第三章 学案13 牛顿第二定律及应用(二)超重与失重 瞬时问题.pptx

A．a1＝0，a2＝g C．a1＝0，a2＝m＋MMg
B．a1＝g，a2＝g D．a1＝g，a2＝m＋MMg
[规范思维]
【例 3】 (2011·宿迁模拟)在动摩擦
图5 因数 μ＝0.2 的水平面上有一个质量为 m＝1 kg 的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方 向成 θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图 5 所示．此时小球处于静止平衡状态， 且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取 g＝10 m/s2.求： (1)此时轻弹簧的弹力大小； (2)小球的加速度大小和方向； (3)在剪断弹簧的瞬间小球的加速度大小．
(1)该学生下滑过程中的最大速率； (2)滑杆的长度．
图 17
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学案 13 牛顿第二定律及应用(二)
超重与失重 瞬时问题
【课前双基回扣】 1. ABCD 2. B [根据牛顿第二定律，力和加速度是瞬时对应关系，拉力刚开始作用的瞬间，物 体立刻获得一个加速度，但速度仍为零，因为速度的增加需要时间，B 正确．] 3.D [跳水运动员在空中时无论是上升还是下降，加速度方向均向下，由于不计空气 阻 力，故均为完全失重，故选D.] 4. CD 5.CD 6．CD [小球的加速度大小决定于小球受到的合外力．从接触弹簧到到达最低点，弹 力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大．当合力与速 度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大．] 思维提升 1．(1)由牛顿第二定律可知，合力与加速度之间具有瞬时对应的关系，合力与加速度可 同时发生突变，但速度不能． (2)合力增大，加速度一定增大，但速度不一定增大． (3)加速度的方向与物体所受合力方向一致，但速度方向与加速度和合力的方向不一定 共线． 2.物体的加速度方向向上则超重；加速度方向向下则失重，与物体运动的速度方向无 关． 3.当物体处于自由落体或竖直上抛运动状态时由于物体的加速度均为重力加速度，故 物 体处于完全失重状态．此时物体对水平支持物的压力或对竖直悬挂物的拉力等于零． 【核心考点突破】 例 1 A [对于 A、B 整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上 升过程还是下降过程．A 对 B 均无压力，只有A 项正确．] [规范思维] 物体处于超重和失重状态，仅取决于加速度，而与速度无关．本题中若物 体斜向上抛出、水平抛出、斜向下抛出，A 对 B 的压力都为零． 例 2 C [木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为 mg.木板抽出后瞬
图 10 A.电梯在启动阶段约经历了 2.5 秒的加速上升过程 B.电梯在启动阶段约经历了 4 秒的加速上升过程 C.电梯的最大加速度约为 6.7 m/s2 D.电梯的最大加速度约为 16.7 m/s2 5．(2009·广东·8)某人在地面上用弹
图 11 簧秤称得体重为 490 N．他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0 至 t3 时间段内，弹簧秤的 示数如图 11 所示，电梯运行的 v－t 图可能是(取电梯向上运动的方向为正)( )
() A. 上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态 B.上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态
C．上升过程和下落过程均处于超重状态
D．上升过程和下落过程均处于完全失重状态
4．在完全失重的状态下，下列物理仪器还能使用的是( )
A.天平
B.水银气压计
C.电流表
D.弹簧测力计
二、思想方法题组
图1 5．如图 1 所示，A、B 两物块叠放在一起，当把 A、B 两物块同时竖直向上抛出时(不 计空气阻力)，则( )
图 13
利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况，实验时让某同学从桌子上跳下，自 由 下落 H 后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了 h.计算机显示该同学受到地 面支持力F 随时间变化的图象如图 13 所示．根据图象提供的信息，以下判断不正确的 是 ()
A. 在 0 至 t2 时间内该同学处于失重状态 B. 在 t2 至 t3 时间内该同学处于超重状态 C. t3 时刻该同学的加速度为零 D. 在 t3 至 t4 时间内该同学的重心继续下降
【能力提升】
图 14 8．如图 14 所示，质量为 m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为 30°的光滑木板 AB 托住，小球恰好处于静止状态．当木板 AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为
()
A．0
B
2
3g
C．g
D.
3 3
. 3g
9．(2011·福建厦门六中期中)如图 15 所示，
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图 16 站在竖直向上运动着的升降机底板上．他看到升降机上挂着一个带有重物的弹簧测力
计，其示数为 40 N，如图 16 所示，该重物的质量为 5 kg，这时人对升降机底板的压力 是多大？(g 取 10 m/s2)
11．如图 17 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 末滑到杆底时的速度恰好为 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的情况如图乙所示， g 取 10 m/s2.求：
A．A 的加速小于 g B．B 的加速度小于 g C．A、B 的加速度均为g D．A、B 间的弹力不为零
图2 6．如图 2 所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静 止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落．在小球下落的这一全
过程中，下列说法中正确的是( )
不 变，求剪断 L2 的瞬间物体的加速度．
【基础演练】 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 50 kg，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 7 所示 ．在 这段时间内下列说法中正确的是( )
图7 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
定义
对悬挂物的拉力)大于物 对悬挂物的拉力)小于物 对悬挂物的拉力)等于零
体所受重力的现象
体所受重力的现象
的现象
产生 条件
物体有向上的加速度 物体有向下的加速度 a＝g，方向竖直向下
视重
F＝m(g＋a)
F＝m(g－a)
F＝0
2.进一步理解
(1)当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．
(2) 物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度无
图 15
A、B 两小球分别连在弹簧两端，B 端用细线固定在倾角为 30°光滑斜面上，若不计弹
簧质量，在线被剪断瞬间，A、B 两球的加速度分别为( )
A．都等于g2
B.g2和 0
C.MAM＋BMB·g2和 0
D．0 和MAM＋BMB·g2
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案
10.一个质量为 50 kg 的人，
பைடு நூலகம்
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A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D ．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先增大后减小
一、超重与失重 1．超重与失重
超重
失重
完全失重
物体对支持物的压力(或 物体对支持物的压力(或 物体对支持物的压力(或
[针对训练 1] 下列实例属于超重现象的是( ) A. 汽车驶过拱形桥顶端 B. 荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动 D.火箭点火后加速升空
二、瞬时加速度问题 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瞬时作用力． 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．
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学案 13 牛顿第二定律及应用(二) 超重与失重 瞬时问题
一、概念规律题组 1. 关于牛顿第二定律，下列说法中不正确的是( ) A. 加速度和力是瞬时对应关系，即 a 与 F 是同时产生、同时变化、同时消失 B. 物体只有受到力作用时，才有加速度，也一定有速度 C.任何情况下，加速度的方向总与合外力的方向相同，但与速度的方向不一定相同 D ．当物体受到几个力作用时，可以把物体的加速度看作是各个力单独作用时产生的各
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6．(山东高考题)直升机悬停在空中向
图 12 地面投放装有救灾物资的箱子，如图 12 所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻 力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过 程中，下列说法正确的是( ) A. 箱内物体对箱子底部始终没有压力 B.箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 C ．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 7.
关．
(3)物体超重或失重的大小是 ma. (4)当物体处于完全失重状态时，平常一切由重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．
【例 1】 (2010·浙江理综·14 )
图3 如图 3 所示，A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说 法正确的是( ) A. 在上升和下降过程中A 对 B 的压力一定为零 B. 上升过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力 C. 下降过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力 D. 在上升和下降过程中A 对 B 的压力等于A 物体受到的重力 [规范思维]
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(2)不可伸长：即无论绳子受力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力 可以突变． 2．中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有以下几个特性： (1)轻：其质量和重力均可视为等于零，同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等． (2)弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力． (3)由于弹簧和橡皮绳受力时，要恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不 能突变．
[规范思维]
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[针对训练 2] 如图 6 甲所示，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．求 解下列问题：
图6
(1)现将线 L2 剪断，求剪断 L2 的瞬间物体的加速度． (2)若将图甲中的细线 L1 换成长度相同，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件
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 2．如图 8 所示，
图8
在光滑的水平面上，质量分别为 m1 和 m2 的木块 A 和 B 之间用轻弹簧相连，在拉力 F
作用下，以加速度 a 做匀加速直线运动，某时刻突然撤去拉力 F，此瞬时 A 和 B 的加
速度为 a1 和 a2，则( )
A．a1＝a2＝0 B
．a1＝a，a2＝0
m1
m2
C．a1＝m1＋m2 a，a2＝m1＋m2 a
m1 D．a1＝a，a2＝－m2 a 3．
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图9 图 9 是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景．宇航员在火箭发射与 飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是( ) A. 火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B. 飞船加速下落时，宇航员处于超重状态 C. 飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力 D. 火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 4．(2011·长春期末)在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从 静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动，传感器的屏幕上显示出其受 到的压力与时间的关系图象如图 10 所示，则( )
图4
【例 2】 (2010·全国Ⅰ·15 )如图 4 所示，轻弹簧上端与一质量为 m 的木块 1 相连，下端
与另一质量为 M 的木块 2 相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状
态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块 1、2 的加速度大小分别为
a1、a2.重力加速度大小为 g.则有( )
个加速度的合成
2．给静止在光滑水平面上的物体，施加一个水平拉力，当拉力刚开始作用的瞬间， 下 列说法正确的是( )
A. 物体同时获得速度和加速度 B.物体立即获得加速度，但速度仍为零
C．物体立即获得速度，但加速度仍为零 D．物体的速度和加速度均为零 3．跳水运动员从 10 m 跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落 进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有