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1、第1页 第1页 * 第二讲 牛顿第二定律的应用 超重与失重第2页 第2页 * 走进高考第一关 考点关考点精析一动力学的两类基本问题1.已知物体的1受力情况,求物体的2运动情况.2.已知物体的3运动情况,求物体的4受力情况.两类基本问题中,受力分析是关键,5加速度是解题的枢纽和桥梁第3页 第3页 * 应用牛顿第二定律解决两类动力学基本问题时主要把握:两分析物体的受力分析和运动过程分析,一桥梁物体运动的加速度.第4页 第4页 * 二、超重和失重1.超重:物体由于具有6向上的7加速度,而对支持面的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体自身的重力的现象.2.失重:物体由于具有8向下的9加速度而对支持面的压力
2、(或对悬挂物的拉力)小于物体自身的重力的现象.当a=g时,即物体处于完全失重状态.第5页 第5页 * 考题精练1.不可伸长的轻绳跨过质量不计的滑轮,绳的一端系一质量M=15kg的重物,重物静止于地面上,有一质量m=10kg的猴子从绳的另一端沿绳上爬,如图所示,不计滑轮摩擦,在重物不离开地面条件下,猴子向上爬的最大加速度为(g取10m/s2) ( )第6页 第6页 * A.25m/s2B.5m/s2C.10m/s2 D.15m/s2解析:本题的临界条件为F=Mg,以猴子为研究对象,其受向上的拉力F和mg,由牛顿第二定律可知,F-mg=ma,而F=Mg,故有Mg-mg=ma,所以a=5 m/s2.
3、答案:B第7页 第7页 * 2.(2010广东深圳一模)让钢球从某一高度竖直落下进入液体中,图中表示的是闪光照相机拍摄的钢球在液体中的不同位置.则下列说法正确的是( )A.钢球进入液体中先做加速运动,后做减速运动B.钢球进入液体中先做减速运动,后做加速运动C.钢球在液体中所受到阻力先大于重力,后等于重力D.钢球在液体中所受到阻力先小于重力,后等于重力第8页 第8页 * 解析:由图可知,钢球先做减速运动,后做匀速运动,选项AB均错;由运动情况可知受力情况,故选项C正确,而选项D错误.答案:C第9页 第9页 * 3.(2011山东青州)质量为0.6 kg的物体在水平面上运动,图中的两条斜线分别是物
4、体受水平拉力和不受水平拉力的v-t图象,则( )A.斜线一定是物体受水平拉力时的图象B.斜线一定是物体不受水平拉力时的图象C.水平拉力一定等于0.2 ND.物体所受的摩擦力可能等于0.2 N第10页 第10页 * 解析:本题考查v-t图象的应用受力分析及牛顿第二定律.由图象知a1= m/s2,a2= m/s2,因此存在着两种受力情况:一种是斜线为不受水平拉力的情况,则说明受拉力时拉力与摩擦力同向,则由牛顿第二定律列式可得Ff=ma1,Ff+F=ma2,两式联立可得F=0.2 N,Ff=0.2 N.另一种是斜线为不受拉力的情况,则说明受拉力时拉力与摩擦力反向,由牛顿第二定律可得Ff=ma2,Ff
5、-F=ma1,联立可得Ff=0.4 N,F=0.2 N,因此CD正确.答案:CD第11页 第11页 * 4.(2010福建三明期末)某位同学为了研究超重和失重现象,将重为50 N的物体带到电梯中,并将它放在水平放置的传感器上,电梯由启动到停止的过程中,测得重物的压力随时间变化的图象如图所示.设在t1=2 s和t2=8 s时电梯的速度分别为v1和v2,下列判断正确的是( )A.电梯上升了,v1v2 B.电梯上升了,v2v1C.电梯下降了,v1v2 D.电梯下降了,v2v1第12页 第12页 * 解析:由图象可知,物体先处于超重状态(加速上升或减速下降),考虑到电梯由启动开始,故可以判断电梯加速上
6、升;由压力随时间变化的图象可知其v-t图象如图所示,可知v2v1.答案:B第13页 第13页 * 5.(2010山东潍坊)如图是一种升降电梯的示意图,A为载人箱,B为平衡重物,它们的质量均为M,上下均由跨过滑轮的钢索系住,在电动机的牵引力作用下电梯上下运动.如果电梯中载人的质量为m,匀速上升的速度为v,电梯即将到顶层前关闭电动机,依靠惯性再经时间t停止运动,在不计空气和摩擦阻力的情况下,t为 ( )第14页 第14页 * 解析:本题考查系统的受力分析牛顿第二定律和运动学公式.关闭发动机后对AB及人受力分析,其中B的重力是动力,而A和人的重力为阻力,故由牛顿第二定律得(M+m)g-Mg=(2M+
7、m)a,系统做匀减速运动,根据运动学公式可得0=v-at,两式联立可得D正确.答案:D第15页 第15页 * 解读高考第二关 热点关典例剖析第16页 第16页 * 考点1 已知物体受力情况求运动情况【例1】 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所需要时间是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8)第17页 第17页 * 解析 物体放在传送带上后,开始的阶段,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
8、摩擦力,物体的受力情况如右图所示,物体由静止加速,由牛顿第二定律,得mgsin+mgcos=ma1a1=10(0.6+0.50.8)m/s2=10 m/s2物体加速至与传送带速度相等需要的时间为 t1= s=1 s滑行距离为s,2as=v2第18页 第18页 * 由于a0时,物体已飘起,此时物体所受合力为mg,则由三角形知识可求,拉力F2=第48页 第48页 * 笑对高考第三关 技巧关考技精讲1.如何分析解决两类动力学问题第49页 第49页 * (1)求解这两类问题的思路,可用上面的框图来表示.(2)认真分析题意,明确已知条件和所求量.(3)选取研究对象,作隔离体,所选取的研究对象可以是一个物
9、体,也可以是几个物体组成的系统,同一题目,根据题意和解题需要也可能先后选取不同的研究对象.第50页 第50页 * (4)分析研究对象的受力情况和运动情况.(5)当研究对象所受的外力不在一条直线上时:如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力;如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动方向.(6)求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论. 第51页 第51页 * 2.超重与失重时,重力变化吗?(1)要注意,超重不是重力增加,失重不是重力减少,完全失重不是重力完全消失;在发生超重和失重现象时,物体受的重力依然存在,
10、而且是不变的.(2)在完全失重状态下,平常由重力发生的一切物理现象都会完全消失,比如物体对桌面无压力单摆停止摆动浸在水中的物体不受浮力等.第52页 第52页 * 3.解决连接体问题的常用方法(1) 隔离法:当我们所研究的问题是涉及多个物体组成的系统(或称为连接体)时,从研究方便出发,常常把某个物体从系统中“隔离”出来,作为研究对象,分析受力情况,再利用牛顿第二定律列方程求解.(2)整体法:若系统内(即连接体内)各物体具有相同的加速度时,我们可以把系统中的物体看成一个整体,这个整体的质量等于各物体质量之和,当整体受到的外力已知时,利用牛顿第二定律求出整体的加速度将十分方便.第53页 第53页 *
11、 4.整体法和隔离法的区别与联系(1)整体法和隔离法是相对统一相辅相成的,本来单用隔离法就可以解决连接体问题,但如果这两种方法交叉使用,则处理问题将更为简捷.当系统中各物体具有相同的加速度,要求系统中某两物体间的作用力时,往往先用整体法求出加速度,再用隔离法求出物体间的相互作用力,即先整体,再隔离,隔离时分析受力少的物体.第54页 第54页 * (2)若系统内各物体加速度不同时,一般要隔离分析.(3)若两个物体组成的系统中,其中一个物体处于平衡状态,求系统外力时,用整体法较简捷.第55页 第55页 * 考向精测考向1 超重失重问题1.(2010广东深圳)如图所示,轻质弹簧的上端固定在电梯的天花
12、板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,在电梯运行时,乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小,这一现象表明( )第56页 第56页 * A.电梯一定是在下降B.电梯可能是在上升C.电梯的加速度方向一定是向上D.乘客一定处在失重状态答案:BD第57页 第57页 * 考向2 动力学的两类问题2.(2010辽宁沈阳)在倾斜角为的长斜面上,一带有风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑,滑块(连同风帆)的质量为m,滑块与斜面间的动摩擦因数为,风帆受到的沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比,即Ff=kv.滑块从静止开始沿斜面下滑的v-t图象如图所示,图中的倾斜直线是t=0时刻速度的图线的切线.第58页 第58页 * (1)由图象求滑块下滑的最大加速度和最大速度的大小.(2)若m=2 kg,=37,g=10 m/s2,求出和k的值.第59页 第59页 * 解析:(1)由图象知:vm=2 m/st=0时,加速度a最大am= =3 m/s2.(2)根据牛顿第二定律得mgsin37-mgcos37=mam解得= =0.375达最大速度后,滑块做匀速直线运动,有:mgsin37=mgcos37+kvm解得k= =3 Ns/m.答案:(1)3 m/s2 2 m/s (2)0.375 3 Ns/m
