《高一物理知能巩固课件：4.7.1《共点力的平衡条件 超重和失重》（）ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理知能巩固课件：4.7.1《共点力的平衡条件 超重和失重》（）ppt（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.1.我们常见的物体的运动状态有哪些种类？我们常见的物体的运动状态有哪些种类？提示：提示：我们常见的运动有直线运动和曲线运动，直线运动我们常见的运动有直线运动和曲线运动，直线运动又分为变速直线运动和匀速直线运动，最常见的是物体处又分为变速直线运动和匀速直线运动，最常见的是物体处于静止状态于静止状态. .2.2.如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何？如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何？提示：提示：如果物体处于平衡状态，物体将做匀速直线运动或如果物体处于平衡状态，物体将做匀速直线运动或静止，这要视物体的初速度情况而定静止，这要视物体的初速度情况而定. .3.3.探究分析共点力作用时二力
2、平衡探究分析共点力作用时二力平衡, ,三力平衡三力平衡,n,n个力平衡的个力平衡的平衡条件？平衡条件？提示：提示：(1)(1)物体受两个力作用而平衡时，这两个力等大反向；物体受两个力作用而平衡时，这两个力等大反向；(2)(2)物体受三个力作用而平衡时，任意两个力的合力与第三物体受三个力作用而平衡时，任意两个力的合力与第三个力等大反向；个力等大反向；(3)(3)物体受到物体受到n n个共点力作用而平衡时个共点力作用而平衡时, ,其中任意其中任意(n-1)(n-1)个力个力的合力必与第的合力必与第n n个力等大反向个力等大反向. .4.4.在老师的指导下分析、解答教材在老师的指导下分析、解答教材P
3、88P88例题例题1 1，试总结应用，试总结应用共点力作用下的平衡条件解决问题的步骤？共点力作用下的平衡条件解决问题的步骤？提示：提示：(1)(1)根据问题的要求和计算方便，恰当地选择研究对根据问题的要求和计算方便，恰当地选择研究对象象. .所谓所谓“恰当恰当”，就是要使题目中给定的已知条件和待求，就是要使题目中给定的已知条件和待求的未知量，能够通过这个研究对象的平衡条件尽量联系起的未知量，能够通过这个研究对象的平衡条件尽量联系起来来. .(2)(2)对研究对象进行受力分析，画出受力分析示意图对研究对象进行受力分析，画出受力分析示意图. .(3)(3)通过通过“平衡条件平衡条件”，找出各个力之
4、间的关系，把已知量，找出各个力之间的关系，把已知量和未知量联系起来和未知量联系起来. .(4)(4)列方程求解，必要时对解进行讨论列方程求解，必要时对解进行讨论. .共点力平衡条件的应用共点力平衡条件的应用(1)(1)用正交分解法分析物体的平衡问题用正交分解法分析物体的平衡问题. .分析物体的受力情况，画出受力示意图分析物体的受力情况，画出受力示意图. .建立直角坐标系，坐标系的原点建立在力的交点上，并建立直角坐标系，坐标系的原点建立在力的交点上，并且使尽量多的力与坐标轴重合且使尽量多的力与坐标轴重合. .分别沿分别沿x x、y y轴方向列出平衡方程，即轴方向列出平衡方程，即F Fx x=0=
5、0，F Fy y=0=0，解平衡，解平衡方程方程. .(2)(2)多种方法处理三力平衡问题多种方法处理三力平衡问题合成与分解法：即把其中的两个力合成为一个力，则第合成与分解法：即把其中的两个力合成为一个力，则第三个力与该力必等大反向，或者把其中一个力沿另外两个三个力与该力必等大反向，或者把其中一个力沿另外两个力的方向分解，从而转化为两个二力平衡问题力的方向分解，从而转化为两个二力平衡问题. .相似法：三力平衡时若三力不共线，则可首尾相连组成相似法：三力平衡时若三力不共线，则可首尾相连组成一个封闭的力三角形，若与某一几何三角形相似，就可以一个封闭的力三角形，若与某一几何三角形相似，就可以借助比例
6、由几何关系分析或计算力借助比例由几何关系分析或计算力. .共点力的平衡条件共点力的平衡条件1.1.平衡状态平衡状态. .2.2.平衡条件平衡条件. .例题例题1 1解：对解：对O O点进行受力分析，如图所示点进行受力分析，如图所示根据共点力平衡条件可列方程：根据共点力平衡条件可列方程：F F2 2-F-F1 1cos=0 Fcos=0 F1 1sin-Fsin-F3 3=0=0解得：解得：典例典例1 1 如图所示，斜面的倾角为如图所示，斜面的倾角为3737，其上放一物体，拉力其上放一物体，拉力F F的方向平行于的方向平行于斜面向上，当斜面向上，当F F1 1=25 N=25 N时，物体能够时，
7、物体能够沿着斜面匀速向上滑动，当沿着斜面匀速向上滑动，当F F2 2=20 N=20 N时，物体沿着斜面匀速向下滑动，求物体与斜面间的动摩时，物体沿着斜面匀速向下滑动，求物体与斜面间的动摩擦因数擦因数. .解答本题时要把握以下三点：解答本题时要把握以下三点：(1)(1)物体沿斜面向上或向下滑动时，明确摩擦力的方向物体沿斜面向上或向下滑动时，明确摩擦力的方向. .(2)(2)可沿斜面和垂直于斜面方向建立坐标系可沿斜面和垂直于斜面方向建立坐标系. .(3)(3)列出列出x x、y y方向的平衡方程方向的平衡方程. .【规范解答规范解答】当物体沿着斜面向上滑动时当物体沿着斜面向上滑动时当物体沿着斜面
8、向下滑动时当物体沿着斜面向下滑动时代入数据，解得代入数据，解得 . .1.1.在家用测体重的台秤上做超重与失重的实验在家用测体重的台秤上做超重与失重的实验. .先站着不动，读出台秤的示数；接着突然下蹲，先站着不动，读出台秤的示数；接着突然下蹲，观察开始下蹲时台秤的示数变化；再观察下蹲观察开始下蹲时台秤的示数变化；再观察下蹲结束时台秤的示数变化结束时台秤的示数变化. .由于整个过程时间很短，由于整个过程时间很短，要仔细观察并多做几次，并说明为什么会出现要仔细观察并多做几次，并说明为什么会出现这种情况这种情况. .秤的示数变化是因为你的重力发生变秤的示数变化是因为你的重力发生变化了吗？化了吗？提示
9、：提示：经过观察我们会发现，在开始下蹲时，台秤的示数经过观察我们会发现，在开始下蹲时，台秤的示数会突然变小；而在下蹲将要结束前，台秤的示数又会突然会突然变小；而在下蹲将要结束前，台秤的示数又会突然变大变大. .台秤的示数变小或变大，并不是因为我们自己的重力台秤的示数变小或变大，并不是因为我们自己的重力发生变化，而是由于我们在下蹲过程中具有向上或向下的发生变化，而是由于我们在下蹲过程中具有向上或向下的加速度，使人对台秤的压力大于或小于自己的重力加速度，使人对台秤的压力大于或小于自己的重力. .2.2.我们常听说宇航员在太空中处于完全失我们常听说宇航员在太空中处于完全失重状态，是说宇航员在太空中不
10、受重力的重状态，是说宇航员在太空中不受重力的作用吗？作用吗？提示：提示：宇航员在太空中处于完全失重状态，宇航员在太空中处于完全失重状态，是指他不会对与他接触的物体产生正压力是指他不会对与他接触的物体产生正压力的作用，但是他仍然受重力的作用，并且重力就是他受到的作用，但是他仍然受重力的作用，并且重力就是他受到的合外力的合外力. .3.3.试讨论回答：发生超重时物体的重力变化了吗？发生超重时试讨论回答：发生超重时物体的重力变化了吗？发生超重时物体可能怎样运动？列出超重时支持力物体可能怎样运动？列出超重时支持力( (或拉力或拉力) )大小的表达式大小的表达式. .提示：提示：(1)(1)当物体具有向
11、上的加速度时，物体对支持物的压力当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力( (或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力) )大于物体本身重力的现象称为超重，物体大于物体本身重力的现象称为超重，物体的重力并没有发生变化的重力并没有发生变化. .(2)(2)发生超重时物体可能有两种运动情形：发生超重时物体可能有两种运动情形：系统向上做加速系统向上做加速运动；运动；系统向下做减速运动系统向下做减速运动. .这两种情况中，加速度的方向这两种情况中，加速度的方向均向上均向上. .(3)(3)根据牛顿第二定律，发生超重时：物体所受支持力根据牛顿第二定律，发生超重时：物体所受支持力( (或拉力或拉力)F=mg+
12、ma.)F=mg+ma.4.4.试讨论回答：发生失重时物体的重力减小了吗？发生失重时试讨论回答：发生失重时物体的重力减小了吗？发生失重时物体可能怎样运动？列出失重时支持力物体可能怎样运动？列出失重时支持力( (或拉力或拉力) )大小的表达式大小的表达式. .提示：提示：(1)(1)当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力( (或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力) )小于物体本身重力的现象称为失重小于物体本身重力的现象称为失重. .物体物体的重力并没有减小的重力并没有减小. .(2) (2) 物体可能有两种运动情形：物体可能有两种运动情形：系统向上做
13、减速运动；系统向上做减速运动；系系统向下做加速运动统向下做加速运动. .这两种情况中，加速度的方向均向下这两种情况中，加速度的方向均向下. .(3)(3)根据牛顿第二定律，发生失重时，物体所受支持力根据牛顿第二定律，发生失重时，物体所受支持力( (或拉力或拉力)F=mg-ma.)F=mg-ma.处理超重和失重问题的基本思路处理超重和失重问题的基本思路超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续，解超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续，解题时仍应抓住联系力和运动的桥梁题时仍应抓住联系力和运动的桥梁加速度加速度. .(1)(1)确定研究对象；确定研究对象；(2)(2)把研究对象从物体系
14、中隔离出来，对其进行受力分析，把研究对象从物体系中隔离出来，对其进行受力分析，并画出受力示意图；并画出受力示意图；(3)(3)选取正方向，分析物体的运动情况，明确加速度的方向；选取正方向，分析物体的运动情况，明确加速度的方向；(4)(4)根据牛顿运动定律和运动学公式列方程；根据牛顿运动定律和运动学公式列方程；(5)(5)解方程，求出所需要的结果解方程，求出所需要的结果. . 【知识归纳知识归纳】典例典例2 (20112 (2011石家庄高一检测石家庄高一检测) )某某实验小组利用实验小组利用DISDIS系统观察超重和系统观察超重和失重现象失重现象. .他们在电梯内做实验他们在电梯内做实验. .
15、在在电梯的地板上放置一个压力传感器电梯的地板上放置一个压力传感器. .在传感器上放一个重为在传感器上放一个重为20 N20 N的物块的物块. .实验中计算机显示出传实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图象感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图象. .根据图象根据图象分析得出的结论中正确的是分析得出的结论中正确的是( )( )A.A.从时刻从时刻t t1 1到到t t2 2物块处于失重状态物块处于失重状态B.B.从时刻从时刻t t3 3到到t t4 4物块处于失重状态物块处于失重状态C.C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，电梯可能开始停在低楼层，先加速向
16、上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层再减速向上，最后停在高楼层D.D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层再减速向下，最后停在低楼层解决此题需要把握以下三点：解决此题需要把握以下三点：(1)(1)判断超、失重现象关键是看加速度方向判断超、失重现象关键是看加速度方向, ,而不是运动方向而不是运动方向. .(2)(2)处于超重状态时，物体可能做向上加速或向下减速运动处于超重状态时，物体可能做向上加速或向下减速运动. . (3)(3)处于失重状态时，物体可能做向下加速或向上减速运动处于失重状态时，物体可
17、能做向下加速或向上减速运动. .【规范解答规范解答】选选B B、C.C.从从F-tF-t图象可以看出图象可以看出0 0t t1 1，F=mgF=mg，电，电梯可能处于静止状态或匀速运动状态；梯可能处于静止状态或匀速运动状态；t t1 1t t2 2 ，FmgFmg，电，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速向下运动；运动或减速向下运动；t t2 2t t3 3 ，F=mgF=mg，可能静止或匀速运，可能静止或匀速运动；动；t t3 3t t4 4 ，FmgFmg，电梯具有向下的加速度，物块处于失，电梯具有向下的加速度，物
18、块处于失重状态，可能做加速向下或减速向上运动重状态，可能做加速向下或减速向上运动. .综上分析可知，综上分析可知，B B、C C正确正确. .1 1我们前面学习了自由落体运动，知道它是加速度大小和我们前面学习了自由落体运动，知道它是加速度大小和方向都不变的运动，请根据牛顿第二定律说明为什么加速方向都不变的运动，请根据牛顿第二定律说明为什么加速度不变呢？度不变呢？提示：提示：做自由落体运动的物体只受重力，根据牛顿第二定做自由落体运动的物体只受重力，根据牛顿第二定律，律，F=mg=maF=mg=ma，所以，所以a=ga=g，因此加速度的大小和方向都不变，因此加速度的大小和方向都不变. .2.2.对
19、于做竖直上抛运动的物体，上升阶段物体做减速运动，对于做竖直上抛运动的物体，上升阶段物体做减速运动，下降阶段做加速运动，那么两个阶段加速度相同吗？下降阶段做加速运动，那么两个阶段加速度相同吗？提示：提示：相同相同. .尽管两个阶段一个是减速过程，一个是加速过尽管两个阶段一个是减速过程，一个是加速过程，但两个阶段的加速度都是重力加速度，大小和方向都程，但两个阶段的加速度都是重力加速度，大小和方向都相同相同. .竖直上抛运动的处理方法竖直上抛运动的处理方法(1)(1)分段法：上升过程是分段法：上升过程是a=ga=g的匀减速直线运动，下落阶段的匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动是自由落体运动. .
20、(2)(2)整体法：将全过程看做是初速度为整体法：将全过程看做是初速度为v v0 0，加速度是，加速度是-g-g的匀的匀变速直线运动，但必须注意方程的矢量性变速直线运动，但必须注意方程的矢量性. .习惯上取习惯上取v v0 0的方向为正方向，则的方向为正方向，则v v0 0时正在上升，时正在上升，v v0 0时正时正在下降；在下降；h h为正时物体在抛出点的上方，为正时物体在抛出点的上方，h h为负时物体在抛为负时物体在抛出点的下方出点的下方. .典例典例3 3 跳起摸高是现今学生常进行的一项活动，小明同学跳起摸高是现今学生常进行的一项活动，小明同学身高身高1.8 m1.8 m，质量，质量65
21、 kg65 kg，站立举手达到，站立举手达到2.2 m2.2 m高，他用力蹬高，他用力蹬地，经地，经0.45 s0.45 s竖直离地跳起，设他蹬地的力大小恒为竖直离地跳起，设他蹬地的力大小恒为1 060 N1 060 N，则他跳起可摸到的高度为多少，则他跳起可摸到的高度为多少?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2，结，结果保留一位有效数字果保留一位有效数字) )解答本题时要把握以下三点：解答本题时要把握以下三点：(1)(1)此题属于已知受力求运动情况的题型此题属于已知受力求运动情况的题型. .(2)(2)解题关键是把生活实际现象转变成物理过程解题关键是把生活实际现象转变成物理过程. .
22、(3)(3)进行受力分析由牛顿第二定律求出加速度进行受力分析由牛顿第二定律求出加速度a.a.【规范解答规范解答】人要起跳，先是重心下降，用脚蹬地后重心人要起跳，先是重心下降，用脚蹬地后重心上升在蹬地过程中人受到的力为重力和地面给人的支持上升在蹬地过程中人受到的力为重力和地面给人的支持力力( (大小等于人蹬地的力大小等于人蹬地的力) )由牛顿运动定律得：由牛顿运动定律得：F-mgF-mgmama，得加速度，得加速度a=6.3 m/sa=6.3 m/s2 2. .由由v vat=6.3at=6.30.45 m/s0.45 m/s2.8 m/s2.8 m/s即为人离开地时的初速度即为人离开地时的初速
23、度离地后人做竖直上抛运动，其重心上升高度离地后人做竖直上抛运动，其重心上升高度故其跳起可摸到的高度故其跳起可摸到的高度H H2.2 m+0.4 m2.2 m+0.4 m2.6 m2.6 m答案：答案：2.6 m2.6 m典例典例4 4 美国密执安大学美国密执安大学5 5名学习航空航天技术的大学生搭乘名学习航空航天技术的大学生搭乘NASANASA的飞艇参加了的飞艇参加了“微重力学生飞行计划微重力学生飞行计划”. .飞行员将飞艇飞行员将飞艇开到开到6 000 m6 000 m的高空后，让其由静止下落，以模拟一种微重的高空后，让其由静止下落，以模拟一种微重力的环境力的环境. .下落过程中飞艇所受空气
24、阻力为其重力的下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.040.04倍倍. .这样，可以获得持续约这样，可以获得持续约25 s25 s之久的失重力影响的实验之久的失重力影响的实验. .紧接紧接着，飞艇又做匀减速运动着，飞艇又做匀减速运动. .若飞艇离地面的高度不得低于若飞艇离地面的高度不得低于500 m500 m，重力加速度，重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2，试求：，试求：(1)(1)飞艇在飞艇在25 s25 s内下落的高度；内下落的高度；(2)(2)在飞艇后来的减速过程中，大学生们对座位的压力是重在飞艇后来的减速过程中，大学生们对座位的压力是重力的多少倍？力的多少倍？ 【思路
25、点拨思路点拨】解答本题时要把握以下三点：解答本题时要把握以下三点：(1)(1)要分清各个过程对应的已知量要分清各个过程对应的已知量. .(2)(2)要能结合超重、失重分析受力要能结合超重、失重分析受力. .(3)(3)要能熟练使用运动学公式要能熟练使用运动学公式. .【规范解答规范解答】(1)(1)对飞艇进行受力分析，由牛顿第二定律可对飞艇进行受力分析，由牛顿第二定律可得：得： mgmgF Ff fmama1 1由运动学规律由运动学规律所以在所以在25 s25 s内飞艇下落的高度为内飞艇下落的高度为 H=3 000 mH=3 000 m(2)(2)减速过程中，飞艇要下降减速过程中，飞艇要下降h
26、=Hh=H0 0H-500 m=2 500 mH-500 m=2 500 m后速后速度减为零度减为零. .减速阶段的初速度为减速阶段的初速度为 v=av=a1 1t=240 m/st=240 m/s由运动学规律由运动学规律h=vh=v2 2/2a/2a2 2，得，得对人进行受力分析对人进行受力分析, ,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F FN Nmg=mamg=ma2 2由以上各式得由以上各式得F FN N=2.2mg=2.2mg由牛顿第三定律得，人对座椅的压力为其重力的由牛顿第三定律得，人对座椅的压力为其重力的2.22.2倍倍. .答案：答案：(1)3 000 m (2)2.2(1)3 00
27、0 m (2)2.2倍倍1 1物体在共点力作用下，下列说法中正确的是物体在共点力作用下，下列说法中正确的是( )( )A A物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态态B B物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C C物体所受合力为零，就一定处于平衡状态物体所受合力为零，就一定处于平衡状态D D物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态【解析解析】选选C.C.处于平衡状态的物体，从运动形式上来看是处于平衡状态的物体，从运动形式上来看是处于静止或匀速直线
28、运动状态，从受力上来看，物体所受处于静止或匀速直线运动状态，从受力上来看，物体所受合力为零某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，合力为零某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定处于平衡状态，故不一定处于平衡状态，A A错；物体相对于另一物体静止时，错；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故B B错；错；C C选项符选项符合平衡条件，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力合平衡条件，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为
29、零，故不是平衡状态，不为零，故不是平衡状态，D D错错2.2.下面关于超重与失重的判断正确的是下面关于超重与失重的判断正确的是( )( )A.A.物体做变速运动时，必处于超重或失重状态物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B.B.物体向下运动时，必处于失重状态物体向下运动时，必处于失重状态C.C.做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态D.D.物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态【解析解析】选选C C、D.D.判断物体是否处于超重或失重状态，就是判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向上的加速度看物体有没有
30、竖直方向上的加速度. .若物体的加速度向下，若物体的加速度向下，则处于失重状态则处于失重状态. .若物体的加速度向上，则处于超重状态若物体的加速度向上，则处于超重状态. .A A、B B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重现象失重现象.D.D项物体的加速度斜向下，有竖直向下的分量，项物体的加速度斜向下，有竖直向下的分量，故处于失重状态，故处于失重状态，C C项中项中a=ga=g，且加速度方向向下，故处于，且加速度方向向下，故处于完全失重状态完全失重状态. .3.(20113.(2011连云港高一检测连云港高一检测) )关于超重和失重，
31、下列说法正关于超重和失重，下列说法正确的是确的是( )( )A.A.物体处于超重状态时，是指物体的重力增大了物体处于超重状态时，是指物体的重力增大了B.B.物体处于失重状态时，是指物体的物体处于失重状态时，是指物体的“视重视重”减小了减小了C.C.物体在完全失重的条件下，对支持它的支承面压力为零物体在完全失重的条件下，对支持它的支承面压力为零D.D.物体处于完全失重时，地球对它的引力消失了物体处于完全失重时，地球对它的引力消失了【解析解析】选选B B、C.(1)C.(1)所谓所谓“超重超重”和和“失重失重”，并非是指物，并非是指物体在同一位置的重力变大或变小，而是物体的体在同一位置的重力变大或
32、变小，而是物体的“视重视重”变大变大或变小了，所谓或变小了，所谓“视重视重”是指人由弹簧测力计等量具上看到是指人由弹簧测力计等量具上看到的读数，实际上物体所受的万有引力、重力并未改变的读数，实际上物体所受的万有引力、重力并未改变. .(2)(2)“完全失重完全失重”是一种视重等于零的现象，物体处于完全失是一种视重等于零的现象，物体处于完全失重时，对水平支承面的压力或对竖直悬绳的拉力等于零重时，对水平支承面的压力或对竖直悬绳的拉力等于零. .(3)(3)物体处于超重状态时，物体处于超重状态时，“视重视重”大于实重大于实重( (即物体的重即物体的重力力) )；处于失重状态时，；处于失重状态时，“视
33、重视重”小于实重，处于完全失重状小于实重，处于完全失重状态时，态时，“视重视重”等于零等于零. .4.4.气球以气球以10 m/s10 m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经物体，经17 s17 s到达地面到达地面. .求物体刚脱离气球时气球的高求物体刚脱离气球时气球的高度度.(g.(g取取10 m/s10 m/s2 2) )【解析解析】可将物体的运动过程视为匀变速直线运动可将物体的运动过程视为匀变速直线运动. .根据题根据题意画出运动草图如图所示意画出运动草图如图所示. .规定向下方向为正，则规定向下方向为正，则v v0 0=-10 m/s=-
34、10 m/s，g=10 m/sg=10 m/s2 2，据，据 ，有，有 h=(-10h=(-1017+ 17+ 101017172 2) m=1 275 m) m=1 275 m所以物体刚脱离气球时离地所以物体刚脱离气球时离地1 275 m.1 275 m.答案：答案：1 275 m1 275 m5 5(2011(2011日照高一检测日照高一检测) )如图所示，质量为如图所示，质量为M M的直角三棱的直角三棱柱柱A A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面倾角为为.质量为质量为m m的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间，的光滑球放在三棱柱和
35、光滑竖直墙壁之间，A A和和B B都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力都处于静止状态，求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少？各为多少？【解析解析】选取选取A A和和B B整体为研究对象，它受到重力整体为研究对象，它受到重力(M+m)g(M+m)g，地面支持力地面支持力F FN N，墙壁的弹力，墙壁的弹力F F和地面的静摩擦力和地面的静摩擦力F Ff f的作用的作用( (如如图甲所示图甲所示) )而处于平衡状态而处于平衡状态. .根据平衡条件有：根据平衡条件有：F FN N =(M+m)g,F=F =(M+m)g,F=Ff f 再以再以B B为研究对象，它受到重力为研究对象，它受到重
36、力mgmg，三棱柱对它的支持力，三棱柱对它的支持力F FB B，墙壁对它的弹力，墙壁对它的弹力F F的作用的作用( (如图乙所示如图乙所示) )而处于平衡状态，而处于平衡状态，根据平衡条件有：根据平衡条件有：F FB Bcos=mg ,Fcos=mg ,FB Bsin=F sin=F 解得解得 F=mgtan ,F=mgtan ,所以所以F Ff f=F=mgtan =F=mgtan 答案：答案：(M+m)g mgtan(M+m)g mgtan一、选择题一、选择题( (本题共本题共6 6小题，每小题小题，每小题5 5分，共分，共30 30 分分) )1 1很多摩天大楼的楼顶可以起降直升飞机，下
37、列说法正确很多摩天大楼的楼顶可以起降直升飞机，下列说法正确的是的是( )( )A A直升飞机降落静止后，大楼受到的合力要变大直升飞机降落静止后，大楼受到的合力要变大B B直升飞机起飞时，大楼受到直升飞机的压力最大直升飞机起飞时，大楼受到直升飞机的压力最大C C直升飞机停在楼顶时，大楼受到直升飞机的压力最大直升飞机停在楼顶时，大楼受到直升飞机的压力最大D D直升飞机降落时，大楼受到直升飞机的压力最大直升飞机降落时，大楼受到直升飞机的压力最大【解析解析】选选C.C.大楼始终处于静止状态，受到的合力为零，大楼始终处于静止状态，受到的合力为零，A A项错误直升飞机起飞、降落时，直升飞机受到空气向上项错
38、误直升飞机起飞、降落时，直升飞机受到空气向上的力，对大楼的压力小于自身的重力；而直升飞机停在楼的力，对大楼的压力小于自身的重力；而直升飞机停在楼顶时，对大楼的压力等于自身的重力顶时，对大楼的压力等于自身的重力B B、D D项错误，项错误，C C项正项正确确2.2.一杂技演员，用一只手抛球、接球他每隔一杂技演员，用一只手抛球、接球他每隔0.40 s0.40 s抛出抛出一球，接到球便立即把球抛出已知除正在抛、接球的时一球，接到球便立即把球抛出已知除正在抛、接球的时刻外，空中总有刻外，空中总有4 4个球将球的运动近似看做是竖直方向的个球将球的运动近似看做是竖直方向的运动，球到达的最大高度是运动，球到
39、达的最大高度是( (高度从抛球点算起，取高度从抛球点算起，取g=10 m/sg=10 m/s2 2)( )( )A A1.6 m B.2.4 m C.3.2 m D.4.0 m1.6 m B.2.4 m C.3.2 m D.4.0 m【解析解析】选选C. C. 空中总有空中总有4 4个球，每两个相邻的球间的时间个球，每两个相邻的球间的时间间隔为间隔为0.40 s0.40 s，则每个球的往返时间为，则每个球的往返时间为1.60 s1.60 s，即上升阶，即上升阶段时间为段时间为0.80 s0.80 s，根据竖直上抛运动规律可知，上升和下，根据竖直上抛运动规律可知，上升和下落时间对称，故球达到的最
40、大高度为：落时间对称，故球达到的最大高度为： 选选C.C.3 3(2011(2011西安高一检测西安高一检测) )如图所示，一个盛水的容器底部如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器有一小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述运动中始终保持平动，且忽略空气阻力，则在下述运动中始终保持平动，且忽略空气阻力，则( )( )A A容器自由下落时，小孔向下漏水容器自由下落时，小孔向下漏水B B将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水容器向下运动时，小孔不向下漏水C C
41、将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D D将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水【解析解析】选选D.D.将容器抛出后，容器和容器中的水处于完全将容器抛出后，容器和容器中的水处于完全失重状态，液面下任何一点的压强都等于失重状态，液面下任何一点的压强都等于0 0，小孔不会向下，小孔不会向下漏水漏水4.4.如图所示，在俄罗斯首都莫斯科如图所示，在俄罗斯首都莫斯科加加林阿特拉斯宇航中心，中国游加加林阿特拉斯宇航中心，中国游客登上俄罗斯客登上俄罗斯IL-76-MDKIL-76-MDK飞机，在飞机，在飞机机舱内完
42、全失重的状态下体验飞机机舱内完全失重的状态下体验空中飞人的乐趣空中飞人的乐趣. .在不考虑空气阻在不考虑空气阻力的情况下，下列说法正确的是力的情况下，下列说法正确的是( )( )A.A.飞机一定做自由落体运动飞机一定做自由落体运动B.B.飞机的加速度一定为飞机的加速度一定为g g，且方向一定竖直向下，且方向一定竖直向下C.C.飞机有可能处于平衡状态飞机有可能处于平衡状态D.D.人相对于飞机静止，处于平衡状态人相对于飞机静止，处于平衡状态【解析解析】选选B.B.飞机处于完全失重状态，只受重力，加速度飞机处于完全失重状态，只受重力，加速度为重力加速度，为重力加速度，B B对对. .物体只受重力的运
43、动，不一定是自由物体只受重力的运动，不一定是自由落体运动，落体运动，A A错错. .飞机和人受重力，合力不为零，不处于平飞机和人受重力，合力不为零，不处于平衡状态，衡状态，C C、D D错错. .5 5 (2011(2011佛山高一检测佛山高一检测) )下列关于姚明起下列关于姚明起跳扣篮时蹬地和离开地面上升两过程的说法跳扣篮时蹬地和离开地面上升两过程的说法中正确的是中正确的是( (设蹬地的力为恒力设蹬地的力为恒力)( )( )A A两个过程姚明都处于超重状态两个过程姚明都处于超重状态B B两个过程姚明都处于失重状态两个过程姚明都处于失重状态C C离开地面上升的姚明处于完全失重状态离开地面上升的
44、姚明处于完全失重状态D D前者为超重，后者不超重也不失重前者为超重，后者不超重也不失重【解析解析】选选C.C.姚明起跳蹬地过程，加速度方向竖直向上是姚明起跳蹬地过程，加速度方向竖直向上是超重状态；离开地面上升过程，姚明只受重力作用处于完超重状态；离开地面上升过程，姚明只受重力作用处于完全失重状态，故选项全失重状态，故选项C C正确，正确，A A、B B、D D错误错误. .6.(20106.(2010海南高考海南高考) )如图，木箱内有一如图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶
45、上若在某一段时间内，物块对在箱顶上若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为箱的运动状态可能为( )( )A A加速下降加速下降 B B加速上升加速上升C C减速上升减速上升 D D减速下降减速下降【解析解析】选选B B、D.D.木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，合外力到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，合外力的方向向上，表明系统有向上的加速度，是超重，可能是的方向向上，表明系统有向上的加速度，是超重，可能是加速上升，也可能是减速下降，加
46、速上升，也可能是减速下降，B B、D D正确正确. .二、非选择题二、非选择题( (本题共本题共2 2小题，共小题，共2020分，要有必要的文字叙分，要有必要的文字叙述述) )7 7(8(8分分) )有一小甲虫，在半径为有一小甲虫，在半径为r r的半球碗中向上爬，设虫的半球碗中向上爬，设虫足与碗壁间的动摩擦因数为足与碗壁间的动摩擦因数为=0.75.=0.75.试问它能爬到的最高试问它能爬到的最高点离碗底多高？点离碗底多高？【解析解析】如图所示，如图所示，F Ff fmgcos mgcos 由受力平衡知由受力平衡知F Ff fmgsin mgsin 由由式解得式解得3737所以小甲虫离碗底的高度
47、为所以小甲虫离碗底的高度为h hr rrcos37rcos370.2r.0.2r.答案：答案：0.2r0.2r8 8(12(12分分) )一位同学的家住在一座一位同学的家住在一座2525层的高楼内，他每天乘层的高楼内，他每天乘电梯上楼，随着所学物理知识的增多，有一天他突然想电梯上楼，随着所学物理知识的增多，有一天他突然想到，能否用所学物理知识较为准确地测出这座楼的高度到，能否用所学物理知识较为准确地测出这座楼的高度呢？在以后的一段时间内他进行了多次实验测量，呢？在以后的一段时间内他进行了多次实验测量，经过仔细观察和反复测量，他发现经过仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示电
48、梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼的高用台秤、重物和停表测量这座楼的高度他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电度他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，层在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如表所示但由于记录的数据如表所示但由于0 03.0 s 3.0 s 段的时间太短，他段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设
49、在每个时间段内没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度台秤的示数都是稳定的，重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. .(1)(1)电梯在电梯在0 03.0 s3.0 s时间段内台秤的示数应该是多少？时间段内台秤的示数应该是多少？(2)(2)根据测量的数据计算该楼每一层的平均高度根据测量的数据计算该楼每一层的平均高度【解析解析】(1)(1)电梯启动前，台秤示数为电梯启动前，台秤示数为5.0 kg5.0 kg，则物体重力，则物体重力G Gmgmg50 N50 N由于表中各段时间内台秤的示数恒定，所以在时间由于表中各段时间内台秤的示数恒定，所以
50、在时间t t1 1(0(03.0 s)3.0 s)内，物体做匀加速运动，在时间内，物体做匀加速运动，在时间t t2 2(3.0 s(3.0 s13.0 s)13.0 s)内物体做匀速直线运动，在时间内物体做匀速直线运动，在时间t t3 3(13.0 s(13.0 s19.0 s)19.0 s)内物内物体做匀减速直线运动体做匀减速直线运动.19.0 s.19.0 s末速度减为零末速度减为零在在13.0 s13.0 s19.0 s19.0 s内，物体所受的支持力内，物体所受的支持力F FN3N346 N46 N，根据，根据牛顿第二定律牛顿第二定律得在时间得在时间t t3 3内物体的加速度内物体的加
51、速度13130 s0 s末物体的速度末物体的速度v v2 2a a3 3t t3 34.8 m/s.4.8 m/s.而由于电梯在而由于电梯在13.0 s13.0 s末的速度与末的速度与3.0 s3.0 s末的速度相同因此末的速度相同因此根据匀变速运动规律，物体在根据匀变速运动规律，物体在0 03.0 s3.0 s内的加速度内的加速度根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律解得：解得： 58 N58 N，即台秤的示数为，即台秤的示数为5.8 kg5.8 kg(2)0(2)03.0 s3.0 s内物体的位移内物体的位移3 30 s0 s13.0 s13.0 s内物体的位移内物体的位移x x2 2v v2
52、2t t2 248 m48 m13130 s0 s19.0 s19.0 s内物体的位移内物体的位移则电梯上升的总高度则电梯上升的总高度( (实际为实际为2424层的总高度层的总高度) )为为x xx x1 1x x2 2x x3 369.6 m69.6 m平均每层楼高平均每层楼高 . .答案：答案：(1)5.8 kg (2)2.9 m(1)5.8 kg (2)2.9 m 【规律方法规律方法】超重与失重的理解及应用超重与失重的理解及应用(1)(1)超重和失重不是重力本身变了，而是物体对竖直悬绳的超重和失重不是重力本身变了，而是物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持面的压力的变化，若弹力大于重力是超拉力
53、或对水平支持面的压力的变化，若弹力大于重力是超重，反之是失重重，反之是失重. .(2)(2)由牛顿第二定律可以知道，加速度方向是超、失重判断由牛顿第二定律可以知道，加速度方向是超、失重判断的关键，若加速度方向向上的关键，若加速度方向向上( (包括斜向上包括斜向上) )，物体处于超重，物体处于超重状态；若加速度方向向下状态；若加速度方向向下( (包括斜向下包括斜向下) )，物体处于失重状，物体处于失重状态态. .(3)(3)利用超、失重现象可以依据加速度方向定性地分析弹力利用超、失重现象可以依据加速度方向定性地分析弹力的情况，以避免直接列式计算的繁琐的情况，以避免直接列式计算的繁琐. .(4)(4)对于定量计算问题，要分析物体的受力情况，明确加速对于定量计算问题，要分析物体的受力情况，明确加速度的方向，根据牛顿第二定律列出方程，解出结果并进行度的方向，根据牛顿第二定律列出方程，解出结果并进行讨论讨论. . 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
