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第3课时 瞬时问题与动态分析 超重与失重(3)

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超重与失重课件PPT

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10、如图3－2－7所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆，滑杆上端固定，下端悬空为了研究学生沿杆的下滑情况，在杆的顶部装有一拉力传感器，可显示杆顶端所受拉力的大小，现有一学生(可视为质点)从上端由静止开场滑下，5 s末滑到杆底时速度恰好为零，从学生开场下滑时刻计时，传感器显示拉力随时间变化情况如图3－2－8所示，g取10 m/s2， 求(1)该学生下滑过程中的最大速率； (2)图中力F1的大小； (3)滑杆的长度．
过程分析:人随电梯一起加速下降，加速度a=0.5m/s2 ,可求出合力,然后得出压力
G
F
a
§3.7 超重和失重
2
2、一个人站在医用体重计的秤台上，不动时读数为G，此人在下蹲过程中，磅秤的读数〔 〕 A．先减小, 后复原 C．始终不变 B．先增加, 后复原 D．先减小，后增加, 最后复原
过程分析：人下蹲是由静止开场向下运动，速度增加，具有向下的加速度〔失重〕；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上〔超重〕。
D
人在站起过程，情况又是怎样 ？
考虑
3、某人在地面上最多只能举起60kg的物体，那么 他在一以2.5m/s2的加速度匀加速下 降的电梯里最多能举起多重的物体？ （g取10m/s2）
本节知识、方法归纳
1、升降机以2的加速度匀加速下降，站在升降机里的人的质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？ (g取10 m/s )
解：对其受力分析如图:
得： F合 = G — FN=ma
由题意：FN = 475 N
故：人对地板的压力Ｆ’Ｎ＝ FN= 475N
FN = G — ma
7、如下图，在压力传感器的托盘上固定一个倾角为30°的光滑斜面，现将一个重4 N的物块放在斜面上，让它自由滑下，那么以下说法正确的选项是〔 〕

3第3课时超重与失重瞬时问题总结

3第3课时超重与失重瞬时问题总结
向,只要加速度有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.
热点二 瞬时加速度的求解 分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬 时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律 求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建立.
1.中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型,具 有以下几个特性: (1)轻:其质量和重力均可视为等于零,且一根绳 (或线)中各点的张力大小相等,其方向总是沿着绳 子且背离受力物体的方向.
10
kg
1 s末人的速度为:v1=a1t1
①(3分) ②(2分)
根据图象可知1 s末到5 s末,人做匀减速运动,5 s
末速度为零,所以人1 s末速度达到最大值由①②代
入数值解得:v1=2.4 m/s,所以最大速度vm=2.4 m/s.(2分)
(2)滑杆的长度等于人在滑杆加速运动和减速运动
通过的位移之和.
面时所能承受的最大作用力为F,下蹲过程受力情况
如图,由第二定律和运动学公式可得:
F-mg=ma
②
a=v02/2x
③
人在空中自由下落过程有:
v02=2(H2-L)g
④
解得:H2=L-x+Fx/mg
⑤
因此人起跳后重心上升的最大高度的范围是
L-x+Fx/mg>H>L+gt2/2
⑥
答案 L-x+Fx/mg>H>L+gt2/2
运动情况
a=0 a的方向竖直向上 a的方向竖直向下
超重、失重 不超重、不失重 超重 失重
视重(F) F=mg F=m(g+a) F=m(g-a)
a的方向竖直向下a=g 完全失重

超重与失重--ppt课件

超重与失重--ppt课件
无法利用天平测质量
但其它的拉力或压力仍可测量
液体呈球型
滚动轴承
含气泡的金属
开始下蹲时 加速度： 竖直向下 失重 读数变小
将要蹲下时 加速度： 竖直向上 超重 读数变大
接上题：
如果此人又突然向上迅速站起来，磅秤上读 出的体重又有什么变化？ 开始站起时 加速度： 竖直向上 超重 读数变大
将要站起时 加速度： 竖直向下 失重 读数变小
超失重的理解：
超重时，重物对竖直悬线的拉力T=m(g+a)；对支持面 的压力N=m(g+a)。就好像重力“增加”了（确切的说是重 力加速度g好像“增加”了）。实际上物体的重力没有变。
想想看，为什么？
取一只塑料瓶，在下端靠近底边处钻一个小孔，用手堵 住瓶口，然后往瓶里加满水。 ▲ 提起瓶子，把堵小孔的手移去，可看到小孔处有水喷射出。
这是因为液体受到重力而使内部存在压力， 小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成 小孔处的水流出。
▲ 让瓶子从某一高处自由下落，会发现什么结果？这是 为什么？
G =mg
一个质量为70Kg的宇航员，如果在某一段时间 内与火箭、航天飞机一道以 a=g的加速度竖直升空， 那麽宇航员所承受的竖直方向的压力有多大？
N
a
分析：宇航员受重力G、压力N而竖直向上加 速运动，由牛顿第二定律：
N - G = ma
∴N=ma +G = m〔a+g〕=2mg =1400N
O 关心航天科学
2、只要加速度竖直向下，失重。（与速度的方向没关系）
加速度a
超重 mg
失重
mg
例5、一小孩站在升降机中，升降机的运动情 况如下时，判断超重、失重情况。
1、升降机加速上升 2、升降机减速上升 3、升降机加速下降 4、升降机减速下降

牛顿运动三大定律的应用

牛顿运动三大定律的应用

牛顿运动定律应用（一）瞬时问题与动态分析 超重与失重要点精析要点一 瞬时问题1.如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的质量可忽略不计. 当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度数值应为 ( )A.甲是0,乙是gB.甲是g,乙是gC.甲是0,乙是0D.甲是2g ,乙是g答案 B要点二 动态分析2.如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O 点,另一端连接小物体,弹簧自由伸长到B 点,让小 物体m 把弹簧压缩到A 点,然后释放,小物体能运动到C 点静止,物体与水平地面间的动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是( )A.物体从A 到B 速度越来越大,从B 到C 速度越来越小B.物体从A 到B 速度越来越小,从B 到C 加速度不变C.物体从A 到B 先加速后减速,从B 到C 一直减速运动D.物体在B 点受合外力为零 答案 C要点三 超重与失重3.下列关于超重和失重现象的描述中正确的是( )A.电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于超重状态B.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,列车上的乘客处于超重状态C.荡秋千时秋千摆到最低位置时,人处于失重状态D.“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时,飞船内的宇宙员处于完全失重状态 答案 D题型探究题型1 瞬时问题【例1】如图如图(a)所示,一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上,L 1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L 2水平拉直,物体处于平衡状态.(1)现将图(a)中L线剪断,求剪断瞬间物体的加速度.2(2)若将图(a)中的细线L改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变,如图(b)所示,求剪断1L瞬间物体的加速度.2答案 (1)gsinθ (2)gtanθ题型2 程序法分板牙动态问题【例2】一个小球(小球的密度小于水的密度)从较高的位置落下来,落入足够深的水池中,在小球从静止下落,直到在水中下落到最大深度的过程中,下列小球速度随时间变化的图线可能正确的是 ( )答案 A题型3 超重与失重观点解题【例3】如图所示,在台秤的托盘上,放着一个支架,支架上挂着一个电磁铁A,电磁铁的正下方有一铁块B,电磁铁不通电时,台秤的示数为G.当接通电路,在铁块被电磁铁吸起的过程中,台秤的示数将( )A.不变B.变大C.变小D.忽大忽小答案 B题型4 运动建模【例4】一科研火箭从某一无大气层的行星的一个极竖直向上发射,由火箭传来的无线电信息表明:从火箭发射时的一段时间t内(火箭喷气过程),火箭上所有物体对支持物的压力或对其悬挂装置的拉力是火箭发射前的1.8倍,除此之外,在落回行星表面前的所有时间内,火箭里的物体处于失重状态,问从火箭发射到落回行星表面经过多长时间?(行星引力大小随距行星表面高度的变化可忽略不计)答案 3t跟踪训练1.如图所示,物体P以一定的初速度v沿光滑水平面向右运动,与一个右端固定的轻质弹簧相撞,并被弹簧反向弹回.若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定律,那么在P与弹簧发生相互作用的整个过程中( )A.P的加速度大小不断变化,方向也不断变化B.P的加速度大小不断变化,但方向只改变一次C.P的加速度大小不断改变,当加速度数值最大时,速度最小D.有一段过程,P的加速度逐渐增大,速度也逐渐增大答案 C2.某同学把一体重秤放在电梯的地板上,他站在体重秤上随电梯运动并观察体重秤示数的变化情况.下表记录了几个特定时刻体重秤的示数.(表内时间不表示先后顺序)若已知t 0时刻电梯静止,则下列说法错误的是( )A.t 1和t 2时刻该同学的质量并没有变化,但所受重力发生变化B.t 1和t 2时刻电梯的加速度方向一定相反C.t 1和t 2时刻电梯的加速度大小相等,运动方向不一定相反D.t 3时刻电梯可能向上运动 答案 A3.(2009·贵阳模拟)细绳拴一个质量为m 的小球,小球用固定在墙上的水平弹簧支撑,小球 与弹簧不粘连,平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°,如图所示.(已知cos 53°=0.6, sin 53°=0.8)以下说法正确的是( )A.小球静止时弹簧的弹力大小为53mg B.小球静止时细绳的拉力大小为53mgC.细线烧断瞬间小球的加速度立即为gD.细线烧断瞬间小球的加速度立即为53g答案 D4.如图甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆,滑杆上端固定,下端 悬空.为了研究学生沿杆的下滑情况,在杆顶部装有一拉力传感器,可显 示杆顶端所受拉力的大小.现有一学生(可视为质点)从上端由静止开始 滑下,5 s 末滑到杆底时速度恰好为零.以学生开始下滑时刻为计时起点, 传感器显示的拉力随时间变化情况如图乙所示,g 取10 m/s 2.求: (1)该学生下滑过程中的最大速率.(2)滑杆的长度.答案 (1)2.4 m/s (2)6.0 m。

第3章 第3讲 瞬时问题与动态分析 超重、失重

第3章 第3讲 瞬时问题与动态分析 超重、失重

1.(单选)一个小球(小球的密度小于水的密度) 从较高的位置落下来，落入足够深的水池中，在小 球从静止下落，直到在水中下落到最大深度的过程 中，下列小球速度随时间变化的图线可能正确的是 ( A)
2.(单选)下列四个实验中，能在绕地球 飞行的太空实验舱中完成的是( ) A．用天平测量物体的质量
B．用弹簧秤测物体的重力
答案：BD
点评：处理超重、失重问题的方法仍然是 牛顿运动定律，主要还是牛顿第二定律，以及 利用牛顿第三定律把不能或不易直接求解的力 转化为反作用力．
警示：(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．
C．用温度计测舱内的温度
D．用水银气压计测舱内完全失重 状态，处于其中的物体也处于完全失重状态，物体 对水平支持物没有压力，对悬挂物没有拉力．用天 平测量物体质量时，利用的是物体和砝码对盘的压 力产生的力矩，压力为0时，力矩也为零，因此在 太空实验舱内不能完成．同理，水银气压计也不能 测出舱内压强．物体处于完全失重状态时，对悬挂 物没有拉力，因此弹簧秤不能测出物体的重力．温 度计是利用了热胀冷缩的性质，因此可以测出舱内 温度．故只有选项C正确． 答案：C
“弹簧”：可以受拉力，也可以受压力， 形变量较大，其弹力不能突变．
例1：如图3－3－1(a)所示，一质量为m的 物体系于长度分别为l1、l2的两根细线上，l1的 一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ， l2水平拉直，物体处于平衡状态．
(1)现将图(a)中l2线剪断，求剪断瞬时物 体的加速度． (2)若将图(a)中的细线l1改为质量不计的 轻弹簧而其余情况不变，如图(b)所示，求 剪断l2瞬间物体的加速度．

超重失重微课课件.ppt

超重失重微课课件.ppt
超重和失重
超重和失重
思考：
我们通常怎样使用测力计测量物体重力呢？
通常情况下，我们要保持物体静止，再来读取测力 计的读数。 如果物体和测力计一起运动，那么测力计读数会 有什么样的变化？
如果物体和测力计一起做匀速直线运动，那么变速直线运动，情况又怎么样呢？
• 1、弹簧秤由静止忽然下降时，示数是否变化？怎 样变化？
答案：变化
先变小后变大
• 2、弹簧秤由静止忽然上升时，示数是否变化？怎 样变化？
答案：变化
先变大后变小
• 3、弹簧秤忽然下降或上升时，勾码受到的重力会 不会发生变化？弹簧秤示数代表的力是否就是勾 码所受重力？
答案：不变 不是 拉力 ——视重
总结：
1、人对测力计的压力比人受到的重力大，
我们把这种现象叫做 超重。
同理：
2、 失重：人对测力计的压力比人受到的
重力小，我们把这种现象叫做失重。
• 1、甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？
变化
先变小后变大
• 2、甲突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？
• 3、当人下变蹲化和突然站先起变的过大程后中变人小的体重会不会发生
变化？为什么体重计的示数（人的视重）发生了变化呢？ （结合牛顿运动定律）
不会
结论： 人在改变运动时处于非平衡状态，有 加速度，所受合力不为零，所以体重 与视重不相等

失重与超重资料课件


失重与超重的生理影响
失重与超重的应用领域
介绍了失重和超重在航天、航空、娱 乐等领域的应用，并讨论了其对社会 经济的影响。
总结了长期处于失重或超重状态对人 体的生理影响，如骨质疏松、肌肉萎 缩、心血管功能下降等。
对未来发展趋势进行展望
01
太空旅游的发展
随着科技的进步，太空旅游逐渐成为可能。未来将有更多的人体验失重
长期处于失重状态会对 免疫系统产生负面影响，
增加感染风险。
长期处于超重状态下人体变化
01
02
03
04
肥胖
超重状态下，脂肪积累过多， 导致肥胖及相关疾病风险增加。
关节负担增加
超重会增加关节负担，加速关 节磨损和退行性变。
心血管疾病风险
超重会增加高血压、冠心病等 心血管疾病的风险。
代谢综合征
超重容易导致代谢综合征，包 括高血糖、高血脂等异常代谢
END
THANKS
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ONE
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失重与超重资料课件
目 录
• 失重与超重基本概念 • 失重现象分析 • 超重现象分析
PART 01
失重与超重基本概念
失重定义及产生原因
失重定义
物体在竖直方向上受到的支持力 或拉力小于物体所受重力，称为 失重现象。
产生原因
物体具有向下的加速度，如减速 上升或加速下降。
超重定义及产生原因
航空航天器中的乘客舒适性问题
航空航天器在飞行过程中，需要关注乘客的舒适性问题，如座椅设计、舱内环境等，以减 轻超重和失重带来的不适。
PART 06
总结与展望
对本节课内容进行回顾总结
失重与超重的基本概念

高考物理考点13 超重和失重Word版含解析

1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。

在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化（即“视重”发生变化）。

2．只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。

3．尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。

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ma。

5．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。

特别提醒：不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。

6．超重和失重现象的判断“三”技巧（1）从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。

（2）从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。

（3）从速度变化角度判断①物体向上加速或向下减速时，超重；②物体向下加速或向上减速时，失重。

（2018·北京市东城区）“天地双雄”是欢乐谷的一项游乐设施，它的两座高度均为五十多米的高塔竖直矗立在游乐场上，塔的四周安装有可以上下运动的座椅，乘客坐在座椅上随着座椅运动，若在下降过程中加速度a随时间t变化的图线如图2所示，以竖直向下为a的正方向，则A．人对座椅的压力在t1时刻最大B．人对座椅的压力在t4时刻最大C．在t1~t2时间内，人处于超重状态D．在t3~t4时间内，人处于失重状态【参考答案】B1．一个矿泉水瓶底部有一小孔。

静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水【答案】C【解析】无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，加速度为g，处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，所以C正确。

高中物理超重和失重3课件粤教版必修1


F′ aF
mg
F合 = F - G = m α 故：F = G + m α > G
由牛顿第三定律可知： 物体对弹簧秤的拉力
F′ = F > G
F
α
F′ mg
总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大 于物体所受重力的现象称为超重现象。
（二）失重现象
设重物的质量为m，弹簧秤和重物有向 下的加速度α时，重物受力如图：
练习2、一个人站在医用体重计的测盘上，不动时读数
为G，此人在下蹲过程中，磅秤的读数（ B ）
A、先大于G，后小于G B、先小于G，后大于G
C、大于G
D、小于G
过程分析：人下蹲是由静止开始向下运动，速度 增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终 速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速 度向上（超重）。
F ′ F合 = G - F = m α
a F
mg
故：F = G - m α < G
由牛顿第三定律可知： 物体对弹簧秤的拉力 F′ = F <G
F
mg α
总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小 于物体所受重力的现象称为失重现象。 Nhomakorabeav
Nα
N
αvN
N
m G
m v
G
m
α
m v
α
G
G
加速上升 N>G 超重
F′
平 衡 时G
F′
a G
F′
a G
1、弹簧秤挂一重物G保持静止时，弹簧秤示数 F′=G
2、弹簧秤和物体一起加速上升,弹簧秤示数大于 物体的重力，即：F′ > G
3、弹簧秤和物体一起加速下降,弹簧秤示数小于 物体的重力，即： F′ < G
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(5)图(b)中L2剪断前后,弹簧L1的拉力能否发生突变? 答 弹簧的弹力不会发生突变.
(6)图(b)中分析L2剪断后,小球加速度的方向? 答 由于剪断后,小球所受的重力和弹力不变,绳剪断前,
其合力与绳的拉力是平衡力,所以合力沿水平向右,故加 速度方向水平向右. (7)图(b)中,L2剪断瞬间,小球的加速度多大? 答 答案 T1sinθ=ma,T1cosθ=mg,则a=gtanθ. (1)gsinθ (2)gtanθ
【思维拓展 思维拓展】 思维拓展 在上例中,分别剪断(a)图中的L1和(b)图中的弹簧,求刚 剪断的瞬间,球的加速度分别为多少? 答案 加速度大小均为g,方向竖直向下.
【方法归纳 方法归纳】 方法归纳 分析瞬时加速度问题,主要抓住两个技巧: (1)分析瞬时前后的受力情况及运动状态,列出相应的规 律方程. (2)紧抓轻绳模型中的弹力可以突变、轻弹簧模型中的 弹力不能突变这个力学特征.
超重与失重 基础回顾 1.实重和视重 (1)实重:物体实际所受到的重力,它与物体的运动状态 无关 . (2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧 秤的拉力或对台秤的压力将不等于物体 重力 ,此
时弹簧秤的示数或台秤的示数称做物体的视重.
2.超重、失重、完全失重
超重 失重 完全失重 物体对支持物 的压力（或对 悬挂物的拉力）
解析 因为速度变大或变小取决于速度方向与加速度方 向的关系(当a与v同向时v变大,当a与v反向时v变小),而 加速度由合力决定,所以要分析v、a的大小变化,先分析 物体受到的合力如何变化. 物体在A点时受水平方向的两个力作用,向右的弹力kx和 向左的摩擦力F′,合力F合=kx-F′,物体从A→B过程,弹 力由大于F′减至零,所以开始一段合力向右,中途有一 点合力为零,然后合力向左,而v一直向右,故先做加速度 越来越小的加速运动,在A到B中途有一点加速度为零,速 度达到最大,接着做加速度越来越大的减速运动,物体从 B→C过程,受到向左的kx和F′的作用.F合=kx+F′.随x 的增大,F合增大,故物体继续做加速度增大的减速运动, 一直减速到C点速度为零. 答案 C
要点深化 对超重和失重的进一步理解 (1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力不变,只是 “视重”改变. (2)物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动 还是向下运动,而在于物体是有向上的加速度还是有向 下的加速度. (3)当物体处于完全失重状态时,重力只产生使物体具有 a=g的加速度效果,不再产生其他效果.平常一切由重力
动态分析 1.当物体所受的合力发生变化时,物体的加速度一定 发生变化 ,物体的速度也要 变化 ,分析物体的受力变 化、加速度变化和速度变化的问题称为动态分析问题. 2.按顺序对题目给定的物理过程进行分析的方法称为程序 法.动态分析问题要按程序法进行,应用程序法的关键是 建立清晰的 运动图景 ,找出不同过程的 转折点 ,分段 分析.
【思维拓展】 铁块电磁铁A、铁块B,这一系统平衡,台秤的
示数等于G+GB. 【方法归纳 方法归纳】 方法归纳 处理超重、失重问题的方法 (1)解有关超重、失重题目仍然是用牛顿运动定律,主要 是运用牛顿第二定律列方程和运用牛顿第三定律将不能 或不易直接求解的力转而求其反作用力.
产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、
浸在水中的物体不再受浮力,液柱不再产生向下的压强 等.
即学即用 3.下列关于超重和失重现象的描述中正确的是 ( D ) A.电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于超重状态 B.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,列车上的乘客 处于超重状态 C.荡秋千时秋千摆到最低位置时,人处于失重状态 D.“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时,飞船内 的宇宙员处于完全失重状态 解析 根据超重、失重的定义可知,电梯减速上升,加速 度向下,乘客处于失重状态;磁悬浮列车在水平轨道上加 速,加速度水平,乘客既不处于超重状态也不处于失重状 态;荡秋千时,在最低位置处,人的加速度向上,处于超重 状态;飞船内的宇航员所受的重力完全用于产生做圆周 运动的加速度,处于完全失重状态.正确选项为D.
答
整体受力如图所示,整体的重力G,B对A 的吸引力F′=F,托盘对支架的支持力N,由 于整体静止,有N=G+F′. (4)台秤的示数与支架、电磁铁A、铁块B总重力的大小 关系如何? 答 N=G+F′>G+GB,与B静止时相比,N变大了. (5)此题利用“超重和失重”的观点,该怎样分析? 答 支架、电磁铁A、铁块B,这一系统中,有一部分具有 向上的加速度,则系统处于超重状态,弹力大于总重力. (6)比较一下用哪一种方法简单? 答 利用“超重和失重”的观点分析要简单,避免了用 隔离法逐个进行受力分析. 答案 B
运动建模 【例4】一科研火箭从某一无大气层的行星的一个极竖直 例 向上发射,由火箭传来的无线电信息表明:从火箭发射 时的一段时间t内(火箭喷气过程),火箭上所有物体对支 持物的压力或对其悬挂装置的拉力是火箭发射前的1.8 倍,除此之外,在落回行星表面前的所有时间内,火箭里 的物体处于失重状态,问从火箭发射到落回行星表面经 过多长时间?(行星引力大小随距行星表面高度的变化可 忽略不计) 解析 以 恒定加速度a=0.8g′做匀加速运动 ① 设行星表面的重力加速度为g′,则时间t内火箭
程序法分析动态问题 【例2】一个小球(小球的密度小于水的密度)从较高的位 置落下来,落入足够深的水池中,在小球从静止下落,直 到在水中下落到最大深度的过程中,下列小球速度随时 间变化的图线可能正确的是 ( )
【思路剖析 思路剖析】 思路剖析 (1)小球在空气中运动受哪些力?这些力怎么变化?合力如 何变化? 答 小球受重力G、浮力F和阻力f ,其中重力与浮力大小 不变,而阻力随速度的增大而增大,因为合力是G-F-f,所 以合力逐渐减小. (2)小球在空气中运动时,加速度和速度如何变化? 答 因为合力逐渐变小,所以加速度逐渐变小,由于加速度 与速度同向,速度逐渐变大,当速度达到一定大小,使G=F +f 时,加速度等于零,速度不再变化. (3)小球在水中受哪些力?如何表示合力?合力方向如何? 加速度方向向哪?物体做加速还是减速运动? 答 小球在水中时受重力G、浮力F′和阻力f′作用,此时 合力方向向上,F合=F′+f′-G,加速度方向向上,与速度反 向,小球做减速运动.
(4)小球在水中所受的各个力如何变化?合力如何变化? 加速度如何变化? 答 由于小球做减速运动,所以阻力f′越来越小,又由于 重力与浮力大小不变,所以合力逐渐变小,加速度逐渐变小. 答案 A 【思维拓展】 小球从最深处向上运动时,所受各力如何变化? 速度随时间如何变化?试定性画出其图象. 答案 重力G与浮力F不变,阻力f逐渐变大,合力F合=F-G -f,由于速度不断增大,f不断增大,加速度不断减小,但 速 度仍增大,直到F合=0为止.图象如上图所示. 【方法归纳】 用程序法解动态问题要求我们从读题开始,注意题中能划 分多少个不同的过程或多少个不同的状态,然后对各个过 程或各个状态进行分析.在力学中,选择研究对象及选择某 个状态进行分析,是迅速解题之关键.
即学即用 1.如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的 质量可忽略不计.当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的 加速度数值应为 ( B ) A.甲是0,乙是g B.甲是g,乙是g g C.甲是0,乙是0 D.甲是 2 ,乙是g 解析 此类题目解决的方法和步骤: 分两步:即断前和断后受力.断前: 平衡状态方程: T弹=T乙′+mg=2mg T乙=mg 烧断瞬间:只是T乙瞬间消失,弹簧上的力还 没来得及变化,受力如右图所示.对甲、乙 分别应用牛顿第二定律: T弹-mg=ma甲,得: a甲=g,方向向上mg=ma乙,得:a乙=g,方向向下.
(2)运用牛顿第二定律列方程时,要注意其加速度的方向, 在力的大小未知的情况下,可由加速度的方向先判断其 合力的方向.如放在升降机中的物体在竖直方向上受到 两个力的作用,一个是重力G,另一个是升降机底板对物 体的支持力N,不少同学在解此类问题时分不清是N – G=ma①还是G-N=ma②.问题就是因为没有注意其加速 度的方向造成的.如果升降机加速上升,加速度向上,向 上的力大于向下的力,合力才能向上,则知道选择①式是 正确的.
瞬时问题 【例1】如图(a)所示,一质量为m的物体系于长度分别为 L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直 方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.
(1)现将图(a)中L2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度. (2)若将图(a)中的细线L1改为质量不计的轻弹簧而其余 情况不变,如图(b)所示,求剪断L2瞬间物体的加速度.
【思路剖析 思路剖析】 思路剖析 (1)图(a)中L2剪断时,L1的拉力是否会发生突变? 答 由于L1是细线,所以剪断L2前后,L1的拉力会发生突变. (2)图(a)中L2剪断后小球做什么运动? 答 小球做圆周运动,速率越来越大. (3)图(a)中L2剪断瞬间,小球加速度方向向哪? 答 小球做圆周运动,此时速率为零,故无向心加速度, 只有切向加速度,即加速度在垂直L1的方向上. (4)图(a)中L2剪断瞬间,小球的加速度多大? 答 mgsinθ=ma,a=gsinθ.
牛顿运动定律应用( 第二单元 牛顿运动定律应用(一)
第3课时 瞬时问题与动态分析 超重与失重
瞬时问题 基础回顾 研究某一时刻物体的 受力 和 运动 突变的关
系称为力和运动的瞬时问题,简称“瞬时问题”.“瞬时 问题”常常伴随着这样一些标志性词语:“瞬时”、“突 然”、“猛地”、“刚刚”等.
要点深化 1.变化瞬间,力未能变 像弹簧、橡皮条、皮筋等,这些物质连接其它物体.当其 它力有变化的瞬间引不起这些物质上的力立即变化.原 因是弹簧上的弹力F=kx,x的变化需要一定时间,故瞬间x 没有来得及变化,故弹力没来得及变化. 2.变化瞬间,力发生突变 像绳、线、硬的物质连接(或直接作用)的物体,当其他 力变化时,将会迅速引起绳、线等物上力的变化.这种情 况下,绳上力的变化较复杂,需要根据物体下一步的运动 趋势来分析判断.