第二讲 两类动力学问题 超重和失重.pdf
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1、第二讲 两类动力学问题 超重和失重工具必考部分必修1第三章牛顿运动定律乂苏,昌卷他目皙清单工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律一.单位制1.单位制:由基本 单位和 导出 单位一起组成了单位制.基本单位:基本物理量的单位.力学中的基本量有三个,它们 臬 长1家 时间.质量;它们的国际单位分别是参3:三克(2)导出单位:由重丘量根据物理关系推导出来的其他物理量的 单位.工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律2.国际单位制中的基本物理量和基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度1米质量m千克时间t秒电流I安(培)热力学温度T开你文)K物质的量n摩你)mol发光强度I坎(德拉)cd工具必考部
2、分必修1第三章牛顿运动定律二、动力学的两类基本问题1.已知受力情况求运动情况根据牛顿第二定律,已知物体的受力情况,可以求出物体的加速度;再知道物体的初始条件(初位置和初速度),根据 运动学公式,就可以求出物体在任一时刻的速度和位置,也就求 出了物体的运动情况.2.已知物体的运动情况,求物体的受力情况根据物体的运动情况,由 运动学公式可以求出加速度,再根据 牛顿第二定律 可确定物体的合外力,从而求出未知力,或与力相关 的某些量,如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等.工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律三、超重和失重1.超重(1)定义:物体对支持物的压拉或对悬挂物的拉力)大于 物 体 所受重力的情
3、况.(2)产生条件:物体具有向上的加速度.2.失重定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物 体所受重力的情况.(2)产生条件:物体具有向心的加速度.思考“超重就是物 体重力增加了,失重就是物体 重力减小了,完 全失重就是物 体不受重力了 这种说法是否。确,为什么?工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律3.完全失重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于零 的情况称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度&工具必考部分必修1第三章牛顿运动定律加2 精饼精维工具必考部分 必修1第三章 牛顿运动定律.次名师点睛一.对超重和失重的进一步理解1.不论超重、失重或完全失重
4、,物体的重力不变,只是“视重 改变.2.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度 的大小和方向没有关系,下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.运动情况超重.失重视重a=0不超重、不失重F-mga的方向竖直向上超重F-m(g+a)的方向竖直向下F=m(g-a)a=g完全失重F=0工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律3.物体处于超重或失重时的运动情况(1)超重时,物体向上加速或向下减速;(2)失重时,物体向下加速或向上减速.4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定 的,其大小等于网以(特别提醒与(1)物体超重或失重时,加速度方向不一定沿竖直方向,只要加速 度有
5、竖直向上的分量就是超重,加速度有竖直向下的分量就是失重.(2)物体超重或失重时,加速度的大小不一定是恒定的.工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律二、解答两类动力学问题的基本方法及步骤1.分析流程图工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律2.应用牛顿第二定律的解题步骤(1)B月确研究对象.根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的 物体.(2)分析物体的受力情况和运动情况,画好受力分析图,明确物体 的运动性质和运动过程.(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以 加速度方向为某一坐标轴的正方向.(4)求合外力E根据牛顿第二定律歹/列方程求解,必要时还要对结果进行 讨论.工具_必考
6、部分必修1第三章牛顿运动定律i特别提醒委)牛顿第二定律F=在确定”与联横数量关系的同时,也确定 了三个量间的单位关系及及F间的方向关系.(2)应用牛顿第二定律求z时,可以先求尸,再求a,或先求各个力的 加速度,再合成求出合加速度.工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律同学自测期1.关于力学单位制说法中正确的是()A.kg、m/s、N是导出单位B.kg、m、J是基本单位C.在国际单位制中,质量的基本单位是跑,也可以是gD.只有在国际单位制中,牛顿第二定律的表达式才是干=加”解析:在力学单位制中,kg、m、s为基本单位,m/s.J和N均为 导出单位,A、B均不正确;g不是国际单位的基本单位,C不正
7、确;只 有在国际单位制中,尸二而皿中的A才为T,牛顿第二定律的表达式才 是尸=ma,故只有D正确.答案:D工具必考部分必修1第三章牛顿运动定律2.2010年中国跳水明星系列赛合肥站比赛中,何冲在男子3米|0版 决赛中获得第一名.如右图所示何冲正在完成高难度的空中动作,下列分析正确的是()A.何冲正处于完全失重状态B.何冲此时不受重力作用C.从裁判的角度,何冲不能被视为质点D.从观众的角度,何冲可以被视为质点答案:AC工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律3.(2 010浙江理综)如图所示,4 两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是()A.在上升和下降过程中力对的
8、压力一定为零 t Av-B.上升过程中/对5的压力大于/物体受到的重力 BC.下降过程中Z对5的压力大于/物体受到的重力D.在上升和下降过程中Z对5的压力等于/物体受到的重力解析:对于4 5整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失重状态,不论上升还是下降过程,/对6均无压力,只有A项正确.答案:A工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律4.我国道路安全部门规定,在高速公路上行驶的汽车最大速度为120 km/h,交通部门提供下列资料:资料一:驾驶员的反应时间:0.3 0.6 s资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数根据以上资料,通过计算判断汽车行驶在高速公路上两车间的安全 距离最接近()路面动
9、摩擦因数干沥青0.7干磁石0.6-0.7湿沥青0.32 0.4A.100m B.2 00mC.300m D.400m工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律解析:当驾驶员的反应时间最长、路面的摩擦因数最小时对应的最长距离是安全距离.号二120 km/h=33.3 m/s,反应时间,=0.6 s内位移司约为20 m;又/ng=maK a=3.2 m/s2,x2=v2/2a=173 m;x=x1+x2=193 m.答案:B工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律5.如图所示,物体沿斜面由静止滑下,在水平面上滑行一段距离后 停止,物体与斜面和水平面间的动摩擦因数相同,斜面与水平面平滑连 接.下图中。.a
10、.亭k分别表示物体速度大小,加速度大小,摩擦力大小和路程.其中正确的是()工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律解析:物体在斜面上受重力、支持力、摩擦力作用,其摩擦力大 小为以=fimgcos 0,做初速度为零的匀加速直线运动,其。T图象为过 原点的倾斜直线,A错,加速度大小不变,8错,其r-,图象应为一段曲 线,D错;物体到达水平面后,所受摩擦力叫=附以,做匀减速直 线运动,所以正确选项为C.答案:C工具必考部分必修1第三章牛顿运动定律6.如图所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切 于初点,与竖直墙壁相切于力点,竖直墙壁上另一点5与时的连线和水平 面的夹角为60。,。是圆环轨道的
11、圆心.已知在同一时刻,“、两球分别 由4 两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道4M 运动到M点;c球由。点自由下落到M点.贝!1()工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律A.球最先到达Af点B.球最先到达“点C.c球最先到达M点D.球和c球都可能最先到达M点 1解析:设圆的半径为A,则gR=45。,/2火=褶也60%2,R=可得:tA=tc=,故有 tRtQto故C正确.答案:C工具 必考部分必修1第三章牛顿运动定律小&3 分类票焦工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律对超、失重的理解及分析例 蛇 一枚火箭由地面竖直向上发射,其速度和时间的关系图线如图所示,贝!1()工具_必考部分必修1第三章牛顿运
12、动定律A.,3时刻火箭E瞅面颗B.,2,3的时间内,火箭在向下降落C.的时间内,火箭处于失重状态D.0-,3的时间内,火箭罐处于失重状态解析:由速度图象可知,在0,3内速度始终大于零,表明这段时 间内火箭一直在上升,4时刻速度为零,停止上升,高度达到最高,离 地面最远,A正确,B错误.的时间内,火箭在加速上升,具有向 上的加速度,火箭应处于超重状态,而在,2,3时间内火箭在减速上升,具有向下的加速度,火箭处于失重状态,故c、D错误.答案:A工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律69跟踪发散1-1:(2011北京模拟)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速 度大小,他们将体重计放在电梯中.一位同
13、学站在体重计上,然后乘坐 电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层.并用照相机进行了 相关记录,如图所示.他们根据记录,进行了以下推断分析,其中正确 的是()工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律A.根据图2和图3可估测出电梯向上起动时的加速度B.根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度C.根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度D.根据图4和图5可估测出电梯向下起动时的加速度解析:由图1可知该同学的体重约为47 kg,根据图1、图2可估算 出电梯向上启动时的加速度,根据图1、图5可估算出电梯向下制动时的 加速度,而根据图2与图3和图4与图5无法估算加速度答案:C工具_必考部
14、分必修1第三章牛顿运动定律a动力学的两类基本问题例黑(20分)如图1所示,质量为次的物块叠放在质量为2次的足够长的木 板上方右侧,木板放在光渭的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因 数为4=0.2在木板上施加一水平向右的拉力歹,在0 3讷刚变化如图2 所示,图中/以mg为单位,重力加速度g=10 m/s2.整个系统开始时静 止.(1)求Is、1.5s.2 s、3s末木板的速度以及2 s.3s末物块的速度;(2)在同一坐标系中画出0 3讷木板和物块的。T图象,据此求0 3 s内物块相对于木板滑过的距离.工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律m 厂-h 卜 2m-图1Flmg”1-;0.4-;I
15、I_I I I I I F0 1 1.5 2 3 r/s图2【规范解答】解:(1)设木板和物块的加速度分别为和优,在,时刻木板和物块的速度分别为。,和乙,木板和物块之间摩擦力的大小为外 依牛顿第二定律,运动学公式得Ff=maf(1 分)Ff=/mg(1 分)当叱0时苏,2=加 tl+a,2-%)Q 分)工具_必考部分必修1第三章牛顿运动定律F-Ff-(2m)a(2分)Vt2=Vtl+-1)Q分)由式与题给条件得%=4 m/s,v15=4.5 m/s t v2=4 m/s f r3=4 m/s(4分)vf2=4 m/s,vf3=4 m/s(2分)(2)由式得到物块与木板运动的。-,图象,如下图所
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