1、第2讲两类动力学问题超重和失重,知识梳理?一、两类动力学问题1.动力学的两类基本问题(1)由受力情况分析判断物体的运动情况;(2)由运动情况分析判断物体的受力情况。2.解决两类基本问题的方法:以加速度为桥梁,由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解。,二、超重和失重,1.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,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,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即视重。,2.超重、失重和完全失重的比较,1.一个原来静止的物体,质量是7 kg,受到14 N的恒力作用,则5 s 末的速度及5 s内通
2、过的路程为?()A.8 m/s25 mB.2 m/s25 mC.10 m/s25 mD.10 m/s12.5 m,答案C物体由静止开始在恒力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动。由牛顿第二定律和运动学公式得:a=?=?m/s2=2 m/s2,v=at=25 m/s=10 m/s,x=?at2=?225 m=25 m。,C,2.人站在电梯中随电梯一起运动。下列过程中人处于超重状态的是?()A.电梯加速上升B.电梯加速下降C.电梯匀速上升D.电梯匀速下降,答案A电梯无论匀速上升还是匀速下降,加速度都等于0,选项C、D错。电梯加速上升,加速度竖直向上,为超重状态,电梯加速下降,加速度竖直向下,为失重
3、状态,选项A对B错。,A,3.质量为2 kg的物体在水平恒力F=4 N的作用下由静止开始沿水平面运动,经时间2 s后撤去外力F,物体又经时间4 s后重新静止。求:(1)物体所受阻力大小。(2)该过程物体发生的总位移。,答案(1)? N(2)8 m,解析(1)以物体为研究对象分析受力,根据牛顿第二定律得:F-f=ma1f=ma2a1t1=a2t2联立解得:f=? N,a1=? m/s2,a2=? m/s2(2)根据v=at得知撤去外力时的速度v=? m/s,根据平均速度公式可知物体的总位移x=?t=?(t1+t2)=8 m,深化拓展,考点一两类动力学问题,考点二超重和失重,深化拓展考点一两类动力
4、学问题解决两类动力学问题的一般思路,1-1质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的v-t图像如图所示。g取10 m/s2,求:(1)物体与水平面间的动摩擦因数;(2)水平推力F的大小;(3)010 s内物体运动位移的大小。,答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m,解析(1)设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20、末速度为v2t、加速度大小为a2,则a2=?=2 m/s2设物体所受的摩擦力为Ff,根据牛顿第二定律,有Ff=ma2Ff=mg解得=?=0.2(2)设物体做匀加速直线运动的时间为t1、初速度为v10、末速度为v1t、加速度大
5、小为a1,则a1=?=1 m/s2,根据牛顿第二定律,有F-Ff=ma1解得F=mg+ma1=6 N(3)解法一由匀变速直线运动位移公式,得x=x1+x2=v10t1+?a1?+v20t2-?a2?=46 m解法二根据v-t图像中图线与t轴所围的面积表示位移,得x=? m+?48 m=46 m,1-2(2016北京海淀期中,13)如图所示,一个质量m=10 kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F =50 N的拉力,使物体做初速度为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角=37,物体与水平地面间的动摩擦因数=0.50,sin 37=0.60,cos 37=0.80,取重力加速度g=10
6、m/s2。(1)求物体运动的加速度大小;(2)求物体在 2.0 s末的瞬时速率;(3)若在 2.0 s末撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。,答案(1)0.50 m/s2(2)1.0 m/s(3)0.10 m,解析(1)设物体受摩擦力为f,支持力为N根据牛顿第三定律,物体对水平地面的正压力N=N则有f=N根据牛顿第二定律对物体有:水平方向:F cos -f=ma竖直方向:N+F sin =mg解得:a=0.50 m/s2(2)根据运动学公式:v=at=1.0 m/s(3)设撤去拉力后物体滑行的最大距离为x根据动能定理:-mgx=0-?mv2解得:x=0.10 m,1-3如图所示,
7、一质量m=0.4 kg的小物块,以v0=2 m/s的初速度,在与斜面成某一夹角的拉力F作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经t=2 s的时间物块由A点运动到B点,A、B之间的距离L=10 m。已知斜面倾角=30,物块与斜面之间的动摩擦因数=?。重力加速度g取10 m/s2。,(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。(2)拉力F与斜面夹角多大时,拉力F最小?拉力F的最小值是多少?,答案(1)3 m/s28 m/s(2)30? N,解析(1)设物块加速度的大小为a,到达B点时速度的大小为v,由运动学公式得L=v0t+?at2?v=v0+at?联立式,代入数据得a=3 m/s2?v=8 m/s(
8、2)设物块所受支持力为FN,所受摩擦力为Ff,拉力与斜面间的夹角为,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得,F cos -mg sin -Ff=ma?F sin +FN-mg cos =0?又Ff=FN联立式得 F=?由数学知识得,cos +? sin =? sin(60+)?由式可知对应F最小时与斜面间的夹角=30?联立式,代入数据得F的最小值为Fmin=? N,考点二超重和失重,C.在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度D.在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度,2-1(2014北京理综,18,6分)应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起
9、物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。对此现象分析正确的是?()A.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态B.手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态,D,答案D物体由静止开始向上运动时,物体和手掌先一起加速向上,物体处于超重状态,之后物体和手掌分离前,应减速向上,物体处于失重状态,故A、B均错误。当物体和手分离时,二者速度相同,又因均做减速运动,故分离条件为a手a物,分离瞬间物体的加速度等于重力加速度,则手的加速度大于重力加速度,选项D正确,C错误。,2-2一座大楼中有一部直通高层的客运电梯,电梯的简化模型如图(1)所示。已知电梯在t=0时由静止开始上升,电梯的加速度a随时间t的变化如图(2)所示。如图(1)所示,一质量为M的乘客站在电梯里,电梯对乘客的支持力为F。根据a-t图像可以判断,力F大小不变,且FMg的时间段为?(),A.18 s内B.89 s内C.1516 s内D.1623 s内,D,答案DFMg说明物体处于失重状态,此时物体的加速度方向向下,且要求F恒定,则a恒定,由a-t图可知,只有1623 s 内满足此条件,故 D正确。,
