1、課時(shí)2 兩類動力學(xué)問題 超重和失重,知識點(diǎn)一 單位制 知識回顧 1單位制：由 單位和 單位一起組成了單位制 (1)基本單位：基本物理量的單位力學(xué)中的基本量有三個(gè)，它們是 、 、 ；它們的國際單位分別是 、 、 (2)導(dǎo)出單位：由 根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位,基本,導(dǎo)出,長度,質(zhì)量,時(shí)間,米,千克,秒,基本量,2國際單位制中的基本物理量和基本單位,基礎(chǔ)自測 關(guān)于力學(xué)單位制說法中正確的是( ) Akg、m/s、N是導(dǎo)出單位 Bkg、m、J是基本單位 C在國際單位制中，質(zhì)量的基本單位是kg，也可以是g D只有在國際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是Fma,解析：在力學(xué)單位制中，kg、m、

2、s為基本單位，m/s、J和N均為導(dǎo)出單位，A、B均不正確；g不是國際單位的基本單位，C不正確；只有在國際單位制中，F(xiàn)kma中的k才為“1”，牛頓第二定律的表達(dá)式才是Fma，故只有D正確 答案：D,知識點(diǎn)二 動力學(xué)的兩類基本問題 知識回顧 1已知受力情況求運(yùn)動情況 根據(jù)牛頓第二定律，已知物體的 情況，可以求出物體的加速度；再知道物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù) ，就可以求出物體在任一時(shí)刻的速度和位置，也就求出了物體的運(yùn)動情況,受力,運(yùn)動學(xué)公式,2已知物體的運(yùn)動情況，求物體的受力情況 根據(jù)物體的運(yùn)動情況，由 可以求出加速度，再根據(jù) 可確定物體的合外力，從而求出未知力，或與力相關(guān)的某些量，如動

3、摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等,運(yùn)動學(xué)公式,牛頓第二定律,要點(diǎn)深化 兩類動力學(xué)問題的解題思路圖解：,基礎(chǔ)自測 某校課外活動小組，自制一枚土火箭，火箭在地面時(shí)的質(zhì)量為3 kg.設(shè)火箭發(fā)射實(shí)驗(yàn)時(shí)，始終在垂直于地面的方向上運(yùn)動火箭點(diǎn)火后可認(rèn)為做勻加速運(yùn)動，經(jīng)過4 s到達(dá)離地面40 m高處，燃料恰好用完若空氣阻力忽略不計(jì)，g取10 m/s2.求： (1)燃料恰好用完時(shí)火箭的速度為多大？ (2)火箭上升離地面的最大高度是多大？ (3)火箭上升時(shí)受到的最大推力是多大？,(3)加速過程中，設(shè)火箭推力為F，根據(jù)牛頓第二定律得： Fmgma 解得F45 N. 答案：(1)20 m/s (2)60 m (3)45

4、 N,知識點(diǎn)三 超重和失重 知識回顧 1實(shí)重和視重 (1)實(shí)重：物體實(shí)際所受到的重力，它與物體的運(yùn)動狀態(tài) (2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對彈簧秤的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體 ，此時(shí)彈簧秤的示數(shù)或臺秤的示數(shù)稱做物體的視重,無關(guān),重力,2超重、失重、完全失重,要點(diǎn)深化 對超重和失重的進(jìn)一步理解 (1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力不變，只是“視重”改變 (2)物體是否處于超重或失重狀態(tài)，不在于物體向上運(yùn)動還是向下運(yùn)動，而在于物體是有向上的加速度還是有向下的加速度,(3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，重力只產(chǎn)生使物體具有ag的加速度效果，不再產(chǎn)生其他效果平常一切由重力產(chǎn)生的物理

5、現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力，液柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等,基礎(chǔ)自測 下列關(guān)于超重和失重現(xiàn)象的描述中正確的是( ) A電梯正在減速上升，在電梯中的乘客處于超重狀態(tài) B磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時(shí)，列車上的乘客處于超重狀態(tài) C蕩秋千時(shí)秋千擺到最低位置時(shí)，人處于失重狀態(tài) D“神舟”六號飛船在繞地球做圓軌道運(yùn)行時(shí)，飛船內(nèi)的宇航員處于完全失重狀態(tài),解析：根據(jù)超重、失重的定義可知，電梯減速上升，加速度向下，乘客處于失重狀態(tài)；磁懸浮列車在水平軌道上加速，加速度水平，乘客既不處于超重狀態(tài)也不處于失重狀態(tài)；蕩秋千時(shí)，在最低位置處，人的加速度向上，處于超重狀態(tài)；飛船內(nèi)的宇航員

6、所受的重力完全用于產(chǎn)生做圓周運(yùn)動的加速度，處于完全失重狀態(tài)正確選項(xiàng)為D. 答案：D,題型一 已知受力情況，確定物體運(yùn)動情況 例1 在海濱游樂場有一種滑沙的娛樂活動如圖1所示，人坐在滑板上從斜坡的高處A點(diǎn)由靜止開始下滑，滑到斜坡底部B點(diǎn)后沿水平滑道再滑行一段距離到C點(diǎn)停下來，斜坡滑道與水平滑道間是平滑連接的，滑板與兩滑道間的動摩擦因數(shù)為0.50，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g10 m/s2.,圖1,(1)若斜坡傾角37，人和滑板的總質(zhì)量為m60 kg，求人在斜坡上下滑時(shí)的加速度大小(sin370.6，cos370.8) (2)若由于受到場地的限制，A點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離為x50 m，為確保人身安全，假

7、如你是設(shè)計(jì)師，你認(rèn)為在設(shè)計(jì)斜坡滑道時(shí)，對高度應(yīng)有怎樣的要求？,圖2,解析 (1)在斜坡上下滑時(shí)，受力如圖2由牛頓第二定律得： mgsinFma FNmgcos0 FFN 解得：agsingcos2 m/s2,答案 (1)2 m/s2 (2)斜坡的高度不能超過25 m,題后反思 由物體受力情況求解運(yùn)動情況的一般步驟是： 1確定研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出物體受力圖 2根據(jù)力的合成或正交分解求出合外力(大小、方向)(物體受二個(gè)以上的力作用時(shí)一般用正交分解法) 3根據(jù)牛頓第二定律列方程，并解出物體的加速度 4結(jié)合題給物體運(yùn)動的初始條件，選擇運(yùn)動學(xué)公式求出所需的運(yùn)動學(xué)量,變式11 工人用繩

8、索拉鑄件，從靜止開始在水平面上前進(jìn)如果鑄件的質(zhì)量是20 kg，鑄件與地面間的動摩擦因數(shù)是0.25，工人用60 N的力拉動鑄件，繩跟水平方向的夾角為37并保持不變(圖3)經(jīng)4 s后松手，問松手后鑄件還能前進(jìn)多遠(yuǎn)？(g10 m/s2，cos370.8，sin370.6),圖3,解析：松手前鑄件做勻加速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為a Fcos37fma Fsin37FNmg0 fFN 解得 a0.35 m/s2,4 s末速度 v0at1.4 m/s 松手后減速加速度的大小設(shè)為a ag2.5 m/s2 鑄件再前進(jìn)s后停止，則 v022as 答案：0.39 m,題型二 已知運(yùn)動情況，確定物體受力情況 例2 冰壺

9、比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體育項(xiàng)目，比賽場地示意圖如圖4甲所示比賽時(shí)，運(yùn)動員腳蹬起蹬器，身體成跪式手推冰壺從本壘圓心O向前滑行，至前衛(wèi)線時(shí)放開冰壺使其沿直線OO滑向營壘圓心O，為使冰壺能在冰面上滑得更遠(yuǎn)，運(yùn)動員可用毛刷刷冰面以減小冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù),一次比賽時(shí)，冰壺(可視為質(zhì)點(diǎn))從本壘圓心O點(diǎn)向前沿直線OO滑行，某同學(xué)利用計(jì)算機(jī)描繪出冰壺運(yùn)動的vt圖象如圖4乙所示，已知OO30.0 m，冰壺的質(zhì)量為19 kg，g取10 m/s2，啟動時(shí)運(yùn)動員對冰壺的推力為恒力，求：,圖4,(1)啟動時(shí)運(yùn)動員對冰壺的推力F； (2)用毛刷刷冰面的距離及此時(shí)冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)； (3)冰壺靜止時(shí)的位置,

10、解析 (1)分析vt圖象可知，02.0 s內(nèi)為冰壺的啟動過程，2.0 s12.0 s為冰壺在冰面上的自滑過程，12.0 s16.8 s為冰壺在運(yùn)動員刷冰面后的滑行過程 0 2.0 s冰壺的加速度大小為a12 m/s2 設(shè)不刷冰面時(shí)冰壺與冰面的動摩擦因數(shù)為1，由牛頓第二定律有：F1mgma1 20 s12.0 s冰壺的加速度大小為a20.32 m/s2 由牛頓第二定律有1mgma2 聯(lián)立解得F44.1 N,答案 (1)44.1 N (2)1.92 m 0.017 (3)距O點(diǎn)左側(cè)0.08 m處,題后反思 解答此類問題還應(yīng)注意：不論是已知運(yùn)動求解力，還是已知力求解運(yùn)動，作好“兩分析”即受力分析、運(yùn)

11、動分析是解決問題的關(guān)鍵在解決兩類動力學(xué)基本問題時(shí)要正確畫出受力分析圖，進(jìn)行運(yùn)動過程分析，建立已知的受力情況或運(yùn)動情況與加速度的關(guān)系，從而達(dá)到事半功倍的效果,求解這兩類問題的思路如下：,變式21 (2010安徽理綜)質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動，一段時(shí)間后撤去F，其運(yùn)動 的vt圖象如圖5所示g取10 m/s2，求： (1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)； (2)水平推力F的大?。?(3)010 s內(nèi)物體運(yùn)動位移的大小,圖5,答案：(1)0.2 (2)6 N (3)46 m,題型三 超重和失重問題 例3 如圖6所示是電梯上升的vt圖線，若電梯的質(zhì)量為100 kg，則承受電

12、梯的鋼繩受到的拉力在02 s之間、2 s6 s之間、6 s10 s之間分別為多大？(g取10 m/s2),圖6,解析 從圖中可以看出電梯的運(yùn)動情況為先加速、后勻速、再減速，根據(jù)vt圖線可以確定電梯的加速度，由牛頓運(yùn)動定律可列式求解 對電梯的受力情況分析如圖7所示：,圖7,答案 1300 N 1000 N 850 N,題后反思 物體無論處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)或完全失重狀態(tài)，物體受到由于地球的吸引而產(chǎn)生的重力始終不變，改變的只是物體對水平支持物的壓力或?qū)ωQ直懸線的拉力電梯問題是超重、失重部分經(jīng)?？疾榈念}目，其實(shí)質(zhì)仍是牛頓第二定律的應(yīng)用,變式31 (2011福建三明期末)某位同學(xué)為了研究超重和失重

13、現(xiàn)象，將重為50 N的物體帶到電梯中，并將它放在水平放置的傳感器上，電梯由啟動到停止的過程中，測得重物的壓力隨時(shí)間變化的圖象如圖8所示設(shè)在t12 s和t28 s時(shí)電梯的速度分別為v1和v2，下列判斷正確的是( ) A電梯上升了，v1v2 B電梯上升了，v2v1 C電梯下降了，v1v2 D電梯下降了，v2v1,圖8,解析：由圖象可知，物體先處于超重狀態(tài)(加速上升或減速下降)，考慮到電梯由啟動開始，故可以判斷電梯加速上升；由壓力隨時(shí)間變化的圖象可知其vt圖象如圖9所示，可知v2v1. 答案：B,圖9,1在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50 kg，電梯運(yùn)

14、動過程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖10所示，在這段時(shí)間內(nèi)下列說法中正確的是( ),圖10,A曉敏同學(xué)所受的重力變小了 B曉敏對體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對曉敏的支持力 C電梯一定在豎直向下運(yùn)動 D電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下,解析：曉敏在這段時(shí)間內(nèi)處于失重狀態(tài)，是由于曉敏對體重計(jì)的壓力變小了，而曉敏的重力沒有改變，A選項(xiàng)錯(cuò)；曉敏對體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對曉敏的支持力是一對作用力與反作用力，大小一定相等，B選項(xiàng)錯(cuò)，以豎直向下為正方向，有：mgFma，即50g40g50a，解得ag/5，方向豎直向下，但速度方向可能是豎直向上，也可能是豎直向下，C選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確 答案：D,

15、2如圖11所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點(diǎn)，與豎直墻壁相切于A點(diǎn)，豎直墻壁上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60，C是圓環(huán)軌道的圓心已知在同一時(shí)刻，a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道AM、MB運(yùn)動到M點(diǎn)；c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)則( ) Aa球最先到達(dá)M點(diǎn) Bb球最先到達(dá)M點(diǎn) Cc球最先到達(dá)M點(diǎn) Db球和c球都可能最先到達(dá)M點(diǎn),圖11,答案：C,3如圖12所示，樓梯口一傾斜的天花板與水平面成37角，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板工人所持木桿對刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F10 N，刷子的質(zhì)量為m0.5 kg，刷子可視為質(zhì)點(diǎn)刷子與天花板間

16、的動摩擦因數(shù)為0.5，天花板長為L4 m，取sin 370.6，試求：,圖12,(1)刷子沿天花板向上運(yùn)動的加速度； (2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時(shí)間 解析：(1)以刷子為研究對象，受力分析如圖13所示，設(shè)滑動摩擦力為Ff，天花板對刷子的彈力為FN，由牛頓第二定律，得 (Fmg)sin37Ffma FN(Fmg)cos37 FfFN 代入數(shù)據(jù)，得 a2 m/s2.,圖13,答案：(1)2 m/s2 (2)2 s,4一卡車拖掛一相同質(zhì)量的車廂，在水平直道上以v012 m/s的速度勻速行駛，其所受阻力可視為與車重成正比，與速度無關(guān)某時(shí)刻，車廂脫落，并以大小為a2 m/s2的加速度減速滑行在車廂脫落t3 s后，司機(jī)才發(fā)覺并緊急剎車，剎車時(shí)阻力為正常行駛時(shí)的3倍假設(shè)剎車前牽引力不變，求卡車和車廂都停下后兩者之間的距離,解析：設(shè)卡車的質(zhì)量為M，卡車所受阻力與車重之比為；剎車前卡車牽引力的大小為F，卡車剎車前后加速度的大小分別為a1和a2.重力加