高三物理一轮复习课件（人教版）：第3章第3节超重与失重连接体问题

欢迎进入物理课堂 第3节超重与失重连接体问题 考点1 超重 失重 例1 升降机由静止开始上升 开始2s内匀加速上升8m 以后3s内做匀速运动 最后2s内做匀减速运动 速度减小到零 升降机内有一质量为250kg的重物 求整个上升过程中重物对升降机的底板的压力 并作出升降机运动的v t图象和重物对升降机底板压力的F t图象 g取10m s2 切入点 运用牛顿运动规律解题 点评 当升降机加速上升 重物有向上的加速度 是由重物的重力和升降机对重物的支持力的合力产生的 当升降机减速上升时 重物有向下的加速度 仍是由重物的重力和升降机对重物的支持力的合力产生的 因此根据牛顿第二定律建立方程即可顺利解题 解超重和失重的问题 关键是抓住运动和力的桥梁 加速度这个物理量 考点2 整体运用牛顿第二定律 例2 如图3 3 1所示 倾角 30 质量M 34kg的斜面体始终停在粗糙的水平地面上 质量mA 14kg mB 2kg的物体A和B 由细线通过定滑轮连接 若A以a 2 5m s2的加速度沿斜面下滑 求此过程中地面对斜面体的摩擦力和支持力各是多少 图3 3 1 切入点 运用整体法解题 解析 取A B及斜面体为研究对象 它受到的外力是竖直向下的重力 mA mB M g 地面竖直向上的支持力FN及水平方向的静摩擦力Ff 将A物体的加速度沿水平方向和竖直方向分解 如图所示 根据牛顿第二定律的系统表达式 地面对斜面体的摩擦力应为水平向左 大小为Ff mAax mAacos 30 3N在竖直方向上应有FN mA mB M g mBa mAay即地面对小车的支持力FN mA mB M g mBa mAasin 487 5N 点评 对于由多个物体组成的系统 如果其中各物体的加速度不相同 但不需求系统内各物体间的相互作用力时 利用系统的牛顿第二定律求解 由于避开了对系统内力的分析 使解题过程变得干净利落 题型 整体法和隔离法 例3 如图3 3 2所示 质量为m 1kg的物块放在倾角为 的斜面上 斜面体质量为M 2kg 斜面与物块间的动摩擦因数 0 2 地面光滑 37 现对斜面体施一水平推力F 要使物块m相对斜面静止 力F应为多大 设物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 g取10m s2 图3 3 2 解析 1 设物块处于相对斜面向下滑的临界状态时 推力为F1 此时物块受力如图所示 取加速度a的方向为x轴正方向 对x轴方向 FNsin FNcos ma1对y轴方向 FNcos FNsin mg 0对整体 F1 M m a1把已知条件代入 解得a1 4 78m s2 F1 14 3N 2 设物块处于相对斜面有向上滑的临界状态时 推力为F2 此时物块受力如右图所示 对x轴方向 FNsin FNcos ma2对y轴方向 FNcos FNsin mg 0对整体 F2 M m a2把已知条件代入 解得a2 11 2m s2 F2 33 6N则力F范围 14 3N F 33 6N 点评 采用极限法把F推向两个极端来分析 当F较大时 足够大 物块将相对斜面上滑 当F较小时 趋于零 物块将沿斜面加速下滑 因此F不能太小 也不能太大 F的取值有一个范围 具体求解时 综合应用整体法和隔离法 1 2011 天津 某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态 他在地面上用测力计测量砝码的重力 示数是G 他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力 发现测力计的视数小于G 由此判断此时电梯的运动状态可能是 答案 减速上升或加速下降 2 2011 全国卷 如图3 3 3 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力F kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1和a2变化的图线中正确的是 图3 3 3 答案 A 3 手托着书使它做下述各种情况的运动 那么 手对书的作用力最大的情况是 A 向下做匀减速运动B 向上做匀减速运动C 向下做匀加速运动D 向上做匀速运动 A 解析 超重时手对书的作用力最大 向上做匀减速运动 向下做匀加速运动都是失重 向上做匀速运动是平衡状态 向下做匀减速运动是超重状态 所以A对 4 2011 濮阳一模 质量m 1kg的物体在光滑水平面上运动 初速度大小为2m s 在物体运动的直线上施以一个水平恒力 经过t 1s 速度大小变为4m s 则这个力的大小可能是 A 2NB 4NC 6ND 8N AC 解析 物体的加速度可能是2m s2 也可能是6m s2 根据牛顿第二定律 这个力的大小可能是2N 也可能是6N 所以答案是AC 5 2011 德州模拟 如图3 3 4所示 木箱顶端固定一竖直放置的弹簧 弹簧下方有一物块 木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力 若在某段时间内 物块对箱底刚好无压力 则在此段时间内 木箱的运动状态可能为 A 加速下降B 加速上升C 物块处于失重状态D 物块处于超重状态 AC 图3 3 4 解析 木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力 此时物块在重力 弹簧弹力 木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态 物块对箱底刚好无压力时 重力 弹簧弹力不变 其合力竖直向下 所以系统的加速度向下 物块处于失重状态 可能加速下降 故AC对 6 为了研究超重与失重现象 某同学把一体重计放在电梯的地板上 并将一物体放在体重计上随电梯运动 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 A t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反B t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化 但所受重力发生了变化C t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等 运动方向一定相反D t3时刻电梯可能向上运动 AD 解析 由表中数据可知 t1时刻物体处于超重状态 电梯加速度方向向上 t2时刻物体处于失重状态 电梯加速度方向向下 A正确 无论超重还是失重 其重力均不变 B错 t1时刻和t2时刻电梯加速度大小相等 方向相反 但运动方向可能相同也可能相反 C错 t3时刻电梯匀速运动 但运动方向不能确定 D对 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全