2025高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)第四章 6.超重和失重含答案

2025高考物理專項(xiàng)復(fù)習(xí)第四章6.超重和失重含答案6.超重和失重【課程標(biāo)準(zhǔn)】通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)超重和失重【知識(shí)導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、重力的測(cè)量1.方法一:(1)測(cè)量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g;(2)用天平測(cè)量物體的質(zhì)量m;(3)利用牛頓第二定律得:G=mg。2.方法二:利用力的平衡條件對(duì)重力進(jìn)行測(cè)量。將待測(cè)物體懸掛或放置在測(cè)力計(jì)上,使它處于靜止?fàn)顟B(tài),這時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)反映了物體所受的重力大小。二、超重和失重超重物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力失重物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力完全失重加速下降過(guò)程中a=g,體重計(jì)的示數(shù)為0,物體對(duì)支持物(或懸掛物)完全沒(méi)有作用力[思考]某同學(xué)在下蹲的過(guò)程中,處于超重還是失重?無(wú)論超重還是失重,物體所受重力不變。提示:先失重后超重。動(dòng)手求真站在體重計(jì)上向下蹲,在下蹲的過(guò)程中,體重計(jì)的示數(shù)如何變化?靜止后示數(shù)又怎樣變化?答案:先變小,后變大,再變小。當(dāng)人靜止后,保持某一數(shù)值不變。明辨是非1.用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)一定等于物體的重力大小。(×)提示:不一定,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。2.物體重力大小G=mg是根據(jù)牛頓第二定律確定的。(√)3.人站在體重計(jì)上靜止不動(dòng)時(shí)視重等于重力。(√)4.物體處于超重狀態(tài)時(shí)重力增大了。(×)提示:物體處于超重狀態(tài)時(shí)本身重力沒(méi)有增大,只是視重增大了。5.做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體處于完全失重狀態(tài)。(√)關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思學(xué)習(xí)任務(wù)一超重和失重的理解探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)一個(gè)盛水的容器底部有一小孔。靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水,撤除手指,假設(shè)容器做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí):(1)底部小孔漏水嗎?(2)解釋原因。提示:(1)不漏水。(2)讓容器自由下落時(shí),水和容器只受到重力的作用,水和容器都處于完全失重狀態(tài),此時(shí)水和容器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同,它們之間沒(méi)有相互作用,水不會(huì)流出。解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括超重、失重的比較特征狀態(tài)加速度運(yùn)動(dòng)情況受力示意圖平衡a=0靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)超重向上向上加速或向下減速失重向下向下加速或向上減速完全失重a=g自由落體、拋體、正常運(yùn)行的衛(wèi)星等起錨——典題突破學(xué)以致用角度1從加速度的角度判斷超重、失重【典例1】(2024·赤峰高一檢測(cè))很多智能手機(jī)都有加速度傳感器,加速度傳感器能通過(guò)圖像顯示加速度情況。用手掌托著手機(jī),打開(kāi)加速度傳感器,手掌從靜止開(kāi)始迅速上下運(yùn)動(dòng),得到如圖所示的手機(jī)在豎直方向上的加速度隨時(shí)間變化的圖像。該圖像以豎直向上為正方向,取重力加速度大小g=10m/s2,下列說(shuō)法正確的是()A.手機(jī)始終與手掌存在作用力B.手機(jī)在t1時(shí)刻處于平衡狀態(tài)C.手機(jī)在t2時(shí)刻改變運(yùn)動(dòng)方向D.手機(jī)在t3時(shí)刻處于完全失重狀態(tài)【解析】選D。由題圖可知,t3時(shí)刻手機(jī)的加速度為-10m/s2,即此時(shí)手機(jī)只受重力作用,與手掌間沒(méi)有相互作用力,手機(jī)處于完全失重狀態(tài),故A錯(cuò)誤,D正確;手機(jī)在t1時(shí)刻加速度大于10m/s2,且加速度向上,手機(jī)處于超重狀態(tài),故B錯(cuò)誤;手機(jī)在t2時(shí)刻加速度方向改變,手機(jī)開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),速度方向不變,即運(yùn)動(dòng)方向不變,故C錯(cuò)誤。[思維升華]當(dāng)物體有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);當(dāng)物體有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài)。超重和失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有必然的聯(lián)系。角度2從受力的角度判斷超重、失重【典例2】(2024·滁州高一檢測(cè))如圖是某同學(xué)站在壓力傳感器上做“下蹲—起立”的動(dòng)作時(shí)傳感器記錄的壓力隨時(shí)間變化的圖線,縱坐標(biāo)為壓力,橫坐標(biāo)為時(shí)間。由圖線可知,該同學(xué)的體重約為650N,除此以外,以下信息正確的是()A.1s時(shí)人處在下蹲的最低點(diǎn)B.2s時(shí)人處于起立靜止?fàn)顟B(tài)C.下蹲過(guò)程中人處于先失重后超重的狀態(tài)D.該同學(xué)做了2次“下蹲—起立”的動(dòng)作【解析】選C。人處在下蹲的最低點(diǎn)時(shí)應(yīng)該沒(méi)有加速度,由題圖可知在1s時(shí)人有向下的加速度,故A錯(cuò)誤;2s時(shí)傳感器示數(shù)等于人的重力,故此時(shí)處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài),故B錯(cuò)誤;人在下蹲的過(guò)程中,先加速向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)加速度方向向下,故人處于失重狀態(tài),最后人靜止,故后半段是人減速向下的過(guò)程,此時(shí)加速度方向向上,人處于超重狀態(tài),故下蹲過(guò)程中人先失重后超重,故C正確;該同學(xué)在前2s是下蹲過(guò)程,后2s是起立的過(guò)程,所以共做了1次“下蹲—起立”的動(dòng)作,故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動(dòng)作的示意圖,傳感器表面水平,F表示人對(duì)傳感器的壓力,中間的“”表示人的重心。圖乙是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的F-t圖像,兩圖中a~g各點(diǎn)均對(duì)應(yīng),其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒(méi)有畫出。取g=10m/s2,根據(jù)圖像分析可知()A.a到b的過(guò)程為下蹲過(guò)程,b點(diǎn)為重心最低點(diǎn)位置B.c點(diǎn)位置時(shí),人下蹲的速度達(dá)到最大C.e點(diǎn)位置人處于失重狀態(tài)D.e點(diǎn)的加速度大小等于g點(diǎn)的加速度大小【解析】選B、D。b點(diǎn)壓力最小,加速度方向向下,速度方向向下,不是重心最低點(diǎn),A錯(cuò)誤;c點(diǎn)位置時(shí),人受到的重力與支持力相等,加速度為零,則速度最大,B正確;e點(diǎn)位置,人受到的重力小于支持力,加速度方向向上,處于超重狀態(tài),C錯(cuò)誤;e點(diǎn)支持力為1000N,g點(diǎn)支持力為0,而重力為500N,根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma可知,e點(diǎn)的加速度大小等于g點(diǎn)的加速度大小,D正確。學(xué)習(xí)任務(wù)二超重和失重的計(jì)算探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)蹦極是一項(xiàng)極限體育項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)員從高處跳下,在彈性繩被拉直前做自由落體運(yùn)動(dòng);當(dāng)彈性繩被拉直后,在彈性繩的緩沖作用下,運(yùn)動(dòng)員下降速度先增加再減小逐漸減為0。請(qǐng)思考:下降過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員在各個(gè)階段分別處于何種狀態(tài)?提示:加速度向上時(shí)處于超重;FT-mg=ma,FT>mg。加速度向下時(shí),處于失重;mg-FT=ma,FT<mg。解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括超重和失重定量分析的基本思路:(1)確定研究對(duì)象;(2)把研究對(duì)象從運(yùn)動(dòng)體系中隔離出來(lái),進(jìn)行受力分析并畫出受力圖;(3)選取正方向,分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,明確加速度的方向;(4)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程;(5)解方程,找出所需的結(jié)果。起錨——典題突破學(xué)以致用角度1電梯中的超重、失重的計(jì)算【典例3】(多選)(2024·福州高一檢測(cè))在電梯中,把一重物置于水平臺(tái)秤上,臺(tái)秤與力傳感器相連,電梯先從靜止加速上升,然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間,最后停止運(yùn)動(dòng)。傳感器屏幕上顯示出臺(tái)秤所受的壓力與時(shí)間的關(guān)系(N-t)圖像,如圖所示,g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是()A.電梯在啟動(dòng)階段經(jīng)歷了4s的加速上升過(guò)程B.電梯的最大加速度是203m/sC.重物在0到4s的時(shí)間里,先超重后失重D.在整個(gè)過(guò)程中,重物所受重力先變大,后不變,再變小,最后又不變[思維導(dǎo)引]程序內(nèi)容研究對(duì)象重物獲取信息從(N-t)圖得到最大壓力選擇規(guī)律根據(jù)牛頓第二定律求解最大加速度【解析】選A、B。由題圖可知,重物在0~4s一直處于超重狀態(tài),加速度向上,電梯加速上升,故C錯(cuò)誤,A正確;由題圖可知,重物的重力為30N,當(dāng)壓力最大為50N時(shí),具有向上的最大加速度,由牛頓第二定律有N-G=Gga,解得a=203m/s2,故B正確;在整個(gè)過(guò)程中,重物所受重力保持不變,故角度2運(yùn)動(dòng)中的超重、失重的計(jì)算【典例4】(2024·廣州高一檢測(cè))引體向上是高中學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目之一。如圖甲所示,質(zhì)量為m=55kg的某同學(xué),雙手抓住單杠做引體向上,在豎直向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其重心的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示,g取10m/s2,由圖像可知,下列選項(xiàng)錯(cuò)誤的是()A.t=1.0s時(shí),他的加速度約為0.3m/s2B.0~1.0s,他的位移約為0.15mC.t=1.0s時(shí),他受到單杠的作用力大小約為550ND.t=1.5s時(shí),他正處于失重狀態(tài)【解析】選C。v-t圖像的斜率表示加速度,0~1.1s內(nèi)v-t圖像近似一條直線,可認(rèn)為0~1.1s內(nèi)學(xué)生做勻加速運(yùn)動(dòng),t=1.0s時(shí),他的加速度約為a=ΔvΔt=301.0×10-2m/s2=0.3m/s2,故A正確;v-t圖像與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,0~1.0s,他的位移約為x=12×30×10-2×1m=0.15m,故B正確;t=1.0s時(shí),根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma,他受到單杠的作用力大小約為F=566.5N,故C錯(cuò)誤;t對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.(2024·汕尾高一檢測(cè))學(xué)生利用一彈簧測(cè)力計(jì)把質(zhì)量m=1kg的物體靜止懸吊在豎直電梯的天花板下,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨時(shí)間的變化如圖所示,取g=10m/s2,他想通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)來(lái)判斷電梯的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是()A.3~6s內(nèi),電梯的加速度為10m/s2B.電梯全程處于下行狀態(tài)C.電梯先向下后向上運(yùn)動(dòng)D.電梯先減速接著加速運(yùn)動(dòng)【解析】選B。物體在0~3s內(nèi)的加速度為a1=mg-F1m=1×10-51m/s2=5m/s2,加速度的方向與重力加速度的方向相同,所以電梯向下做加速運(yùn)動(dòng);3~6s彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于重力,則電梯向下做勻速運(yùn)動(dòng);6~9s內(nèi)物體的加速度2.(多選)某同學(xué)用一手機(jī)傳感器軟件探究電梯上升過(guò)程中的超失重現(xiàn)象,該軟件可以實(shí)時(shí)測(cè)量手機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。現(xiàn)該同學(xué)攜帶該手機(jī)進(jìn)入電梯,先運(yùn)行手機(jī)加速度傳感器軟件采集數(shù)據(jù),之后按下按鈕電梯上升,傳感器上顯示電梯上升過(guò)程中,加速度a隨時(shí)間t變化的情況如圖所示,重力加速度g=10m/s2,則()A.在10~12s內(nèi),該同學(xué)處于超重狀態(tài)B.若該同學(xué)的體重為60kg,上升階段他對(duì)電梯的最大壓力為582NC.電梯一共上升的距離為10.8mD.在0~30s內(nèi),該同學(xué)受到電梯的支持力先減小后增大【解析】選A、C。由題圖可知10~12s內(nèi)支持力大于重力,則該同學(xué)處于超重狀態(tài),對(duì)電梯的壓力最大,對(duì)其進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律有N-mg=ma,由題圖可知a=0.3m/s2,代入數(shù)據(jù)解得N=618N,根據(jù)牛頓第三定律可知,上升階段該同學(xué)對(duì)電梯的最大壓力為618N,故A正確,B錯(cuò)誤。10~12s內(nèi)電梯勻加速上升的距離為s1=12at12=0.6m,且12s末的瞬時(shí)速度為v1=at1=0.6m/s;12~28s內(nèi)電梯勻速上升的距離為s2=v1t2=9.6m;28~30s內(nèi)電梯勻減速上升的距離為s3=v1t3-12a't32=0.6m,則電梯一共上升的距離s=s1+s2【拓展例題】考查內(nèi)容:超重、失重與牛頓第二定律的瞬時(shí)性綜合【典例】(多選)(2024·滁州高一檢測(cè))如圖所示,在減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)里,頂板的細(xì)線下懸掛小球A,下接一輕彈簧測(cè)力計(jì)和小球B。已知mA=mB=5kg,彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定為40N,(g=10m/s2)則下列說(shuō)法正確的是()A.升降機(jī)正在上升B.升降機(jī)正在下降C.若某時(shí)刻剪斷細(xì)線,剪斷細(xì)線瞬間A的加速度大小是18m/s2D.若某時(shí)刻剪斷細(xì)線,剪斷細(xì)線瞬間B的加速度大小是0【解析】選A、C。對(duì)B球受力分析,其受到豎直向下的重力以及豎直向上的拉力,則根據(jù)牛頓第二定律可知mg-T=ma,解得a=mg-Tm=2m/s2,B球加速度方向向下,因?yàn)槭窃跍p速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)里,故升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng),故A正確,B錯(cuò)誤。若某時(shí)刻剪斷細(xì)線,因?yàn)榧?xì)線上的力可以突變,彈簧上力不能突變,剪斷細(xì)線后小球A受豎直向下的重力與拉力,則有FA=(40+5×10)N=90N,則球A的加速度為aA905m/s2=18m/s2;同理可知剪斷細(xì)線瞬間球B的加速度依舊為剪斷前的加速度,為2m/s2隨堂檢測(cè)·自我診斷1.(對(duì)超重、失重的理解)電梯上升過(guò)程中,某同學(xué)用智能手機(jī)記錄了電梯速度隨時(shí)間變化的關(guān)系,如圖甲所示。為簡(jiǎn)化問(wèn)題,將圖線簡(jiǎn)化為圖乙,電梯處于超重狀態(tài)的時(shí)段是()A.從10.0s到11.8sB.從11.8s到20.0sC.從20.0s到27.5sD.從27.5s到30.0s【解析】選A。v-t圖像的斜率表示加速度,由圖乙可知,從10.0s到11.8s時(shí)間段,電梯有向上的加速度,處于超重狀態(tài)。2.(對(duì)超重、失重的理解)跳高是田徑比賽中一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng),完整的過(guò)程中包含很多物理知識(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.助跑過(guò)程,運(yùn)動(dòng)員的重力的反作用力是地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力B.還未離地的起跳上升階段,地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力大于運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的作用力C.整個(gè)起跳上升階段,運(yùn)動(dòng)員先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)D.在最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員還能繼續(xù)越過(guò)橫桿,是因?yàn)槭艿搅艘粋€(gè)向前的沖力【解析】選C。根據(jù)作用力與反作用力的特點(diǎn),作用力與反作用力應(yīng)分別作用在兩個(gè)物體上,所以運(yùn)動(dòng)員的重力的反作用力是運(yùn)動(dòng)員對(duì)地球的吸引力,而重力和地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力是一對(duì)平衡力,故A錯(cuò)誤;地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力和運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的作用力是一對(duì)作用力與反作用力,根據(jù)作用力與反作用力的特點(diǎn),作用力與反作用力應(yīng)大小相等,故B錯(cuò)誤;整個(gè)起跳上升階段中運(yùn)動(dòng)員先向上做加速運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,后向上做減速運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,所以運(yùn)動(dòng)員先處于超重狀態(tài),后處于失重狀態(tài),故C正確;運(yùn)動(dòng)員還能繼續(xù)越過(guò)橫桿,是由于運(yùn)動(dòng)員具有慣性,將保持向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而不是受到了一個(gè)向前的沖力,故D錯(cuò)誤。3.(對(duì)超重、失重的理解)(多選)如圖甲所示是我國(guó)自主研制的噸位2600t全地面起重機(jī)。該起重機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)160m高度吊重173t(相當(dāng)于100多輛家用汽車加起來(lái)的重量)的極限工況,可以通過(guò)狹窄、起伏的山地。該起重機(jī)吊著一箱貨物豎直下降,貨物距離地面的高度h與時(shí)間t的關(guān)系簡(jiǎn)化圖如圖乙所示,圖中t1~t2段為直線,忽略重力加速度的變化,下列說(shuō)法正確的是()A.0~t1時(shí)間內(nèi),貨物處于失重狀態(tài)B.t1~t2時(shí)間內(nèi),貨物處于失重狀態(tài)C.t1~t2時(shí)間內(nèi),貨物處于超重狀態(tài)D.t2~t3時(shí)間內(nèi),貨物處于超重狀態(tài)【解析】選A、D。h-t圖線斜率的絕對(duì)值表示貨物下降時(shí)的速度大小,由題圖乙可知,0~t1時(shí)間內(nèi),貨物加速下降,加速度向下,所以處于失重狀態(tài),故A正確;t1~t2時(shí)間內(nèi),貨物勻速下降,既不超重也不失重,故B、C錯(cuò)誤;t2~t3時(shí)間內(nèi),貨物減速下降,加速度向上,所以處于超重狀態(tài),D正確。4.(超重、失重的計(jì)算)太空探索已成為眾多青年才俊的志向,很多年輕人都立志做一名遨游太空的航天員。但要成為一名航天員,需具備一定的耐受能力。在飛船加速過(guò)程中,航天員處于超重狀態(tài)。人們把這種狀態(tài)下航天員對(duì)座椅的壓力N與靜止在地球表面時(shí)所受重力mg的比值,稱為耐受力值,用k表示。在選拔航天員時(shí),要求其耐受力值為4≤k≤12。若某次宇宙飛船執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中,在飛船起飛階段航天員的耐受力值k1=4.2,而重返大氣層階段飛船以a2=5.2m/s2的加速度豎直向下減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)航天員質(zhì)量m=75kg,求:(g取10m/s2)(1)飛船起飛階段加速度a1的大小;(2)返回大氣層時(shí)航天員的耐受力值k2。【解析】(1)飛船起飛階段,由題可知k1=N1mg=4得到N1=4.2mg航天員與飛船加速度相同,起飛時(shí)航天員受力如圖1:重力mg、支持力與壓力等大為N1;根據(jù)牛頓第二定律,取豎直向上為正方向,有N1-mg=ma1代入數(shù)據(jù),解得a1=32m/s2。(2)飛船返回大氣層時(shí),航天員受力如圖2:重力mg、支持力N2根據(jù)牛頓第二定律,取豎直向上為正方向,有N2-mg=ma2根據(jù)牛頓第三定律代入數(shù)據(jù),解得耐受力值k2=N2mg=1+a2答案:(1)32m/s2(2)1.525.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律。2.能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生活生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象,解決有關(guān)問(wèn)題。【知識(shí)導(dǎo)圖】情境引入高鐵的不斷提速為人們節(jié)約了很多寶貴的時(shí)間,“縮短”了城市間的距離。為了盡量縮短停車的時(shí)間,旅客按照站臺(tái)上標(biāo)注的門的位置候車,列車進(jìn)站時(shí)總能準(zhǔn)確地停在對(duì)應(yīng)門的位置。這一切都得益于人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的研究。必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、從受力確定運(yùn)動(dòng)情況如果已知物體的受力情況,可以由牛頓第二定律求出物體的加速度,再通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。二、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力如果已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出物體的加速度,再根據(jù)牛頓第二定律求出力。明辨是非1.物體的加速度方向就是其運(yùn)動(dòng)方向。 (×)提示:加速度的方向與運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有關(guān)系。2.根據(jù)物體加速度的方向可以判斷物體受到的每個(gè)力的方向。 (×)提示:根據(jù)物體加速度的方向只能判斷合外力的方向。3.已知物體運(yùn)動(dòng)情況和受力情況,可求出其質(zhì)量。 (√)4.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化情況是由它的受力決定的。 (√)5.同一個(gè)物體,其所受合外力越大,加速度就越大。 (√)關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思學(xué)習(xí)任務(wù)一從受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)2023年杭州亞運(yùn)會(huì)獨(dú)具匠心地引入了滑板、攀巖、電子競(jìng)技等青少年熱衷的項(xiàng)目,以嶄新的視角詮釋了體育精神的青春活力與浙江文化的融合。如圖所示是一段傾角為θ=30°的賽道,一滑板運(yùn)動(dòng)員從靜止開(kāi)始下滑,滑板與賽道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,賽道長(zhǎng)度為L(zhǎng)。(1)滑板運(yùn)動(dòng)員的受力情況如何?(2)滑板運(yùn)動(dòng)員滑到底端的速度和需要的時(shí)間如何求出?提示:(1)滑板運(yùn)動(dòng)員受到重力、支持力和摩擦力共三個(gè)力的作用。(2)首先分析滑板運(yùn)動(dòng)員的受力,利用牛頓第二定律求出其下滑的加速度,然后根據(jù)公式v2=2ax和x=12at2解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括1.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況的基本思路分析物體的受力情況,求出物體所受的合外力,由牛頓第二定律求出物體的加速度;再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及物體運(yùn)動(dòng)的初始條件確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。流程如圖:2.從受力確定運(yùn)動(dòng)情況的解題步驟(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)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,求合外力的大小和方向。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求加速度。(4)結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)的初始條件,選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量——任意時(shí)刻的位移、速度以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等。起錨——典題突破學(xué)以致用角度1單過(guò)程中由受力情況求運(yùn)動(dòng)情況【典例1】(2024·太原高一檢測(cè))如圖所示,一個(gè)物體由A點(diǎn)出發(fā)分別沿三條光滑軌道到達(dá)C1、C2、C3,則 ()A.物體到達(dá)C1點(diǎn)時(shí)的速度最大B.物體分別在三條軌道上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同C.在C3上運(yùn)動(dòng)的加速度最小D.物體到達(dá)C3的時(shí)間最短【解析】選D。對(duì)物體受力分析,由牛頓第二定律得mgsinθ=ma,可得物體在軌道上的加速度為a=gsinθ,因?yàn)棣?>θ2>θ1,所以a3>a2>a1,物體到達(dá)C3點(diǎn)時(shí)的加速度最大。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2ahsinθ,其中a=gsinθ,可得v=2gh,所以物體到達(dá)C1、C2、C3時(shí)速度大小相等,故A、C錯(cuò)誤;由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式L=12at2,其中L=hsinθ,a=gsinθ,可得t=1sinθ2hg,因?yàn)棣?>θ2>θ1,所以t[思維升華]從受力確定運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)注意的三個(gè)方面(1)方程的形式:牛頓第二定律F=ma,體現(xiàn)了力是產(chǎn)生加速度的原因。應(yīng)用時(shí)方程式的等號(hào)左右應(yīng)該體現(xiàn)出前因后果的形式,切記不要寫成F-ma=0的形式,這樣形式的方程式失去了物理意義。(2)正方向的選取:通常選取加速度方向?yàn)檎较?與正方向同向的力取正值,與正方向反向的力取負(fù)值。(3)求解:F、m、a采用國(guó)際單位制單位,解題時(shí)寫出方程式和相應(yīng)的文字說(shuō)明,必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。角度2多過(guò)程中由受力情況求運(yùn)動(dòng)情況【典例2】(2024·洛陽(yáng)高一檢測(cè))如圖所示,傾角為30°的光滑斜面固定在水平面上,質(zhì)量為m的物塊在沿斜面向上的恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t后撤去恒力作用,再經(jīng)3t時(shí)間后物塊恰好返回起點(diǎn)。已知重力加速度為g,則 ()A.恒力的大小為78B.撤去恒力時(shí)物塊的速度為1114C.物塊返回起點(diǎn)時(shí)的速度大小為67D.物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)點(diǎn)與起點(diǎn)間的距離為3651gt【解析】選C。物塊在恒力作用下由牛頓第二定律得F-mgsin30°=ma1,撤去恒力由牛頓第二定律得mgsin30°=ma2,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得x=12a1t2,-x=a1t·3t-12a2(3t)2,聯(lián)立解得F=87mg,a1=914g,a2=12g,故A錯(cuò)誤;撤去恒力時(shí)物塊的速度大小為v1=a1t=914gt,故B錯(cuò)誤;設(shè)撤去恒力后物塊速度減為零所用的時(shí)間為t0,則0=v1-a2t0,解得t0=97t,則物塊返回起點(diǎn)時(shí)的速度大小為v2=a2(3t-t0)=67gt,故C正確;最遠(yuǎn)點(diǎn)與起點(diǎn)間的距離d=v12【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)(2024·貴陽(yáng)高一檢測(cè))現(xiàn)在大型室外活動(dòng)通常用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航拍。如圖所示,一質(zhì)量為m=4.0kg的無(wú)人機(jī)在操作員的操控下由靜止開(kāi)始豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)2s,然后無(wú)人機(jī)又勻速向上運(yùn)動(dòng)3s,接著勻減速向上運(yùn)動(dòng)4s速度恰好為零,之后懸停進(jìn)行航拍。已知無(wú)人機(jī)上升過(guò)程中的最大速度為vm=4m/s,受到的空氣阻力恒為f=2N,重力加速度大小g取10m/s2,則 ()A.無(wú)人機(jī)上升的第一個(gè)階段,受到向上的作用力大小是50NB.無(wú)人機(jī)上升的第二個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40NC.無(wú)人機(jī)上升的第三個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40ND.無(wú)人機(jī)上升的總高度為24m【解析】選A、D。無(wú)人機(jī)上升的第一個(gè)階段的加速度a1=vmt1=42m/s2=2m/s2,由牛頓第二定律可知F1-mg-f=ma1,代入數(shù)據(jù)解得F1=50N,A正確;無(wú)人機(jī)第二個(gè)階段勻速上升,則F2=mg+f=42N,B錯(cuò)誤;無(wú)人機(jī)第三個(gè)階段減速上升,加速度大小a2=vmt3=44m/s2=1m/s2,根據(jù)牛頓第二定律有mg+f-F3=ma2,可得F3=38N,C錯(cuò)誤;無(wú)人機(jī)上升的總高度為h=vm2·t1+v學(xué)習(xí)任務(wù)二從運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)一運(yùn)動(dòng)員滑雪時(shí)的照片如圖所示,已知運(yùn)動(dòng)員下滑過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間或位移。[思考](1)確定運(yùn)動(dòng)員的受力情況的思路是怎樣的?(2)如何確定運(yùn)動(dòng)員和雪面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)?提示:(1)先根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求得運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的加速度,比如v=v0+at,x=v0t+12at2,v2-v02(2)設(shè)雪面的傾角為θ,其中mgsinθ-Ff=ma,FN=mgcosθ,由Ff=μFN得,μ=Ff解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括1.基本思路運(yùn)動(dòng)情況求a受力情況2.已知運(yùn)動(dòng)情況求受力的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般解題步驟(1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析,并畫出受力圖和運(yùn)動(dòng)草圖。(2)選擇合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求出物體的加速度。(3)根據(jù)牛頓第二定律列方程,求物體所受的合外力。(4)根據(jù)力的合成與分解的方法,由合外力求出所需求的力。起錨——典題突破學(xué)以致用角度1單過(guò)程中由運(yùn)動(dòng)情況求受力情況【典例3】一位同學(xué)通過(guò)電視節(jié)目觀看火箭發(fā)射神舟十七號(hào)飛船的情景。他聽(tīng)到現(xiàn)場(chǎng)總指揮倒計(jì)時(shí)結(jié)束發(fā)出“點(diǎn)火”命令后,立刻用秒表計(jì)時(shí)。假設(shè)測(cè)得火箭底部從開(kāi)始發(fā)射到經(jīng)過(guò)發(fā)射架頂端的時(shí)間是t,如果他想計(jì)算出火箭的推力有多大,請(qǐng)討論以下兩個(gè)問(wèn)題:(1)需要假設(shè)對(duì)哪些條件進(jìn)行理想化處理;(2)需要知道哪些數(shù)據(jù)(用相應(yīng)符號(hào)表示出來(lái)),并推導(dǎo)出火箭推力F的表達(dá)式。[思維導(dǎo)引]程序內(nèi)容研究對(duì)象神舟十七號(hào)轉(zhuǎn)化情境神舟十七號(hào)飛船做勻加速直線運(yùn)動(dòng)選擇規(guī)律h=12at2F=【解析】(1)假設(shè)火箭及飛船總質(zhì)量不變,假設(shè)火箭及飛船在此過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng)。(2)需要知道火箭和飛船的總質(zhì)量M,發(fā)射架高度h由牛頓第二定律知F-Mg=Ma,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:h=12at2得F=Mg+M答案:(1)見(jiàn)解析(2)火箭和飛船的總質(zhì)量M和發(fā)射架高度hF=Mg+M2角度2多過(guò)程中由運(yùn)動(dòng)情況求受力情況【典例4】(2024·南通高一檢測(cè))一小球靠近墻面豎直向上拋出,分別拍攝了上升和下降兩個(gè)階段的頻閃照片,如圖所示。已知質(zhì)量為m的小球所受阻力大小不變,重力加速度為g。則下列說(shuō)法正確的是 ()A.甲圖是小球下降階段的照片B.無(wú)法求出小球所受阻力大小C.小球在圖中O點(diǎn)處速度不為零D.甲圖中小球經(jīng)過(guò)虛線位置時(shí)的速度較大【解析】選D。根據(jù)牛頓第二定律,向上運(yùn)動(dòng)時(shí)mg+f=ma,向下運(yùn)動(dòng)時(shí)mg-f=ma',上升過(guò)程的加速度大于下降過(guò)程的加速度,則上升過(guò)程中相同時(shí)間內(nèi)的位移較大,則甲是小球上升階段的照片;設(shè)每塊磚的厚度是d,向上運(yùn)動(dòng)時(shí)有9d-3d=aT2,向下運(yùn)動(dòng)時(shí)有3d-d=a'T2,聯(lián)立得aa'=31,聯(lián)立得f=12mg,故A、B錯(cuò)誤。兩圖中從上到下,第一段與第二段的相等時(shí)間的位移之比均為1∶3,可知O點(diǎn)是最高點(diǎn),即O點(diǎn)的速度為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;將甲的逆過(guò)程看作初速度為零、加速度為a的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)小球從O點(diǎn)到虛線位置處的距離為h,則根據(jù)v=2ah【拓展例題】考查內(nèi)容:等時(shí)圓【典例】如圖所示,甲圖中質(zhì)點(diǎn)從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上,沿三個(gè)不同的光滑弦1、2、3上端由靜止開(kāi)始滑到環(huán)的最低點(diǎn),所用的時(shí)間分別為t1、t2、t3;乙圖中質(zhì)點(diǎn)從豎直面內(nèi)的圓環(huán)上最高點(diǎn),沿三個(gè)不同的光滑弦4、5、6由靜止開(kāi)始滑到下端所用的時(shí)間分別為t4、t5、t6,則 ()A.t1=t2=t3,t4=t5=t6B.t1<t2<t3,t4<t5<t6C.t1>t2>t3,t4>t5>t6D.t2>t3>t1,t6>t5>t4【解析】選A。如圖甲、乙所示,質(zhì)點(diǎn)沿豎直面內(nèi)圓環(huán)上的任意一條光滑弦從上端由靜止滑到底端,由牛頓第二定律可知加速度為a=gsinθ,位移為x=2Rsinθ由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x=12at2,聯(lián)立解得下滑時(shí)間t=2相當(dāng)于沿豎直直徑自由下落的時(shí)間,有t1=t2=t3,t4=t5=t6,故選A。隨堂檢測(cè)·自我診斷1.(已知受力求運(yùn)動(dòng))處于豎直平面內(nèi)的某圓周的兩條直徑AB、CD間夾角為60°,其中直徑AB水平,AD與CD是光滑的細(xì)桿。從A點(diǎn)和C點(diǎn)分別靜止釋放兩相同小球,從A、C點(diǎn)下落到D點(diǎn)的時(shí)間分別是t1、t2,則t1∶t2是 ()A.1∶1 B.3∶2C.3∶2 D.2∶3【解析】選C。由幾何關(guān)系得,AD與水平面的夾角為30°,設(shè)圓周的半徑為R,則有xAD=2Rcos30°=3R,根據(jù)牛頓第二定律得,小球在AD上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1=gsin30°=12g,根據(jù)xAD=12a1t12,可得t1=2xADa1=43Rg,由幾何關(guān)系得xCD=2R,小球在CD上運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2=gsin60°=32g,根據(jù)xCD=12a22.(已知受力求運(yùn)動(dòng))如圖所示,質(zhì)量為1kg的物塊靜止在水平地面上A點(diǎn),現(xiàn)加F=3N的水平拉力,當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)撤去F,之后物塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)停止,測(cè)得BC=2AB,重力加速度取g=10m/s2,則物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ()A.0.25B.0.2C.0.15D.0.1【解析】選D。設(shè)勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段加速度大小為a1,勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段加速度大小為a2,勻加速直線運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的速度大小為v,則有xAB=v22a1,xBC=v22a2,而由于BC=2AB,故可得a1=2a2,在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段,有F-μmg=ma1,在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段,有μmg=ma2,將a13.(已知運(yùn)動(dòng)求受力)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙傳送帶上,物體到傳送帶左端的距離為L(zhǎng),穩(wěn)定時(shí)繩與水平方向的夾角為θ,當(dāng)傳送帶分別以v1、v2的速度做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(v1<v2),繩中的拉力分別為F1、F2。若剪斷細(xì)繩時(shí),物體到達(dá)左端的時(shí)間分別為t1、t2,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.F1<F2B.F1=F2C.t1可能大于t2 D.t1可能等于t2【解析】選B、C、D。穩(wěn)定后根據(jù)受力平衡可知Fcosθ=μFN,Fsinθ+FN=mg可得F=μmgcosθ+μsinθ,故繩的拉力是個(gè)定值,即F1=F2,A錯(cuò)誤,B正確;物體向左運(yùn)動(dòng)可能一直加速,也可能先加速后勻速。如果先加速再勻速則t1>t2;一直加速的加速度相同均為a=μg,加速時(shí)間相同,即4.(已知運(yùn)動(dòng)求受力)滑板比賽的一段賽道示意圖如圖所示,水平直道AB長(zhǎng)為12m,傾斜直道BC長(zhǎng)為20m,它們?cè)贐點(diǎn)平滑連接,斜道與水平面的夾角為30°。運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā),滑板勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為6m/s,緊接著沿BC勻加速下滑,到C點(diǎn)共用時(shí)6.0s。若滑板和運(yùn)動(dòng)員一起可視為質(zhì)點(diǎn),始終在賽道上運(yùn)動(dòng),其總質(zhì)量為60kg,重力加速度g取10m/s2,試求滑板和運(yùn)動(dòng)員:(1)在直道AB上的加速度大小;(2)過(guò)C點(diǎn)的速度大小;(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小?！窘馕觥?1)設(shè)在AB段加速度為a1,位移為x1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得vB2=2a1代入數(shù)據(jù)解得a1=1.5m/s2(2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員在AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,在BC段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則t1=vBBC段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=6s-4s=2s根據(jù)位移—時(shí)間公式有x2=vBt2+12a2代入數(shù)據(jù)解得a2=4m/s2過(guò)C點(diǎn)的速度為vC=vB+a2t2=14m/s(3)在BC段由牛頓第二定律得mgsinθ-Ff=ma2代入數(shù)據(jù)解得Ff=60N答案:(1)1.5m/s2(2)14m/s(3)60N4.力學(xué)單位制【課程標(biāo)準(zhǔn)】1.知道國(guó)際單位制中的力學(xué)單位。2.了解單位制在物理學(xué)中的重要意義。【知識(shí)導(dǎo)圖】必備知識(shí)·認(rèn)知導(dǎo)學(xué)一、基本單位單位基本單位、導(dǎo)出單位基本單位:基本量的單位導(dǎo)出單位:根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的單位[思考]基本量可以任意選定嗎?提示:不可以,基本量是被選定的能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量單位的物理量。二、國(guó)際單位制分類基本單位、導(dǎo)出單位基本單位米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、開(kāi)爾文(K)、摩爾(mol)、坎德拉(cd)導(dǎo)出單位米每秒(m/s)、米每二次方秒(m/s2)、牛(N)等[思考]初中物理已經(jīng)學(xué)到過(guò)G=mg這個(gè)公式,g的單位為N/kg,在高中自由落體運(yùn)動(dòng)中,g的單位變成了m/s2,這兩種說(shuō)法矛盾嗎?為什么?解題時(shí)可用單位制判斷結(jié)果正誤。提示:不矛盾,N是導(dǎo)出單位,1N=1kg·m/s2,所以1N/kg=1m/s2。對(duì)號(hào)入座現(xiàn)有以下一些物理量和單位,按下面的要求選擇填空。A.密度 B.米/秒C.牛頓D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒G.厘米 H.長(zhǎng)度 I.時(shí)間 J.千克(1)屬于物理量的有________。

(2)在國(guó)際單位制中,被選定的基本量有________。

(3)在國(guó)際單位制中,屬于基本單位的有________,屬于導(dǎo)出單位的有________。

答案:(1)A、D、E、H、I(2)E、H、I (3)F、JB、C明辨是非1.國(guó)際單位制下力學(xué)中有三個(gè)基本單位m、s、kg。 (√)2.一個(gè)物理量的單位若用兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本單位的符號(hào)表示,這個(gè)物理量的單位一定是導(dǎo)出單位。(√)3.一般來(lái)說(shuō),物理公式主要確定各物理量之間的數(shù)量關(guān)系,并不一定同時(shí)確定單位關(guān)系。 (×)提示:物理公式可以同時(shí)確定單位關(guān)系。4.空氣對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻力正比于其速度,即F=kv,其中k沒(méi)有單位。 (×)提示:F的單位N與v的單位m/s不一樣,可知k有單位。關(guān)鍵能力·探究導(dǎo)思學(xué)習(xí)任務(wù)一單位制的理解探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)如圖所示,某老師健身跑步的速度可以達(dá)到5m/s,某人騎自行車的速度為19km/h。(1)僅憑所給兩個(gè)速度的數(shù)值能否判斷老師的速度與自行車的速度的大小關(guān)系?(2)你能比較以上兩個(gè)速度的大小關(guān)系嗎?以上兩個(gè)速度哪個(gè)大?提示:(1)由于兩個(gè)速度的單位不同,故不能直接比較它們的大小。(2)能。應(yīng)先統(tǒng)一這兩個(gè)速度的單位,再根據(jù)數(shù)值大小來(lái)比較它們的大小。由于5m/s=5×3.6km/h=18km/h,故自行車的速度大。解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括一、基本單位1.物理學(xué)的關(guān)系式:①確定了物理量之間的關(guān)系;②確定了物理量的單位之間的關(guān)系。2.基本量與基本單位:選定幾個(gè)物理量的單位,利用物理量之間的關(guān)系就能推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫作基本量,它們相應(yīng)的單位叫作基本單位。3.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量叫作導(dǎo)出量,推導(dǎo)出來(lái)的相應(yīng)單位叫作導(dǎo)出單位。4.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。二、國(guó)際單位制1.國(guó)際單位制:國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制,簡(jiǎn)稱SI。2.國(guó)際單位制的基本單位物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開(kāi)[爾文]K物質(zhì)的量n,(ν)摩[爾]mol發(fā)光強(qiáng)度I,(Iv)坎[德拉]cd起錨——典題突破學(xué)以致用角度1基本單位【典例1】(2024·金華高一檢測(cè))下列屬于測(cè)量“國(guó)際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量”所用的儀器是 ()A.刻度尺、天平、秒表B.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.量筒、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、秒表【解析】選A。國(guó)際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間,對(duì)應(yīng)的測(cè)量?jī)x器是刻度尺、天平、秒表。[思維升華](1)只用一個(gè)符號(hào)表示的單位不一定是基本單位。例如,牛頓(N)、焦耳(J)、瓦特(W)等都不是基本單位,而是導(dǎo)出單位。(2)是國(guó)際單位的不一定是基本單位。基本單位只是組成國(guó)際單位制的一小部分,在國(guó)際單位制中,除七個(gè)基本單位以外的單位都是導(dǎo)出單位。(3)物理量單位之間的關(guān)系可以通過(guò)相應(yīng)的物理公式導(dǎo)出,但并不是所有物理量的單位都可以互相導(dǎo)出。角度2國(guó)際單位制【典例2】(2024·鄭州高一檢測(cè))2023年1月28日,中國(guó)東航全球首架國(guó)產(chǎn)C919客機(jī)執(zhí)行MU7817虹橋至南昌航班,也是C919的兔年第一飛。該飛機(jī)總長(zhǎng)38.9米、翼展35.8米、高度11.95米、總質(zhì)量45.7噸。在這則新聞中涉及了時(shí)間、長(zhǎng)度、質(zhì)量及其單位,關(guān)于國(guó)際單位制,下列說(shuō)法正確的是 ()A.“38.9米”和“45.7噸”中,米和噸是國(guó)際單位制中的基本單位B.“千克米每二次方秒”被定義為“牛頓”,所以“牛頓”是國(guó)際單位制中的基本單位C.飛機(jī)總質(zhì)量45.7噸,單位“噸”是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位D.米、千克、秒為力學(xué)范圍內(nèi)的國(guó)際單位制中的基本單位【解析】選D。在國(guó)際單位制中,長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間三個(gè)物理量被選作力學(xué)的基本物理量,力學(xué)的三個(gè)基本單位分別是米、千克、秒,故A錯(cuò)誤,D正確;“千克米每二次方秒”是由F=ma推導(dǎo)出來(lái)的,是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位,為了紀(jì)念牛頓把它定義為牛頓,故B錯(cuò)誤;“噸”是質(zhì)量的一個(gè)常用單位,但不是國(guó)際單位制中的單位,故C錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·廈門高一檢測(cè))日本政府向太平洋排放核污水引發(fā)國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注與譴責(zé)。輻射的危害程度常用“劑量當(dāng)量”這一物理量衡量,其國(guó)際單位是希沃特,記作Sv。每千克(kg)人體組織吸收1焦耳(J)為1希沃特。下列選項(xiàng)中用國(guó)際單位制的基本單位表達(dá)希沃特,正確的是 ()A.m2/s2 B.kg2·m2/s2C.J/kg D.m2/s【解析】選A。1Sv=1J1kg=1N學(xué)習(xí)任務(wù)二單位制的應(yīng)用探錨——情境創(chuàng)設(shè)啟發(fā)設(shè)問(wèn)小明同學(xué)在推導(dǎo)某物體位移計(jì)算式時(shí),得到的表達(dá)式是:x=F2m(t1+t提示:說(shuō)法正確。位移x的單位是m,根據(jù)表達(dá)式F2m(t1+t2)可得單位為Nkg·s=kg·m/s解錨——要點(diǎn)歸納規(guī)律概括1.簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程的單位表達(dá):在解題計(jì)算時(shí),已知量均采用國(guó)際單位制,計(jì)算過(guò)程中不用寫出各個(gè)量的單位,只要在式子末尾寫出所求量的單位即可。2.推導(dǎo)物理量的單位:物理公式在確定各物理量的數(shù)量關(guān)系時(shí),同時(shí)也確定了各物理量的單位關(guān)系,所以我們可以根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位。3.判斷比例系數(shù)的單位:根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系,可判斷公式中比例系數(shù)有無(wú)單位,如公式F=kx中k的單位為N/m,Ff=μFN中,μ無(wú)單位,F=kma中k無(wú)單位。4.比較物理量的大小:比較某個(gè)物理量不同值的大小時(shí),必須先把它們的單位統(tǒng)一,再根據(jù)值來(lái)比較。5.驗(yàn)證結(jié)果:解題時(shí)可用單位制粗略地判斷結(jié)果是否正確,若單位不正確,則結(jié)果一定錯(cuò)誤。起錨——典題突破學(xué)以致用角度1單位制的應(yīng)用【典例3】(2024·玉溪高一檢測(cè))光滑水平桌面上有一個(gè)靜止的物體,質(zhì)量是700g,在1.4N的水平恒力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(如圖)。那么,5s末物體的速度大小是多少?5s內(nèi)它的位移大小是多少?【解析】以靜止的物體為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律,有a=Fm=1.40初速度v0=0,根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系式,有v=at=2×5m/s=10m/s根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系式,有x=12at2=1答案:10m/s25m[思維升華]只要正確地應(yīng)用公式,計(jì)算結(jié)果必定是用國(guó)際單位來(lái)表示的,因此在計(jì)算的過(guò)程中,單位沒(méi)有必要進(jìn)行運(yùn)算,直接帶正確的國(guó)際單位制下的單位即可。角度2利用單位制檢驗(yàn)公式【典例4】(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))利用漩渦現(xiàn)象可以測(cè)定液體的流速。如圖所示(為截面圖),液體的振動(dòng)周期T與流速v、漩渦發(fā)生體的寬度D有關(guān)。結(jié)合物理量的單位分析,下列關(guān)系式可能正確的是(其中k是一個(gè)沒(méi)有單位的常量) ()A.v=k