时器的部分实验步骤，其中有错误的操作是()A把打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸片套在定位轴上，并压在纸带下面B把打点计时器的两个接线柱分别接上导线，与46 V低压交流电源相连C用手水平地牵动纸带，然后打开电源开关D取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离s0，用公式计算纸带运动的平均速度解析：选AC复写纸应在纸带上面，选项A错误；电磁打点计时器使用6 V以下的交流电源，选项B正确；应该先通电源，后牵动纸带，选项C错误；选项D项是测平均速度的一种常用方法。2(多选)在实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列措施中有益的是()A使小车运动的加速度尽量小一些B适当增加挂在细绳下的钩码的个数C在同样条件下，打出多条纸带，选其中一条较理想的进行测量和计算D舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算解析：选BCD满足纸带长度要求的前提下，应使加速度适当大一点，这样可使相同时间内的位移大一些，便于减小测量误差，所以A错误，B、C、D正确。3验证平行四边形定则利用了等效原理，其等效性是指()A使细绳在两种情况下发生相同的形变B使两分力与合力满足平行四边形定则C使两次橡皮条伸长的长度相等D使两次橡皮条与绳套的结点都与同一点O重合解析：选D本实验的原理是使橡皮条的形变效果相同，这是通过使橡皮条与绳套的结点都与O点重合来实现的。所以D正确。4在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：A.电火花计时器；B.天平；C.秒表；D.交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块(可放在气垫导轨上)；H.气垫导轨(一端带定滑轮)；I.毫米刻度尺；J.小型气泵。(1)实验中应选用的器材有_；实验的研究对象是_。(2)本实验分两大步骤进行：_；_。解析：本实验探究加速度与力、质量的关系，研究对象为放在气垫导轨上的滑块，需要测量滑块的加速度，因此器材应选A、B、D、F、G、H、I、J；不需要测时间，故不需要C秒表；计时器用交流电源而电池为直流电源，故不需要E；需要测量滑块质量故需要用B天平。实验分两大步骤进行：控制滑块质量不变，探究加速度与力的关系；控制力不变，探究加速度与滑块质量的关系。答案：(1)A、B、D、F、G、H、I、J放在气垫导轨上的滑块(2)(m一定)探究a与F的关系(F一定)探究a与m的关系5在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧测力计。(1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到实验数据如下表：弹力F(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(102 m)0.741.802.803.724.605.586.42在图1甲中用作图法求得该弹簧的劲度系数k_N/m；(2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为_N，同时利用(1)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50 N，请在图乙中画出这两个共点力的合力F合； 甲 乙图1(3)由图得到F合_N。解析：(1)水平方向为x轴，竖直方向为F轴，然后描点，选尽可能多的点连成一条线，其图线的斜率即为弹簧的劲度系数k，kN/m53 N/m。(2)弹簧测力计的读数为2.10 N，合力的图示如右图所示。(3)经测量合力F合3.3 N。答案：(1)如下图所示53(说明：2内即可)(2)2.10(说明：有效数字位数正确，0.02内都可)作图见解析(3)3.3(说明：0.2范围内都可)6为了探究加速度与力的关系，使用如图2所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间的距离为s，牵引砝码的质量为m。回答下列问题：图2(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平。在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_；Am15 gBm215 gCm340 gDm4400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得加速度的表达式为_。(用t1、t2、D、s表示)解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，滑行器应能在任意位置静止不动，或推动滑行器后能使滑行器匀速运动。(2)应满足Mm，故m4400 g不合适，应选D。(3)由v1，v2，vv2as可得a。答案：见解析图37某同学用如图3所示的实验装置来“验证平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为_N。(2)下列不必要的实验要求是_。(请填写选项前对应的字母)A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。解析：(1)由题图知，弹簧测力计A的分度值为0.2 N，读数为3.6 N。(2)验证力的平行四边形定则，只要记好合力与两分力的大小与方向，与结点位置无关，D错；M的重力即合力，A对；测量前弹簧测力计调零才能测量准确，B对；拉线与木板平行才能保证力在木板平面内，C对。(3)对O点受力分析如图所示，可见若减小FOA可调节FOB的大小或方向，调节OA方向或减小物重G等。答案：(1)3.6(2)D(3)减小弹簧测力计B的拉力；减小重物M的质量(或将A更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计B拉力的方向等)。8某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测量弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L2；弹簧下端挂七个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L7。图4(1)下表记录的是同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是_和_。测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据图4将这两个测量值填入记录表中。(3)为充分利用测量数据，该同学所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算了三个差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm。请你给出第四个差值：d4_cm。(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量L。L用d1、d2、d3、d4表示的式子为L_，代入数据解得L_cm。(5)计算弹簧的劲度系数k_N/m。(g取9.8 m/s2)解析：(1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L5、L6。(2)用最小刻度是毫米的刻度尺测量时，正确读数并记录到毫米的下一位，即L36.85 cm，L714.05 cm。(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d4L7L314.05 cm6.85 cm7.20 cm。(4)每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量为L，L cm1.75 cm。(5)根据FkL，又Fmg所以k N/m28 N/m。答案：(1)L5L6(2)6.85(6.846.86)1405(14.0414.06)(3)L7L37.20(7.187.22)(4)1.75(5)289在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图5所示的装置。图5(1)本实验应用的实验方法是()A控制变量法B假设法C理想实验法(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，操作正确的是()A平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C每次改变悬挂重物的质量时，不需要重新平衡摩擦力D实验时，应先放开小车，后接通电源(3)如图6是某同学在“探究加速度与力的关系”实验中打出的一条纸带，他从比较清晰的点开始，每五个点取一个计数点。已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，则相邻两计数点间的时间间隔为_s。由此可求得小车的加速度为a_m/s2，打下计数点C时小车运动的速度为vC_m/s。图6解析：(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，有三个变化的物理量，分别是加速度a、小车质量M、小车受到的合外力F，研究三个变化物理量之间的关系时应采用“控制变量法”。(2)在实验中，为了减小误差需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时不应悬挂细线和重物，但应该将纸带固定在小车上，并穿过打点计时器限位孔，选项A错误，而选项B正确；小车所受到的摩擦力与悬挂的重物无关，每次改变所挂重物的质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项C正确；为了记录小车从静止开始的运动，也为了多打几个点减小实验误差，需要先接通电源，然后释放小车，选项D错误。(3)打点计时器的打点间隔是0.02 s，每两个计数点之间有5个打点时间间隔，故每两个计数点之间的时间间隔是0.1 s；根据数据求得小车的加速度为a m/s21.2 m/s2根据中间时刻的瞬时速度公式可得vC m/s0.46 m/s。答案：(1)A(2)BC(3)0.11.20.46(时间：90分钟满分：110分)一、选择题(共14小题，每小题4分，共56分。第18题只有一个选项正确，第914题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全得2分，选错不得分)1下列叙述错误的是()A古希腊哲学家亚里士多德认为物体越重，下落得越快B伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方C伽利略认为，如果没有空气阻力，重物与轻物应该下落得同样快D伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动解析：选D物理学史方面的内容也是对物理学习的一种重要的补充，其中A、B、C符合事实，D项中伽利略是通过小球在斜面上的运动合理外推得到的，故D错。2下列有关“神舟十号”飞船的说法中正确的是()A2013年6月11日晚17时38分02秒“神舟十号”飞船成功发射升空，其中17时38分02秒指的是时间B地面控制人员监测“神舟十号”飞船在高空的运行位置时不可以将飞船看成质点C假设“神舟十号”飞船绕地球运行的轨道为圆形轨道，轨道半径为R，则“神舟十号”飞船绕地球运行一周的过程中，位移最大为2R，路程最大为2RD“神舟十号”飞船在距离地面343 km的高空运行时不受重力作用解析：选C时刻是指某一瞬时，17时38分02秒指的是时刻，选项A错误；地面控制人员监测“神舟十号”飞船在高空的运行位置时，飞船的大小、形状可忽略不计，可以将飞船看成质点，选项B错误；“神舟十号”飞船绕地球运行一周的过程中，位移的最大值为圆形轨道的直径的长度，为2R，路程的最大值为整个圆形轨道的周长，为2R，故选项C正确；在343 km的高空，飞船仍受到重力作用，选项D错误。3修订版机动车驾驶证申领和使用规定于2013年1月1日起施行，司机闯黄灯要扣6分，被称为“史上最严交规”。若一辆私家车驾驶员在看到绿灯刚要变黄灯时开始刹车，车做匀减速直线运动，开始刹车后的第1 s内和第2 s内的位移大小依次为9 m和7 m，则刹车后6 s内汽车的位移是()A20 mB24 mC25 m D75 m解析：选C根据saT2可得a2 m/s2，从开始刹车计时，1 s末汽车的速度为v1 m/s8 m/s，则再经过4 s汽车停止运动，所以汽车的刹车时间是5 s，刹车后6 s内的位移sat2252 m25 m，选项C正确。4.如图1所示为一质点做直线运动的速度时间图像，则该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化的关系图像为()图1解析：选A在01 s内，质点的加速度为a1 m/s24 m/s2，在13 s内，质点的加速度为a2 m/s22 m/s2，故选项A正确。5.如图2所示为一位于墙角的光滑斜面，斜面倾角为45，劲度系数为k的轻质弹簧一端系在质量为m的小球上，另一端固定在墙上，弹簧水平放置，小球在斜面上静止时，弹簧的形变量大小为()图2A. B.C. D.解析：选B对小球进行受力分析，小球受到重力mg、斜面的弹力N和弹簧的弹力F作用处于平衡状态，由平衡条件可得Ncos mg，Nsin Fkx，解得弹簧的形变量大小为x，选项B正确。6一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间关系的图像是()解析：选C设物块所受滑动摩擦力为f，在水平拉力F作用下，物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，Ffma，Fmaf，所以能正确描述F与a之间关系的图像是C，选项C正确，A、B、D错误。7.如图3所示，圆柱形仓库内有三块长度不同的滑板aO、bO、cO，其下端都固定于底部圆心O，而上端分别固定在仓库的侧壁上不同位置处，三块滑板与水平面的夹角依次为30、45、60。若有三个小孩同时从a、b、c处开始下滑(忽略阻力)，则()图3Aa处小孩最先到达O点Bb处小孩最先到达O点Cc处小孩最先到达O点D三个小孩同时到达O点解析：选B设圆柱形仓库的底面半径为R，滑板与水平面的夹角为，则有gsin t2，整理得t2。由该表达式分析可知，当45时，t最小；30和60时，sin 2的值相等，t相等。故选项B正确。8.如图4所示，A、B两物体质量均为m，A与B用弹簧连接，当悬挂A物体的细线突然剪断，在剪断的瞬间，A物体的加速度大小和B物体的加速度大小分别为()图4Ag，gB2g,0C0,2g D2g,2g解析：选B剪断细线前：A受重力mg，弹簧的向下的弹力mg和细线向上的拉力2mg；B受重力mg，弹簧的向上的弹力mg；剪断细线的瞬间，弹簧的弹力不能突变，则B受力不变，合力为零，加速度为零；A受的合力为2mg，则加速度为aA2g，则选项B正确。9如图5所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A向上移动，而保持O点的位置不变，则A点向上移动时()图5A绳OB的拉力逐渐增大B绳OB的拉力逐渐减小C绳OA的拉力先增大后减小D绳OA的拉力先减小后增大解析：选BD该题是动态平衡问题，取结点O为研究对象，绳OA、OB的拉力的合力F与灯的重力G大小相等、方向相反，且始终不变。由平行四边形定则画出矢量图如图所示。由图可知，在A点上移的过程中，TOA先减小后增大，TOB一直减小，故B、D正确。10如图6所示，物块放在倾斜的木板上，木板的倾角为30和45时物块所受摩擦力的大小恰好相同，则()图6A物块和木板间的动摩擦因数为0.5B物块和木板间的动摩擦因数为C木板的倾角为45时物块可能在斜面上做匀速运动D木板的倾角为45时物块的加速度等于5(1)m/s2解析：选BD当木板倾角等于30时，物块重力沿斜面向下的分力F1mgsin 30mg，当木板倾角等于45时，物块重力沿斜面向下的分力F1mgsin 45mg，两种情况下物块受到的摩擦力相等，说明倾角等于30时，物块受到静摩擦力作用，且