【学海导航】2013届高三物理一轮复习课件(人教版)：第3章 第3节 超重与失重 连接体问题

1新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!第3节超重与失重连接体问题2新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!3新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!考点1：超重、失重【例1】升降机由静止开始上升，开始2s内匀加速上升8m,以后3s内做匀速运动，最后2s内做匀减速运动，速度减小到零．升降机内有一质量为250kg的重物，求整个上升过程中重物对升降机的底板的压力，并作出升降机运动的v-t图象和重物对升降机底板压力的F-t图象．(g取10m/s2)切入点：运用牛顿运动规律解题．4新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!1222111221111N1N11N112s.1228m/s4m/s222s42m/s8m/s2s3500NaxxatatvatFFmgmaFmgma开始内升降机做匀加速运动，设其加速度为由，解得升降机在末的速度为设在开始内升降机底板对重物的支持力为根据牛顿第二定律得：，，方向竖直向上．根据牛顿第三定律得重物对升【解析】降机底板N1N13500NFF的压力大小为，方向竖直向下．5新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!N2N2N2212332233s2500N2500N8m/s2s080m/s4m/s2FmgFFvvvata中间内重物匀速上升，由平衡条件得所以重物对升降机底板的压力，方向竖直向下．重物的速度为最后内重物随升降机一起做匀减速运动，有解得6新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!N33N33N3N31500N1500NmgFmaFmgmaFFvtFt根据牛顿第二定律得解得升降机底板对重物的支持力为，方向竖直向上．则重物对升降机底板的压力，方向竖直向下．根据以上三个过程中计算数据，可得图象和图象如图所示．7新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!点评：当升降机加速上升，重物有向上的加速度，是由重物的重力和升降机对重物的支持力的合力产生的；当升降机减速上升时，重物有向下的加速度，仍是由重物的重力和升降机对重物的支持力的合力产生的．因此根据牛顿第二定律建立方程即可顺利解题．解超重和失重的问题，关键是抓住运动和力的桥梁——加速度这个物理量．8新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!考点2：整体运用牛顿第二定律【例2】如图331所示，倾角α=30°、质量M=34kg的斜面体始终停在粗糙的水平地面上，质量mA=14kg、mB=2kg的物体A和B，由细线通过定滑轮连接．若A以a=2.5m/s2的加速度沿斜面下滑，求此过程中地面对斜面体的摩擦力和支持力各是多少？图3319新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!切入点：运用整体法解题．【解析】取A、B及斜面体为研究对象，它受到的外力是竖直向下的重力(mA+mB+M)g、地面竖直向上的支持力FN及水平方向的静摩擦力Ff.将A物体的加速度沿水平方向和竖直方向分解，如图所示．10新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!根据牛顿第二定律的系统表达式，地面对斜面体的摩擦力应为水平向左，大小为Ff=mAax=mAacosα=30.3N在竖直方向上应有FN-(mA+mB+M)g=mBa-mAay即地面对小车的支持力FN=(mA+mB+M)g+mBa-mAasinα=487.5N11新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!点评：对于由多个物体组成的系统，如果其中各物体的加速度不相同，但不需求系统内各物体间的相互作用力时，利用系统的牛顿第二定律求解，由于避开了对系统内力的分析，使解题过程变得干净利落．12新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!题型：整体法和隔离法【例3】如图332所示，质量为m=1kg的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体质量为M=2kg，斜面与物块间的动摩擦因数μ=0.2，地面光滑，θ=37°.现对斜面体施一水平推力F，要使物块m相对斜面静止，力F应为多大？(设物块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2)图33213新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!【解析】(1)设物块处于相对斜面向下滑的临界状态时，推力为F1，此时物块受力如图所示，取加速度a的方向为x轴正方向．对x轴方向：FNsinθ-μFNcosθ=ma1对y轴方向：FNcosθ+μFNsinθ-mg=0对整体：F1=(M+m)a1把已知条件代入，解得a1=4.78m/s2，F1=14.3N14新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!(2)设物块处于相对斜面有向上滑的临界状态时，推力为F2，此时物块受力如右图所示．对x轴方向：FNsinθ+μFNcosθ=ma2对y轴方向：FNcosθ-μFNsinθ-mg=0对整体：F2=(M+m)a2把已知条件代入，解得a2=11.2m/s2，F2=33.6N则力F范围：14.3N≤F≤33.6N15新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!点评：采用极限法把F推向两个极端来分析：当F较大时(足够大)，物块将相对斜面上滑；当F较小时(趋于零)，物块将沿斜面加速下滑．因此F不能太小，也不能太大，F的取值有一个范围．具体求解时，综合应用整体法和隔离法．16新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!17新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!1.(2011•天津)某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数是G.他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的视数小于G，由此判断此时电梯的运动状态可能是__________________．答案：减速上升或加速下降18新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!2.(2011•全国卷)如图333，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块．假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等．现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是()图33319新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!答案：A20新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!12121222222212221111AFktFktmmFmmaammaFmFmgmaaktgaammgmmgmaam由外力可知随时间增大，初始时选和整体为研究对象，，随时间增大，当增大到一定程度当两物体发生相对运动时，此时研究：，，继续随时间增大【解析．研究：，可得不变，所以】正确．21新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!3.手托着书使它做下述各种情况的运动，那么，手对书的作用力最大的情况是()A．向下做匀减速运动B．向上做匀减速运动C．向下做匀加速运动D．向上做匀速运动A【解析】超重时手对书的作用力最大，向上做匀减速运动、向下做匀加速运动都是失重，向上做匀速运动是平衡状态，向下做匀减速运动是超重状态，所以A对．22新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!4.(2011•濮阳一模)质量m=1kg的物体在光滑水平面上运动，初速度大小为2m/s.在物体运动的直线上施以一个水平恒力，经过t=1s，速度大小变为4m/s，则这个力的大小可能是()A．2NB．4NC．6ND．8NAC【解析】物体的加速度可能是2m/s2，也可能是6m/s2，根据牛顿第二定律，这个力的大小可能是2N，也可能是6N，所以答案是AC.23新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!5.(2011•德州模拟)如图334所示，木箱顶端固定一竖直放置的弹簧，弹簧下方有一物块，木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力．若在某段时间内，物块对箱底刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为()A．加速下降B．加速上升C．物块处于失重状态D．物块处于超重状态AC图33424新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!【解析】木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力，此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态．物块对箱底刚好无压力时，重力、弹簧弹力不变，其合力竖直向下，所以系统的加速度向下，物块处于失重状态，可能加速下降，故AC对．25新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!6.为了研究超重与失重现象，某同学把一体重计放在电梯的地板上，并将一物体放在体重计上随电梯运动，观察体重计示数的变化情况．下表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内时间不表示先后顺序)：26新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!若已知t0时刻电梯静止，则()A．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反B．t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化，但所受重力发生了变化C．t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等，运动方向一定相反D．t3时刻电梯可能向上运动AD27新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!【解析】由表中数据可知，t1时刻物体处于超重状态，电梯加速度方向向上，t2时刻物体处于失重状态，电梯加速度方向向下，A正确；无论超重还是失重，其重力均不变，B错；t1时刻和t2时刻电梯加速度大小相等、方向相反，但运动方向可能相同也可能相反，C错；t3时刻电梯匀速运动，但运动方向不能确定，D对．