高中物理超重失重整體法

1、牛頓運(yùn)動定律的綜合應(yīng)用知識點(diǎn)1超重和失重1.實(shí)重與視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，與物體的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。(2)視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為視重。視重大小等于彈簧測力計(jì)所受物體的拉力或臺秤所受物體的壓力。2超重、失重和完全失重的比較(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，大小保持不變，只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化。(2)不管物體的加速度是不是豎直方向，只要加速度在豎直方向上有分量，物體就會超重或失重狀態(tài)。(3)物體處于超重或失重狀態(tài)，與物體速度方向

2、無關(guān)。(4)完全失重的時(shí)候，物體并不處于受力平衡。(5)在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如水銀氣壓計(jì)，托盤天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。3判斷超重和失重的方法(1)從受力的角度判斷當(dāng)物體受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)從速度變化角度判斷物體向上加速或向下減速時(shí)，超重； 物體向下加速或向上減速時(shí)，失重。1減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物

3、體，物體對地板的壓力大于重力。 ()2根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運(yùn)動的速度方向。 ()3物體處于超重或失重狀態(tài)，由加速度方向決定，與速度方向無關(guān)。()思考：為什么宇航員在太空中處于完全失重的狀態(tài)能夠漂浮在太空艙里，而地面上完全失重的物體（如隨電梯自由下落的人）只能自由落體運(yùn)動呢？例1. 如圖，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力)，下列正確的是 ()A在上升和下降過程A對B的壓力一定為零B上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C下降過程中A對B的壓力小于A物體受到的重力D在上升和下降過程中A對B的壓力都等于A物體受到的重力例2. (多選)用力傳感器懸掛一鉤

4、碼，一段時(shí)間后，鉤碼在拉力作用下沿豎直方向由靜止開始運(yùn)動。如圖所示中實(shí)線是傳感器記錄的拉力大小變化情況，則()A鉤碼的重力約為4 NB鉤碼的重力約為2 NC圖中曲線，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、D，失重狀態(tài)的是B、CD圖中曲線，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、B，失重狀態(tài)的是C、D例3. 如圖甲所示，在木箱內(nèi)粗糙斜面上靜止一個(gè)質(zhì)量為m的物體，木箱豎直向上運(yùn)動的速度v與時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，物體始終相對斜面靜止。斜面對物體的支持力和摩擦力分別為N和f，則下列說法正確的是()A在0t1時(shí)間內(nèi)，N增大，f減小B在0t1時(shí)間內(nèi)，N減小，f增大C在t1t2時(shí)間內(nèi)，N增大，f增大D在t1t2時(shí)間內(nèi)，N減小，f減

5、小例4. 一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力 () At2 s時(shí)最大 Bt2 s時(shí)最小Ct8.5 s時(shí)最大 Dt8.5 s時(shí)最小 例5. (多選)如圖所示是某同學(xué)站在力傳感器上做下蹲起立的動作時(shí)記錄的壓力F隨時(shí)間t變化的圖線。由圖線可知該同學(xué)()A.體重約為650 NB.做了兩次下蹲起立的動作C.做了一次下蹲起立的動作，且下蹲后約2 s起立D.下蹲過程中先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)例6. 如圖，升降機(jī)內(nèi)有一固定斜面，斜面上放一物塊。開始時(shí)，升降機(jī)做勻速運(yùn)動，物塊相對于斜面勻速下滑。當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí) ()A物塊與斜面間的

6、摩擦力減小 B物塊與斜面間的正壓力增大C物塊相對于斜面減速下滑 D物塊相對于斜面勻速下滑知識點(diǎn)2整體法和隔離法 (1)整體法當(dāng)連接體內(nèi)(即系統(tǒng)內(nèi))各物體的加速度相同時(shí)，可以把系統(tǒng)內(nèi)的所有物體看成一個(gè)整體，分析其受力和運(yùn)動情況，運(yùn)用牛頓第二定律對整體列方程求解的方法。若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體加速度不相同，可利用牛頓第二定律對系統(tǒng)整體列式(F合m1a1m2a2)，減少未知的內(nèi)力，簡化數(shù)學(xué)運(yùn)算。（不推薦使用這種方法）(2)隔離法當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的內(nèi)力時(shí)，常把某個(gè)物體從系統(tǒng)中隔離出來，分析其受力和運(yùn)動情況，再用牛頓第二定律對隔離出來的物體列方程求解的方法。(3)整體法、隔離法的交替運(yùn)用若連接體內(nèi)各物體

7、具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力。即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”。若已知物體之間的作用力，則“先隔離求加速度，后整體求外力”。 (1)通過滑輪和繩的連接體問題：若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法。繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度大小相同但方向不同，故采用隔離法。(2)水平面上的連接體問題：這類問題一般多是連接體(系統(tǒng))中各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度。解題時(shí)，一般整體法、隔離法交替應(yīng)用。(3)斜面體與上面物體組成的系統(tǒng)的問題：當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對于地面靜止時(shí)，

8、解題時(shí)一般采用隔離法分析。整體法和隔離法疊加體和連接體問題例8.隔離法和整體法解決斜面模型1， 物體沿相同高度，不同傾角的光滑斜面下滑，到最低點(diǎn)的速度和時(shí)間。（斜面固定在地面上）2， 物體沿相同水平長度，不同傾角的光滑斜面下滑，到最低點(diǎn)的速度和時(shí)間。（斜面固定在地面上）3， 如果斜面不是固定在地面上，計(jì)算斜面給地面的壓力和摩擦力。4， 如果斜面固定且粗糙，計(jì)算斜面給地面的壓力和摩擦力。（考慮物體勻速/加速下滑）例9. 質(zhì)量分別為m、2m的物塊A、B用輕彈簧相連，設(shè)兩物塊與接觸面間的動摩擦因數(shù)都相同。當(dāng)用水平力F作用于B上且兩物塊在粗糙的水平面上共同向右加速運(yùn)動時(shí)，彈簧的伸長量為x1，如圖甲所示

9、；當(dāng)用同樣大小的力F豎直共同加速提升兩物塊時(shí)，彈簧的伸長量為x2，如圖乙所示；當(dāng)用同樣大小的力F沿固定斜面向上拉兩物塊使之共同加速運(yùn)動時(shí)，彈簧的伸長量為x3，如圖丙所示，則x1x2x3等于()A111 B123C. 121 D無法確定例10. 如圖所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升。夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f。若木塊不滑動，力F的最大值是 ()A. B.C.(mM)g D.(mM)g例11. 如圖所示，物塊A、B的質(zhì)量分別為m和2m，用輕彈簧連接后放在光滑的水平面上。對B施加向右的水平拉力F，穩(wěn)定后A、B相對靜止地在水平面上運(yùn)動，此時(shí)彈簧長度為l

10、1；若撤去拉力F，換成大小仍為F的水平推力向右推A，穩(wěn)定后A、B相對靜止地在水平面上運(yùn)動，此時(shí)彈簧長度為l2。則下列判斷正確的是()A彈簧的原長為B兩種情況下穩(wěn)定時(shí)彈簧的形變量相等C兩種情況下穩(wěn)定時(shí)兩物塊的加速度不相等 D彈簧的勁度系數(shù)為例12. 如圖1所示，在光滑水平面上疊放著甲、乙兩物體?，F(xiàn)對甲施加水平向右的拉力F，通過傳感器可測得甲的加速度a隨拉力F變化的關(guān)系如圖2所示。已知重力加速度g=10 m/s2，由圖線可知（ ）A甲的質(zhì)量mA=2kg B甲的質(zhì)量mA=6kgC甲、乙間的動摩擦因數(shù)=0.2D甲、乙間的動摩擦因數(shù)=0.6例13. 如圖3所示，質(zhì)量為m的木塊P在質(zhì)量為M的長木板ab上滑

11、行，長木板放在水平地面上一直處于靜止?fàn)顟B(tài)若長木板ab與地面間的動摩擦因數(shù)為1，木塊P與長木板ab間的動摩擦因數(shù)為2，則長木板ab受到地面的摩擦力大小為 ( )A1Mg B1(mM)g C2mg D1Mg2mg例14. 如圖所示，小球B放在真空容器A內(nèi)，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長，將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中正確的是( ) A若不計(jì)空氣阻力，上升過程中，A對B有向上的支持力B若考慮空氣阻力，上升過程中，A對B的壓力向下C若考慮空氣阻力，下落過程中，B對A的壓力向上D若不計(jì)空氣阻力，下落過程中，B對A沒有壓力例15. 薄木板長L1m，質(zhì)量M9kg在動摩擦因數(shù)10.1的水平地面上

12、向右滑行，當(dāng)木板速度v02ms時(shí)，在木板的右端輕放一質(zhì)量m1kg的小鐵塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）如圖所示，當(dāng)小鐵塊剛好滑到木板左端時(shí)，鐵塊和木板達(dá)到共同速度。取g10ms2，求：（1）從鐵塊放到木板上到它們達(dá)到相同速度所用的時(shí)間t； （2）小鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)2 ?！敬鸢浮?1)1s(2)0.08例16. 一長木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物塊；在木板右方有一墻壁，木板右端與墻壁的距離為4.5 m，如圖3­3­4(a)所示。t0時(shí)刻開始，小物塊與木板一起以共同速度向右運(yùn)動，直至t1 s時(shí)木板與墻壁碰撞(碰撞時(shí)間極短)。碰撞前后木板速度大小不變，方向相反；運(yùn)動

13、過程中小物塊始終未離開木板。已知碰撞后1 s時(shí)間內(nèi)小物塊的v ­t圖線如圖(b)所示。木板的質(zhì)量是小物塊質(zhì)量的15倍，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)1及小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)2；(2)木板的最小長度；(3)木板右端離墻壁的最終距離?！敬鸢浮?1)0.10.4 (2)6.0 m(3)6.5 m課后作業(yè)1. 如圖所示，吊籃A，物體B、物體C的質(zhì)量分別為m、3m、2m。B和C分別固定在彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計(jì)。B和C在吊籃的水平底板上處于靜止?fàn)顟B(tài)。將懸掛吊籃的輕繩剪斷的瞬間( )A吊籃A的加速度大小為gB物體B的加速度大小為gC物體C的加速度大小

14、為2gDA、B、C的加速度大小都等于g2. 如圖，在教室里某同學(xué)站在體重計(jì)上研究超重與失重。她由穩(wěn)定的站姿變化到穩(wěn)定的蹲姿稱為“下蹲”過程；由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定的站姿稱為“起立”過程。關(guān)于她的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下列正確的是( )A只有“起立”過程，才能出現(xiàn)失重的現(xiàn)象B只有“下蹲”過程，才能出現(xiàn)超重的現(xiàn)象C“下蹲”的過程，先出現(xiàn)超重現(xiàn)象后出現(xiàn)失重現(xiàn)象D“起立”、“下蹲”的過程，都能出現(xiàn)超重和失重的現(xiàn)象3. 2015年7月的喀山游泳世錦賽中，我國名將陳若琳勇奪女子十米跳臺桂冠。她從跳臺斜向上跳起，一段時(shí)間后落入水中，如圖所示。不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是( )A她在空中上升過程中處于超重狀態(tài)B她在空中下落過程中做自由落體運(yùn)動C她即將入水時(shí)的速度為整個(gè)跳水過程中的最大速度D入水過程中，水對她的作用力大小等于她對水的作用力大小4. 如圖所示是滑梯簡化圖，一小孩從滑梯上A點(diǎn)開始無初速度下滑，在AB段勻加速下滑，在BC段勻減速下滑，滑到C點(diǎn)恰好靜止，整個(gè)過程中滑梯保持靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)小孩在AB段和BC段滑動時(shí)的動摩擦因數(shù)分別為1和2，AB與BC長度相等，則()A整個(gè)過程中地面對滑梯始終無摩擦力作用B動摩擦因數(shù)122tanC小孩從滑梯上A點(diǎn)滑到