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1、从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 第3讲 超重和失重 牛顿运动定律的综合应用 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 知识排查 超重和失重 1 超重 失重和完全失重比较 比较较超重失重完全失重 产产生条件加速度方向向 加速度方向向 加速度方向向 且大小a 动动力学原理 F mg ma F m g a mg F ma F m g a mg F mg F 0 可能状态态 加速 减速 加速 减速 自由落体运动动和所有的抛体运动动 绕绕地球做匀速圆圆周运动动的卫卫 星 飞飞船等 上 下下 g 上升 下降 下降 上升 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 1 不论论超重 失重或完全失重 物体的重
2、力都 只是 视视重 改变变 2 物体是否处处于超重或失重状态态 不在于物体向上运动还动还 是向下运动动 而在于物 体的 方向 只要其加速度在竖竖直方向上有分量 物体就会处处于超重或失 重状态态 3 当物体处处于完全失重状态时态时 重力只有使物体产产生a g的加速度效果 不再有 其他效果 此时时 平常一切由重力产产生的物理现现象都会完全消失 如单摆单摆 停摆摆 天平失效 液体不再产产生压压强和浮力等 2 对超重 失重的理解 不变变 加速度 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 连接体问题 1 两个 或两个以上 物体组组成的系统统 我们们称之为连为连 接体 连连接体的加速度通常是 的 但也有不同
3、的情况 如一个静止 一个运动动 连连接体问题问题 的类类型有 物 物连连接体 轻轻杆连连接体 弹弹簧连连接体 轻绳连轻绳连 接体 2 解答连连接体问题问题 的常用方法 1 整体法 当系统统中各物体的 相同时时 我们们可以把系统统内的所有物体看成一个整体 这这个整体的质质量等于各物体的 当整体受到的外力已知时时 可用 求出整体的加速度 相同 整体法与隔离法 加速度 质质量之和 牛顿顿第二定律 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 2 隔离法 当求解系统统内物体间间 时时 常把物体从系统统中 出来 进进行分 析 依据牛顿顿第二定律列方程 3 外力和内力 外力 系统统 的物体对对研究对对象的作用力
4、 内力 系统统 物体之间间的作用力 相互作用力隔离 外 内 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 小题速练 1 超重说说明物体的重力增大了 2 物体超重时时 加速度向上 速度也一定向上 3 物体失重时时 也可能向上运动动 4 物体完全失重时时 说说明物体的重力为为零 答案 1 2 3 4 1 思考判断 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 A 体重计对计对 小李的支持力大于小李对对体重计计的压压力 B 体重计对计对 小李的支持力等于小李的重力 C 电电梯的加速度大小为为1 m s2 方向竖竖直向上 D 电电梯一定竖竖直向上运动动 2 人教版必修1P88插图改编 如图图1所示 小李同学站在升
5、降电电梯 内的体重计计上 电电梯静止时时 体重计计示数为为50 kg 电电梯运动动 过过程中 某一段时间时间 内小李同学发现发现 体重计计示数为为55 kg g 取10 m s2 在这这段时间时间 内下列说说法正确的是 图图1 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 答案 C 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 图图2 A 0 36 s内物体被吊起的高度为为25 m B 0 10 s内物体的平均速度大于30 36 s内物体的平均速度 C 30 36 s内物体处处于超重状态态 D 前10 s内钢钢索最容易发发生断裂 3 如图图2所示为为一物体被吊车车用钢钢索竖竖直向上提升过过程的简简化运动图
6、动图 象 下列判断正 确的是 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 解析 由v t图图象的物理意义义可知图图象与t轴轴所围围的面积积表示位移 则则0 36 s内物 体被吊起的高度为为28 m A错误错误 0 10 s内物体的平均速度的大小等于30 36 s内 物体的平均速度的大小 均为为0 5 m s B错误错误 30 36 s内物体匀减速上升 拉力 小于重力 物体处处于失重状态态 C错误错误 前10 s内物体做匀加速直线线运动动 拉力最 大 钢钢索最容易发发生断裂 D正确 答案 D 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 超重和失重 判断超重和失重的方法 从受力的角度 判断 当物体所受向上
7、的拉力 或支持力 大于重力时时 物体处处于超重状态态 小于重力 时时 物体处处于失重状态态 等于零时时 物体处处于完全失重状态态 从加速度的角 度判断 当物体具有向上的加速度时时 物体处处于超重状态态 具有向下的加速度时时 物体 处处于失重状态态 向下的加速度等于重力加速度时时 物体处处于完全失重状态态 从速度变变化的 角度判断 物体向上加速或向下减速时时 超重 物体向下加速或向上减速时时 失重 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 图图3 A t 2 s时时最大 B t 2 s时时最小 C t 8 5 s时时最大 D t 8 5 s时时最小 例1 2015 江苏单科 多选选 一人乘电电梯上
8、楼 在竖竖直上升过过程中加速度a随时间时间 t 变变化的图线图线 如图图3所示 以竖竖直向上为为a的正方向 则则人对对地板的压压力 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 解析 当电电梯有向上的加速度时时 人处处于超重状态态 人对对地板的压压力大于重力 向上的加速度越大 压压力越大 因此t 2 s时时 压压力最大 选项选项 A正确 当有向下 的加速度时时 人处处于失重状态态 人对对地板的压压力小于人的重力 向下的加速度越 大 压压力越小 因此t 8 5 s时压时压 力最小 选项选项 D正确 答案 AD 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 A 晓晓敏同学所受的重力变变小了 B 晓晓敏对对体重
9、计计的压压力小于体重计对晓计对晓 敏的支持力 C 电电梯一定在竖竖直向下运动动 例2 2019 苏州市期初调研 在升降电电梯内的地面上放一体重计计 电电梯静止时时 晓晓敏同学站在体重计计上 体重计计示数为为50 kg 电电梯 运动过动过 程中 某一段时间时间 内晓晓敏同学发现发现 体重计计示数如图图4所示 重力加速度为为g 在这这段时间时间 内下列说说法中正确的是 图图4 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 答案 D 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 动力学中的图象问题 1 常见动力学图象及意义如下表 v t图图象 根据图图象的斜率判断加速度的大小和方向 进进而根据牛顿顿第二定律求解
10、合外力 F a图图象 首先要根据具体的物理情景 对对物体进进行受力分析 然后根据牛顿顿第二定律推 导导出两个量间间的函数关系式 根据函数关系式结结合图图象 明确图图象的斜率 截 距或面积积的意义义 从而由图图象给给出的信息求出未知量 a t图图象 要注意加速度的正负负 正确分析每一段的运动动情况 然后结结合物体受力情况根 据牛顿顿第二定律列方程 F t图图象 要结结合物体受到的力 根据牛顿顿第二定律求出加速度 分析每一时间时间 段的运动动 性质质 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 1 用给给定图图象解答问题问题 2 根据题题意作图图 用图图象解答问题问题 2 运用图象解决问题一般包括两个
11、角度 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 例3 2018 苏州二模 如图图5所示 劲劲度系数为为k的轻弹轻弹 簧 竖竖直放置 下端固定在水平地面上 一质质量为为m的小球 从离 弹弹簧上端高h处处自由下落 接触弹弹簧后继续继续 向下运动动 观观察 小球从开始下落到第一次运动动至最低点的过过程 下列关于小 球的速度v或加速度a随时间时间 t变变化的图图象中符合实际实际 情况的是 图图5 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 解析 小球开始接触弹弹簧时时 合力向下 向下做加速度逐渐渐减小的加速运动动 运 动动到某个位置时时 重力等于弹弹簧弹弹力 合力为为零 加速度为为零 速度最大 然后 重力小
12、于弹弹力 合力方向向上 向下做加速度逐渐渐增大的减速运动动 运动动到最低 点时时 速度为为零 加速度最大 根据对对称性可知 到达最低端时时加速度大于g 且 加速度a随时间时间 t的变变化为为非线线性变变化 故A项项正确 B C D项错误项错误 答案 A 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 数形结合解决动力学图象问题 1 在图图象问题问题 中 无论论是读图还读图还 是作图图 都应应尽量先建立函数关系 进进 而明确 图图象与公式 图图象与物体 间间的关系 然后根据函数关系读读取 图图象信息或者描点作图图 2 读图时读图时 要注意图线图线 的起点 斜率 截距 折点以及图线图线 与横坐标标包 围围
13、的 面积积 等所对应对应 的物理意义义 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 动力学中的连接体问题 1 连接体的类型 1 弹弹簧连连接体 2 物物叠放连连接体 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 3 轻绳连轻绳连 接体 4 轻轻杆连连接体 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 轻绳轻绳 轻绳轻绳 在伸直状态态下 两端的连连接体沿绳绳方向的速度总总是相等 轻轻杆 轻轻杆平动时动时 连连接体具有相同的平动动速度 轻轻杆转动时转动时 连连接体具有 相同的角速度 而线线速度与转动转动 半径成正比 轻弹轻弹 簧 在弹弹簧发发生形变变的过过程中 两端连连接体的速度不一定相等 在弹弹簧形 变变最大时
14、时 两端连连接体的速率相等 2 连接体的运动特点 3 处理连接体问题的方法 整体法和隔离法 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 例4 如图图6所示 A B两物体质质量为为mA mB mA mB 由轻绳连轻绳连 接绕过绕过 滑轮轮并从静止释释放 不计计滑轮质轮质 量和所有摩 擦 则则A B运动过动过 程中 图图6 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 答案 D 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 整体法和隔离法求解连连接体问题问题 图图7 测测量质质量m2 题源 人教版必修1 P77科学漫步 科学家们们于1966年 在地球的 上空完成了以牛顿顿第二定律为为基础础的测测定质质量的实验实验
15、 实验实验 时时 用双子星号宇宙飞飞船m1去接触正在轨轨道上运动动的火箭组组 m2 接触以后 开动飞动飞 船尾部的推进进器 使飞飞船和火箭组组共 同加速 如图图7所示 推进进器的平均推力F 895 N 推进进器开 动动7 s 测测出飞飞船和火箭组组的速度改变变是0 91 m s 已知双子星 号宇宙飞飞船的质质量m1 3 400 kg 求火箭组组的质质量m2 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 解析 推进进器的推力使宇宙飞飞船和火箭产产生加速度 则则有 根据牛顿顿第二定律得F m1 m2 a 答案 3 500 kg 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 图图8 从教材走向高考课堂互动探究课
16、前双基过关 图图9 拓展1 如图图9所示 在建筑工地 民工兄弟用两手对对称水平施力将两长长方体水泥 制品夹紧夹紧 并以加速度a竖竖直向上匀加速搬起 其中A的质质量为为m B的质质量为为2m 水 平作用力为为F A B之间间的动动摩擦因数为为 在此过过程中 A B间间的摩擦力为为 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 答案 B 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 拓展2 2012 江苏单科 如图图10所示 一夹夹子夹夹住木块块 在力F作用下向上提升 夹夹子和木块块的质质量分别为别为 m M 夹夹子与木块块两侧间侧间 的最大静摩擦力均为为f 若木块块不滑动动 力F的最大值值是 图图10 从教材走向高考课堂互动探究课前双基过关 答案 A
