超失重连接体问题

学习目标：1.深化对超重和失重的理解，能熟练运用它解释一些现象。2.加深对连接体问题的理解，灵活运用整体法与隔离法解决连接体问题重点：1.超重和失重及其理解。2.连接体问题及其处理。难点：整体法与隔离法的灵活应用如图所示，是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景，请思考：(1)火箭加速上升阶段，宇航员处于超重还是失重状态？(2)当火箭停止工作后上升阶段，宇航员处于超重还是失重状态？超重失重问题解析：(1)火箭加速上升阶段，飞船具有向上的加速度，处于超重状态。(2)火箭停止工作后上升阶段，飞船具有向下的加速度，处于失重状态。超重、失重和完全失重比较超重现象失重现象完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)__________的现象大于小于等于零产生条件物体的加速度方向______物体的加速度方向_____物体的加速度方向，大小a＝g列原理式F－mg＝maF＝m(g＋a)mg－F＝maF＝m(g－a)mg－F＝mgF＝0运动状态加速上升、_________加速下降、_________自由落体运动、竖直上抛运动向上向下向下减速下降减速上升超重现象失重现象完全失重[例1]在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，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D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下[审题指导]解答本题时应注意以下三点：(1)由体重计示数变化判断电梯的加速度方向；(2)由牛顿第二定律可求电梯的加速度；(3)无法确定电梯的速度方向。[尝试解题]由题知体重计的示数为40kg时，人对体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有变化，A错；由牛顿第三定律知B错；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，C错；由牛顿第二定律mg－FN＝ma，可知a＝g5，方向竖直向下，D对。[答案]D变式训练1．关于超重和失重的下列说法中，正确的是()A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B．物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C．物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D．物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化CD(1)无论超重还是失重，物体的重力并没有变化。(2)由物体超重或失重，只能判断物体的加速度方向，不能确定其速度方向。拓展延伸如图所示,倾斜索道与水平面夹角为37°,当载人车厢沿钢索匀加速向上运动时,车厢的人对厢底的压力为其重量的1.25倍,那么车厢对人的摩擦力为其体重的()A.倍B.倍C.倍D.倍41313445解析当车厢沿钢索方向匀加速向上运动时,人与车厢具有相同的加速度为a,将a分解为水平方向分量a1和竖直方向分量a2,如右图所示,则a1=acos37°=0.8a①a2=asin37°=0.6a②B对人受力分析如右图所示.对人分别在水平方向和竖直方向应用牛顿第二定律列方程得:水平:Ff=ma1③竖直:FN-mg=ma2④由①③解得:Ff=0.8ma⑤将④式代入数据得:1.25mg-mg=0.6ma⑥由⑤⑥解得:31fmgF答案B尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即ay≠0，物体就会出现超重或失重状态。要点深化1.两个或两个以上物体相互连接参与运动的系统称为连接体.2.常见连接方式：①用轻绳(弹簧、杆)连接②直接接触③靠摩擦接触连接体问题3.求解连接体问题的方法：整体法与隔离法(1)整体法当连接体内(即系统内)各物体的相同时，可以把系统内的所有物体看成，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对列方程求解的方法。(2)隔离法当求系统内物体间时，常把某个物体从系统中出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对出来的物体列方程求解的方法。加速度一个整体整体相互作用的内力隔离隔离(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，而系统内各物体间的相互作用力为。外力内力【例2】相同材料的物块m和M用轻绳连接，在M上施加恒力F，使两物块作匀加速直线运动,求在下列各种情况下绳中张力。FMm(1)地面光滑，T=?(2)地面粗糙，T=？解：（1）由牛顿第二定律，对整体可得：F=(M+m)a隔离m可得：T=ma联立解得：T=mF/(M+m)(2)由牛顿第二定律，对整体可得：F-μ(M+m)g=(M+m)a隔离m可得：T-μmg=ma联立解得：T=mF/(M+m)FMmTFMmTf(3)竖直加速上升，T=?(4)斜面光滑，加速上升，T=?MmFmMF解：由牛顿第二定律，对整体可得：F-(M+m)g=(M+m)a隔离m可得：T-mg=ma联立解得：T=mF/(M+m)解：由牛顿第二定律，对整体可得：F-(M+m)gsinθ=(M+m)a隔离m可得：T-mgsinθ=ma联立解得：T=mF/(M+m)由上式可知：1.T的大小与运动情况无关(式中无a、v)2.T的大小与θ无关(水平、斜面、竖直方向都适用）3.T的大小与μ无关(光滑、粗糙皆可，只要μ相同）T=mFm+M变式训练2：如图所示，质量为2kg的m1和质量为1kg的m2两个物体用水平细线连接，放在光滑的水平面上，现用水平拉力F拉m1，使m1和m2一起沿水平面运动，若细线能承受的最大拉力为8N，求水平拉力F的最大值。Fm2m1先分析m2的受力情况：G2N2T22/8smmTa再分析m1m2整体受力情况：m1m2GNFF=(m1+m2)a=24N整体法与隔离法的使用：外力内力加速度a隔离法整体法1.求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。2.求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。1.某人站在一台秤上，在此人迅速下蹲的过程中，台秤的读数()A.先变大后变小，最后等于人的重力B.一直变大，最后等于人的重力C.先变小后变大，最后等于人的重力D.一直变小，最后等于人的重力巩固提高C2.下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是()A.用弹簧秤测物体的重力B.用天平测物体的质量C.用温度计测舱内的温度D.用水银气压计测舱内气体的压强ABD3.如右图所示，弹簧测力计外壳质量为m0，弹簧及挂钩的质量忽略不计，挂钩吊着一质量为m的重物．现用一方向竖直向上的外力F拉着弹簧测力计，使其向上做匀加速运动，则弹簧测力计的示数为(C)A．mgB．FC.mm0＋mFD.m0m0＋mg4．如右图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为μmg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为(C)A．μmgB．2μmgC．3μmgD．4μmg5.如图所示,不计绳的质量及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M,水平面光滑,当在绳B端挂一质量为m的物体时,物体A的加速度为a1,当在绳B端施以F=mg的竖直向下的拉力作用时,A的加速度为a2,则a1与a2的大小关系是()A.a1=a2B.a1＞a2C.a1＜a2D.无法确定C