第04講運動和力的關(guān)系（第12課時）（原卷版）

第04講力與運動的關(guān)系第十二課時牛頓運動定律的應(yīng)用超重和失重1、能應(yīng)用牛頓運動定律解決簡單問題。2、了解超重和失重?？键c二十四、牛頓運動定律及其應(yīng)用1．由受力情況確定運動情況：如果已知物體的受力情況，可由牛頓第二定律求出物體的加速度，再通過運動學(xué)的規(guī)律就可以確定物體的運動情況。（1）分析思路①確定研究對象，對研究對象進行受力分析，并畫出物體的受力分析圖。②根據(jù)力的合成與分解，求出物體所受的合外力（包括大小和方向）。③根據(jù)牛頓第二定律列方程，求出物體運動的加速度。④結(jié)合物體運動的初始條件，選擇運動學(xué)公式，求出所需的物理量——任意時刻的速度，任意時間內(nèi)的位移，以及運動軌跡等。（2）分析流程已知物體的受力情況eq\o(→,\s\up15(由F＝ma))求得a，由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝v0t＋\f(1,2)at2,v＝v0＋at,v2－v\o\al(2,0)＝2ax))→求得x、v0、v、t。【典型題例1】用30N的水平外力F，拉一個靜止放在光滑水平面上的質(zhì)量為20kg的物體，力F作用3s后消失，則第5s末物體的速度和加速度分別是A．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2B．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0D．v＝7.5m/s，a＝0【典型題例2】如圖所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0.3，當(dāng)物體運動的速度為v0＝10m/s時，給物體施加一個與速度方向相反的大小為F＝2N的恒力，在此恒力作用下（g取10m/s2）A．物體經(jīng)10s速度減為零B．物體經(jīng)2s速度減為2m/sC．物體的速度減為零后將保持靜止D．物體的速度減為零后將向右運動【典型題例3】A、B兩物體以相同的初速度滑到同一粗糙水平面上，若兩物體的質(zhì)量mA>mB，兩物體與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同，則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為A．xA＝xBB．xA>xBC．xA<xBD．不能確定2．由運動情況確定受力情況：若已經(jīng)知道物體的運動情況，根據(jù)運動學(xué)公式求出物體的加速度，于是就可以由牛頓第二定律確定物體所受的外力，這是力學(xué)所要解決的又一方面的問題。（1）分析思路①根據(jù)物體的運動情況，利用運動學(xué)公式求出物體的加速度。②根據(jù)牛頓第二定律確定物體所受的合外力。③結(jié)合受力分析，從而求出未知的力或與力相關(guān)的某些物理量。對物體進行受力分析時要善于結(jié)合物體的運動狀態(tài)來確定某個力的有無及其方向，比如彈力、摩擦力是否存在與物體的運動情況有關(guān)，因此要結(jié)合物體的運動狀態(tài)利用假設(shè)法去分析。（2）分析流程已知物體運動情況eq\o(→,\s\up15(由勻變速直線運動公式))aeq\o(→,\s\up15(由F＝ma))物體受力情況。【典型題例4】質(zhì)量為1kg的質(zhì)點，受水平恒力作用，由靜止開始做勻加速直線運動，它在第t秒內(nèi)的位移為x，則F的大小為A．eq\f(2x,t2)B．eq\f(2x,2t－1)C．eq\f(2x,2t＋1)D．eq\f(2x,t－1)【典型題例5】如圖甲所示，物體受到水平推力F的作用，在粗糙水平面上做直線運動。通過力傳感器和速度傳感器監(jiān)測到推力F、物體速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示。取g＝10m/s2，則A．物體的質(zhì)量m＝B．物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝C．前3s內(nèi)物體的平均速度為D．前3s內(nèi)物體所受摩擦力為2N【典型題例6】一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運動，4s內(nèi)通過8m的距離，此后關(guān)閉發(fā)動機，汽車又運動了2s停止，已知汽車的質(zhì)量m＝2×103kg，汽車運動過程中所受阻力大小不變，求：（1）關(guān)閉發(fā)動機時汽車的速度大??？（2）汽車運動過程中所受到的阻力大??？（3）汽車牽引力的大??？考點二十七、超重失重1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力。2．超重（1）定義：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度。（3）視重（F）與重力關(guān)系：F＝m（g＋a）>mg（4）運動情況：向上加速，向下減速。（5）受力圖：3．失重（1）定義：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的現(xiàn)象。（2）產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度。（3）視重（F）與重力關(guān)系：F＝m（g?a）<mg（4）運動情況：向下加速，向上減速。（5）受力圖：4．完全失重（1）定義：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）等于零的狀態(tài)。（2）產(chǎn)生條件：a＝g，方向豎直向下。（3）視重（F）與重力關(guān)系：F＝m（g?g）=0。（4）運動情況：自由落體運動、拋體運動、環(huán)繞地球正常運行的衛(wèi)星等。（5）受力圖：【特別提醒】①發(fā)生超重或失重的現(xiàn)象與物體的速度方向無關(guān)，只取決于物體加速度的方向。②在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會完全消失，比如物體對桌面無壓力，單擺停止擺動，浸在水中的物體不受浮力等。靠重力才能使用的儀器，也不能再使用，如天平、液體氣壓計等。③當(dāng)物體處于超重或失重時，物體的重力并未變化，只是視重變了?！镜湫皖}例7】在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，則在這段時間內(nèi)A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏同學(xué)對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運動D．電梯的加速度大小為eq\f(g,5)，方向一定豎直向下【典型題例8】某同學(xué)乘坐電梯時，突然感到背上的背包變輕了，這一現(xiàn)象表明A．電梯可能在上升B．該同學(xué)處于失重狀態(tài)C．電梯的加速度方向向上D．該同學(xué)對電梯地板的壓力大于地板對該同學(xué)的支持力【典型題例9】直升機懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖所示。設(shè)箱子初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運動過程中箱子始終保持圖示姿態(tài)。在箱子下落過程中，下列說法正確的是A．箱內(nèi)物體對箱子底部始終沒有壓力B．箱子剛從飛機上投下時，箱內(nèi)物體受到的支持力最大C．箱子接近地面時，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時大D．若下落距離足夠長，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來”1．在交通事故的分析中，剎車線的長度是很重要的依據(jù)，剎車線是汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動時留下的劃痕，如圖所示。在某次交通事故中，汽車的剎車線長度是14m，假設(shè)汽車輪胎與地面間的動摩擦因數(shù)恒為0.7，g取10m/s2，則汽車剎車前的速度大小為（）圖1A．7m/sB．14m/sC．10m/sD．20m/s2．若恒定合力F使質(zhì)量為m的物體由靜止開始運動，在時間t內(nèi)移動的距離為x，則2F的恒定合力使質(zhì)量為2m的物體由靜止開始運動，在2t時間內(nèi)移動的距離為（）A．2x B．4xC．8x D．16x3．如圖所示，質(zhì)量為m＝1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0.3，當(dāng)物體運動的速度為10m/s時，給物體施加一個與速度方向相反的大小為F＝2N的恒力，在此恒力作用下（取g＝10m/s2）（）A．物體經(jīng)10s速度減為零B．物體經(jīng)5s速度減為零C．物體速度減為零后將保持靜止D．物體速度減為零后將向右運動4．如圖所示，車輛在行駛過程中，如果車距不夠，剎車不及時，汽車將發(fā)生碰撞，車里的人可能受到傷害．為了盡可能地減小碰撞引起的傷害，人們設(shè)計了安全帶及安全氣囊。假定乘客質(zhì)量為70kg，汽車車速為108km/h（即30m/s），從踩下剎車到車完全停止需要的時間為5s，安全帶及安全氣囊對乘客的平均作用力大小為（）A．420N B．600NC．800N D．1000N5．如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體在水平恒力F的作用下在水平地面上做勻變速直線運動，位移隨時間的變化關(guān)系為x＝t2＋t，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.4，g取10m/s2，以下結(jié)論不正確的是（）A．勻變速直線運動的初速度為1m/sB．物體的位移為12m時速度為7m/sC．水平恒力F的大小為4ND．水平恒力F的大小為12N6．在歡慶節(jié)日的時候，人們會在夜晚燃放美麗的焰火。按照設(shè)計，某種型號裝有焰火的禮花彈從專用炮筒中射出后，在4s末到達距地面100m的最高點時炸開，形成各種美麗的圖案，假設(shè)禮花彈從炮筒中豎直射出時的初速度是v0，上升過程中所受的阻力大小始終是自身重力的k倍，那么v0和k分別等于（重力加速度g取10m/s2）（）A．25m/s，1.25 B．40m/s，C．50m/s，0.25 D．80m/s，7．關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是A．物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了B．物體處于失重狀態(tài)時，其重力減小了C．物體處于完全失重時，其重力為零D．不論物體超重、失重，還是完全失重，物體所受的重力都是不變的8．升降機中彈簧測力計下掛一重物，重物的質(zhì)量為5kg，而彈簧測力計的示數(shù)為25N，那么升降機的運動可能是A．豎直向上勻加速運動B．豎直向下變加速運動C．豎直向上勻減速運動D．豎直向下勻減速運動9．下列儀器在太空中的國際空間站上能正常使用的有A．天平B．溫度計C．單擺D．水銀氣壓計10．如圖所示，一飲料杯裝滿水，杯子的底部有一小孔，在水從小孔不斷流出的過程中，杯連同杯中水的共同重心將A．杯同杯中的水的重心將一直上升B．杯同杯中的水的重心將一直下降

C．將杯同杯中水一起自由下落，則水不會從小孔中流出

D．將杯同杯中水一起自由下落，則水會加速從小孔中流出11．我國運動員多次在國際跳水賽上摘金奪銀，一位跳水運動員從10m跳臺騰空躍起，先向上運動一段距離達到最高點后，再自由下落進入水池，不計空氣阻力，關(guān)于運動員在空中上升過程和下落過程以下說法正確的有A．上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)

B．上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)

C．上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)D．上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)12．質(zhì)量為3kg的物體，靜止于水平地面上，在10N的水平拉力作用下，開始沿水平地面做勻加速直線運動，物體與地面間的摩擦力是4N。則下列說法不正確的是（）A．物體的加速度大小為2m/s2B．物體在3s末的速度大小為6m/sC．物體在0~3s內(nèi)發(fā)生的位移大小為15mD．物體在3s內(nèi)的平均速度為3m/s13．新冠肺炎疫情期間，無人機發(fā)揮著非常重要的作用（圖甲），可利用無人機空投藥品，將藥品送到隔離人員手中。在某次無人機豎直送貨中，無人機的質(zhì)量M＝1.5kg，貨物的質(zhì)量m＝1kg，無人機與貨物間通過輕繩固定在無人機下端。無人機從地面開始加速上升一段時間后關(guān)閉動力，其運動v–t圖像如圖乙所示。無人機所受阻力恒定，不考慮貨物受到的阻力，g取10m/s2，下列判斷正確的是（）A．無人機上升的最大高度為36mB．無人機所受阻力大小為3NC．無人機所受的升力大小為30ND．加速階段繩的拉力大小為12N14．如圖，運動員將冰壺以一定初速度推出后，冰壺沿水平冰面做直線運動直到停止，冰面上留下的痕跡長度是25m，冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)恒為0.008，取g=10m/s2，則冰壺的初速度為（）A． B．1m/s C．2m/s D．4m/s15．如圖所示，一質(zhì)量為8kg的物體靜止在粗糙的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2，用一水平拉力F＝20N拉物體，使其由A點開始運動，經(jīng)過8s后撤去拉力F，再經(jīng)過一段時間物體到達B點停止。則：（g取10m/s2）（1）在拉力F作用下物體