2013高考物理一轮复习课件第3单元牛顿运动定律第3讲(精)

C.FN1︰FN2=M︰m
D.无法比较FN1、FN2的大小
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【规范全解】如图甲中运动时,整体法:F=(m+M)a,
mF 隔离m:FN1=ma,解得FN1= mM
如图乙中运动时,整体法: F=(m+M)a,
MF 隔离M:FN2=Ma,解得FN2= mM
所以FN1︰FN2=m︰M,选项B正确. 【答案】B
速度,与物体的运动状态无关,A错误;晓敏对体重计的压力与体重计 对晓敏的支持力是一对相互作用力,大小始终相等,B错误;根据体重
计的示数,由牛顿第二定律可知,电梯具有竖直向下的加速度,大小为
mg F g a= = ,所以电梯可能向下加速或向上减速运动,C错误、D正 m
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确. 【答案】D
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第3讲
牛顿运动定律的应用 超重与失重
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一、超重和失重 1.实重与视重
(1)实重:即重力,从力的性质上讲,实重属于万有引力.
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(2)视重:悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力叫做视重.从力 的性质上讲,视重属于弹力.
2.超重、失重和完全失重比较
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超重现象
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高考真题1
甲
A.加速下降 C.减速上升
B.加速上升 D.减速下降
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【命题分析】本题考查超重和失重,难度不大. 【解析提示】分析出物体所受的合外力,确定出竖直方向的加速度, 即可确定是超重还是失重.
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【规范全解】对物块进行受力分析,如图乙所示,当木箱处于静止时 有F=FN+mg;当木箱运动且物块对箱顶刚好无压力,即FN=0时,由于 mg与F均不变,故物块受到的合力向上,即系统有向上的加速度. 【答案】BD
甲
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【名师点金】运动员与吊椅一起上升,运用整体法分析可求出拉绳 的力,再对运动员隔离分析运动员对吊椅的压力.
【规范全解】(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮
的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F.对运动员和吊椅整 体进行受力分析如图乙所示,则有: 2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a F=440 N
知识建构的木箱内,放有A物体,A被一伸长 的弹簧拉住且恰好静止,现突然发现A被弹簧拉动,则木箱的运动情 况可能是 ( A.加速下降 C.减速下降 ) B.减速上升 D.加速上升
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【规范全解】物体恰好静止,即物体达到最大静摩擦力,且最大静摩 擦力等于弹簧弹力,木箱突然被拉动,说明物体受到的弹簧弹力超过 物体受到的最大静摩擦力,在竖直方向运动时,支持力减小,物体处于 失重状态,所以应该是加速度方向向下的运动,向下加速或者向上减 速,选项A、B正确. 【答案】AB
)
A.汽车驶过拱形桥顶端
B.荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动 D.火箭点火后加速升空 【解析】汽车驶过拱形桥顶端时,加速度方向向下,属于失重现象; 荡秋千的小孩通过最低点时,加速度方向向上,属于超重现象;跳水 运动员被弹起后,只受重力作用,属于完全失重现象;火箭加速升空, 加速度方向向上,属于超重现象. 【答案】BD
体之间的作用力,就需要把物体从系统中隔离出来,将内力转化为外 力,分析物体的受力情况和运动情况,并分别应用牛顿第二定律列方
程求解.隔离法是受力分析的基础,应重点掌握.
整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要 求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体(当成一个质点)来 分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知 量). 整体法、隔离法交替运用原则:若连接体内各物体具有相同的加速 度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再
乙
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考向预测1 (2011年北京西城区高三期末)如图所示,一人站在电梯
中的体重计上,随电梯一起运动.下列各种情况中,体重计的示数最大
的是 ( )
A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2 B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2 C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2 D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s2 【解析】电梯匀减速上升和电梯匀加速下降时加速度向下,处于 失重状态,电梯匀加速上升和电梯匀减速下降时加速度向上,处于 超重,且加速度越大,超重越厉害,体重计的示数最大,选项B正确. 【答案】B
【答案】2 m/s2
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一、超重和失重的理解 例1 在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同
学站在体重计上,体重计示数为50 kg.电梯运动过程中,某一段时间 内晓敏同学发现体重计示数如图所示.在这段时间内,下列说法中正 确的是 ( )
A.晓敏同学所受的重力变小了 B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C.电梯一定在竖直向下运动
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3.外力和内力:如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的物体的 作用力,这些力是该系统受到的 外力,而系统内各物体间的相互作 用力为 内力.应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力.如果把某物 体隔离出来作为研究对象,则 内力将转换为隔离体的 外力.
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1.下列实例属于超重现象的是 (
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二、整体法和隔离法的应用 例2 在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上 攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强 不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用力, 可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊 椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图甲所示.设运动员的质量 为65 kg,吊椅的质量为15 kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速 度取g=10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1 m/s2上升时,试 求: (1)运动员竖直向下拉绳的力. (2)运动员对吊椅的压力.
=tan θ,设下面的小球与竖直方向的夹角为α,受力分析:mgtan α= g
ma,可得:tan α=g =tan θ,可知两小球在同一条直线上. 【答案】A
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a
a
4.举重运动员在地面上能举起120 kg的重物,在运动着的升降机中只 能举起100 kg的重物,求升降机运动的加速度?若在以2.5 m/s2的加速 度加速下降的升降机内,此人能举起质量多大的重物.(g取10 m/s2) 【解析】运动员在地面上能举起120 kg的重物,则运动员向上的最 大支撑力F=m1g=120×10 N=1200 N 在升降机中只能举起100 kg的重物,可见该物超重了,升降机应具 有向上的加速度,则由F-m2g=m2a1
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方法概述
超重的条件是物体在竖直方向有向上的加速度,现象是“视重”
大于物重;失重的条件是物体在竖直方向有向下的加速度,现象是 “视重”小于物重.分析物体的加速度情况,判断物体的超、失重 状态,是求解本类问题的关键.只要物体或整体中的一部分加速度 具有竖直方向的分量,物体就会出现超重或失重状态.在完全失重 的状态下,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平 失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强 等.
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g
g
g
3.在一根绳下串联着两个质量不同的小球,上面小球比下面小球质
量大,当手提着绳端沿水平方向并使两球一起做匀加速运动时(空气
阻力不计),则下图中正确的是 ( )
【解析】两球沿水平方向一起作匀加速运动,将两球做为一个系
统,设与竖直方向的夹角为θ,由整体法:(M+m)gtan θ=(M+m)a,可得:
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(2)固定斜面上的连接体问题.这类问题一般多是连接体(系统)各物 体保持相对静止,即具有相同的加速度.解题时,一般采用先整体、后 隔离的方法.建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则, 或者正交分解力,或者正交分解加速度.
(3)斜面体(或称劈形物体、楔形物体)与在斜面上物体组成的连接体 (系统)的问题.这类问题一般为物体与斜面体的加速度不同,其中最 多的是物体具有加速度,而斜面体静止的情况,解题时一般采用隔离 法分析.
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乙
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(2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图丙所 示,则有:
F+FN-m人g=m人a
FN=275 N 由牛顿第三定律,运动员 对吊椅的压力大小也为275 N. 【答案】440 N 275 N
丙
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方法概述
1.整体法和隔离法的选取原则
隔离法的选取原则:若连接体内各物体的加速度不相同,且需要求物
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变式训练2 质量分别为M和m的两物体靠在一起放在光滑水平面 上.用水平推力F向右推M,两物体向右加速运动时,M、m间的作用力 为FN1;用水平力F向左推m,使M、m一起加速向左运动时,M、m间的 作用力为FN2,如图甲、乙所示,则 ( )
A.FN1︰FN2=1︰1 B.FN1︰FN2=m︰M
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2.一位同学为了测定电梯的运动情况,用一弹簧秤将质量为m的物体
悬挂在电梯的天花板上,当物体相对电梯静止时,弹簧秤的示数为
4mg ,说明 ( 3
)
g
A.电梯以加速度3 减速上升 B.电梯以加速度3 加速上升 C.电梯以加速度3 减速下降 D.电梯以加速度3 加速下降 【解析】由题意知,物体处于超重状态,其加速度向上,其运动形式 可能是向上做匀加速直线运动,也可能向下做匀减速直线运动,根 据牛顿第二定律可分别求出加速度,选项B、C正确. 【答案】BC