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1、高一物理同步辅导教材（第11讲）一、 一、 本讲进度：第三章 牛顿运动定律四、力学单位制五、超重和失重、牛顿定律的适用范围、牛顿运动定律二、 二、 学习指导1、力学单位制单位制的组成由基本单位和导出单位组成单位制。基本单位：选定的几个物理量的单位，如 Kg, m, s等导出单位：由基本单位导出来的单位，如 m/s m/s2等单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。力学中的基本物理量和基本单位。（1） （1） 基本物理量：时间（t） 质量 （m）和长度（l）（2） （2） 基本物理量的单位：国际单位制：基本单位分别为Kg m s厘米、克、秒制：基本单位为：cm g s 2正确理解超重与失重
2、对这节课文的学习，要把握以下几点： （1）在第一章教材中说到，物体受到的重力是多少，我们就说它的重量是多少。从重量这个涵义来说，在地球上同一个地方不大范围内，因物体受的重力不变，它的重量应该是不变的。所谓“超重”、“失重”不能从字面上误解为“重量”增大、减少，而应理解成一种现象物体对支承物的压力（或对悬线的拉力）大于或小于物体重量。同理，物体受的重力不会消失，所以重量不会消失，“完全失重”只是指物体对支承面的压力（或对悬绳的拉力）变为零的一种特殊现象。 （2）对超重、失重、完全失重的情况可归纳为以下几条：凡物体具有向上的加速度时,产生超重现象。包括向上作加速运动或向下作减速运动；凡物体具有向下
3、的加速度时，产生失重现象。包括向下作加速运动或向上作减速运动；凡物体具有竖直向下的加速度为g时，出现完全失重现象。 （3）课文在分析超重、失重现象时，也指示了在竖直方向上应用牛顿第二定律的方法。请注意两点：在竖直方向的动力学问题中，物体受的重力通常作为外力中的一项出现在第二定律的方程中；在用牛顿第二定律的方程时，方程的矢量性一定要重视，一般先确定加速度的方向，然后以加速度方向为正方向，与正方向相同、相反的力各冠以正号、负号列入方程。 3隔离法解题 在前面接触的好多问题中，我们研究的对象多为单个物体。但动力学问题中也有很多情况，是几个相互作用着的物体以同一加速度在运动，而又想知道各物体之间的相互
4、作用力。这几个物体当作一个整体来研究时，各物体之间的作用力称为“内力”。而F合=ma中，F合指整体受的合外力，不包含“内力”。因此，想求各物体间的相互作用力，必须设法使“内力”变为某个物体受的外力，于是就要用到“隔离”的思想，即将某物体从整体中“隔离”出来作为新的研究对象，对它布列牛顿第二定律方程去求解想知道的力。这种思想方法叫“隔离法”，是解力学问题的常用方法。 将几个物体作为一个整体加以研究的方法可叫“整体法”，整体法与隔离法交替运用，常可使问题处理得更简洁。 按以上思路，即使问题中的对象仅为单个物体，为了求它各部分间作用的内力，也可将不同部分隔离开来加以研究。三、典型例题讲评 例1 某人
5、在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个匀减速上升的电梯里他却最多能举起质量80kg的物体，若电梯以同样大小的加速度匀加速上升，则此人在此电梯里最多能举起质量为多少的物体（g=10m/s2） （思路）1. 解本题一个隐含条件是人的举重力是一个定值。这个力有多大？2. 匀减速上升时梯中重物的加速度方向如何？以这个方向为正方向时，重物受的合外力F合如何表达？3. 同理，在加速上升的梯中，对重物的F合=ma这个方程该如何列式？ 例2 如图1所示，一个电梯中有一个倾角为的斜面，斜面上放着一个质量为m的物块，当电梯以加速度a竖直向上作匀加速运动时，物块与斜面一起随电梯运动，问物块对斜面的压力有多
6、大？ （思路）1. 由题意思考物体与斜面之间是否有摩擦？是什么性质的摩擦力？方向如何？2. 正确分析力之后，请建立坐标取a的方向为y轴正方向，水平向即为x轴。应该将什么力正交分解到坐标轴方向？3. 在y轴方向上，物体有加速度，F合=ma怎样用到这个方向上？4. 上一方程列出后发现方程数不够。则思考在x轴方向中物体有没有加速度，x轴方向上各力可列出怎样的方程？ 例3 如图2，水平面上A、B两个物体的质量分别为m1和m2，与水平面间的动摩擦因数均相同，A、B分别在水平力F1和F2的作用下，一起向右滑动。求A、B间的相互作用力。 （思路）1. 先以A、B作为一个整体来研究，对它用牛顿第二定律可求出运
7、动加速度。但在F合=ma方程中，是否出现A、B间的相互作用力？ 2. 为了求A、B间相互作用力，需将此力转化为“外力”，这就需要隔离A为新的研究对象。隔离B是否可行？ 假如一上来就先想到隔离A排出一个方程，发觉方程数不够时，再想到隔离B再列一个方程，解联列方程也能得解。但要注意B对A的力和A对B的力之间的关系。 例4 如图3，质量m=60kg的人站在质量M=50kg的平台P上，问人要用多大的力竖直向下拉细绳，才能使平台与人一起以2m/s2的加速度上升？此时人对平台的压力是多大？（细绳与滑轮间摩擦不计、细绳与滑轮质量不计，g取10m/s2） （思路）1. 跨过光滑滑轮不计质量的绳上的拉力处处一样
8、。 2. 因为人与平台有相同的加速度，可将它们作为一个整体加以研究，注意分析此整体所受的全部外力。此时人对平台的压力要不要考虑在内？3. 为求人对平台的压力该如何处理？可有几个处理方法？ 例5 如图4所示，用水平恒力F推物块A在光滑水平面向左运动时，小木块B恰好紧贴A而不下滑。若A的质量为M，B的质量为m,B与A之间动摩擦因数为u，则力F有多大？ （思路）1. 按题意B与A相对静止，有共同加速度，将它们看作一个整体可排出一个方程。2. 发现方程不够不能求解F时，想想再隔离B列一个方程如何？3. 未知数增加了，方程又不够，看看，对B而言，还可贡献什么方程？4. 最后请注意应用公式f=uN计算摩擦
9、力，全部问题便解决了。 四、巩固练习 1升降机顶上挂着一弹簧，弹簧下面挂一砝码，当升降机以2ms2的加速度减速上升时，弹簧伸长了4cm。试求当升降机以1m/s2的加速度加速下降时，弹簧将伸长多少（g取10m/s2） 2. 电梯重900N，上升时速度和时间的函数关系如图5所示，求悬挂电梯的钢索在各段运动性质不同的时间内的拉力。（g=10m/s2） 3某人在以a=g/2加速上升的升降机中，最多能举起质量为90kg的重物，那么他在平地上最多能举起质量为多大的重物？若在以a=g/4减速下降的升降机中，此人最多能举起质量为多大的重物？ 4气球连同吊篮竖直下降的加速度为a，而气球与吊篮的总质量为M。为了使
10、气球不再往下掉，并且反以大小也等于a的加速度竖直向上升起，应该将质量多少大的物体从吊篮中抛掉？ 5如图6，在光滑水平面上放着6块质量相同的滑块，在水平推力F作用下一起向右运动，求第2块和第3块滑块之间相互作用力的大小。 6两个用细绳连着的木块A和B放在水平桌面上如图7，mA=1.5kg，mB=1kg，加在B上的水平拉力F=10N。桌面与木块间的动摩擦因数都为u=0.2，求木块的加速度和绳所受的张力分别多大？（g=10m/s2） 7如图8，在光滑水平面上放着一个斜面，其倾角为，质量为M，表面光滑。在斜面上放着一个质量为m的小球，当斜面受到水平向左的推力F作用时，小球恰能在斜面上与斜面保持相对静止
11、。试求推力F的大小。 8如图9，A、B两物体用一根能够承受最大拉力为75N的细绳相连，已知mA=4kg, mB=6kg。今用竖直向上的拉力F将它们拉起。试求能将A、B拉起，又不会使细绳断裂时拉力F的取值范围。（g取10m/s2） 9如图10，质量是20kg的长竹杆一端用绳竖直吊着，质量是60kg的人以4m/s2的加速度抱紧竹竿匀加速下滑，求：1. 人与竹竿间的摩擦力；2. 悬吊竹竿的绳受的拉力。（g取10m/s2） 10如图11，用细绳将两个相同的小球挂起，球的质量均为4kg，BO=CO，且BOC=74，球面光滑，当拉着细绳OA以2m/s2的加速度竖直向上运动时，两球相互作用力为多大？（g取1
12、0m/s2） 五、参考答案 1解：设弹簧倔强系数为k，减速上升时伸长量为x1，加速下降时伸长量为x2。砝码质量为m。 减速上升，加速度a1向下，则 加速下降时，加速度a2向下，则 得到 2解：已知电梯重，则其质量 02s内，匀加速上升，。由，得钢索拉力； 26s内，匀速上升，钢索拉力 610s匀减速上升，方向向下。由得，钢索拉力 3解：设人的举重力为F。 在加速上升的电梯中有，即； 在平地上，人能举起质量为m2的重物，则F=m2g。； 在减速下降的电梯中，能举起质量为m3的重物，则，解得。 4解：设气球受的浮力为Q。 气球加速下降时，有 吊篮中抛掉质量为m的物体，气球浮力仍为Q，此时加速上升，
13、则。 整理得到 5解：设每块滑块的质量为m，对6块滑块这个整体有 。隔离3、4、5、6，作为一个整体有N即为2推3的作用力 6解：以A和B作为整体，其受力如图12。则有，隔离A，其受力如图13。则 7解：由题意，小球与斜面有相同的加速度。隔离小球，其受力如图14。支持力N，重力mg的合力即为产生加速度的外力，即。以小球和斜面为整体时有 8解：能拉起A、B，要求。要细绳不断，绳的拉力。隔离B，受力如图15，则即。以A和B为整体，有，解得。故力F取值范围为。 9解： 以人为研究对象，受力如图16。 以竹竿为研究对象，有， 10解：由题给条件可知。隔离右侧小球，受力如图17。图中。 水平方向上受力平衡，。 竖直方向上有向上加速度，即。 两式相除。 六、附录： 例1 解：设人的举重力为F，则。 电梯以加速度a减速上升时，a方向向下，则对被举物m2有。 电梯以加度a加速上升时，a方向向上，则对被举物m3有。 （讲评）初学物理易犯的毛病是不善于按物理的思想来应用物理规律，象F合=ma的应用，就不习惯按矢量方程的要求来列方程（因为比较抽象），对本题减速上升，常常看到“上升”便想当然用向上的力减向下的力作合力，方程便列为F-m2g=m2a，造成错误。改变日常生活中形成的思维习惯，以物理学的方法思考物理问题，对学好物理有重要意义。 例2 解：物体受力如图18。将力N、f正交
