3.完全失重:当物体向下的加速度为g时.物体对支持物的压力等于 .这种状态称为完全失重. [特别提醒]:物体处于失重状态还是超重状态.仅由加速度的方向决定.而与物体的速度方向无关.无论物体处于超重还是失重状态.物体本身的重力并未发生改变.物体处于完全失重时.由于重力产生的一切物理现象都将消失. [例3]一质量为m=40kg的小孩在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻由静止开始上升.在0到6s内体重计示数F的变化如图3-13-12所示.试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2. [解析] 由图可知.在0-2s内.体重计的示数大于mg.故电梯应做向上的加速运动.设在这段时间内体重计作用于小孩的力为N1.电梯及小孩的加速度为a1.根据牛顿第二定律.得N1-mg=ma1 在这段时间内电梯上升的高度h1= 在2-5s内.体重计的示数等于mg.故电梯应做匀速上升运动.速度为t1时刻的电梯的速度.即v1=a1t1 ,在这段时间内电梯上升的高度h2=v1t2 在5-6s内.体重计的示数小于mg.故电梯应做减速上升运动.设这段时间内体重计作用于小孩的力为N2.电梯及小孩的加速度为a2.由牛顿第二定律.得: mg-f2=ma2 在这段时间内电梯上升的高度 h3= 电梯上升的总高度h=h1+h2+h3 代入数据解得h=9m [方法技巧]要理解超重和失重的含义.超重和失重问题实际上是竖直方向利用牛顿第二定律解题. 考点四 临界与极值问题 [特别提醒]:力学中的临界问题指一种运动形式转变为另一种运动形式时.存在着分界限的现象.这种分界限通常以临界值和临界状态的形式出现在不同的问题中.而临界与极值问题主要原因在于最大静摩擦力.绳子的张力等于零.两个物体要分离时相互作用的弹力为零等. [例4]在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度为k的弹簧.弹簧下端连一个质量为m的小球.球被一垂直斜面的挡板A挡住.此时弹簧没有形变.若A以加速度a(a<gsinθ)沿斜面向下匀加速运动.求: (1)从挡板开始运动到球板分离所经历的时间t, (2)从挡板开始运动到小球速度最大时.球的位移x. [解析](1)设球与挡板分离时位移为s.经历的时间为t.从开始运动到分离过程中.m受竖直向下的重力.垂直斜面向上的支持力FN.沿斜面向上的挡板支持力FN1和弹簧弹力f.据牛二定律有方程: . 随着x的增大.f增大.FN1减小.保持a不变.当m与挡板分离时.x增大到等于s.FN1减小到零.则有: . 联立解得: (2)分离后继续做加速度减小的加速运动.v最大时.m受合力为零.即.位移是 [方法技巧]临界与极值问题关键在于临界条件的分析.如相互挤压的物体要分离.其临界条件一定是相互作用的弹力为零.另外.最大静摩擦力的问题.绳子的张力等等都会经常和临界与极值问题相联系. 考点五 力学单位制 物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同时.也确定了物理量间的 .选定几个物理量的单位.就能够利用物理量之间的关系推导其他物理量的单位.被选定的物理量叫做 .它们的单位叫做 .由基本物理量的单位根据物理关系式推导出来的其他物理量的单位叫做 .基本单位和导出单位一起组成了 . 国际单位制在力学范围内.选定了 . . 作为基本物理量.它们的单位是 . . . 在物理计算中.对于单位的要求是 . [例5]下列有关力学单位制的说法中不正确的是( ) A.在有关力学的分析计算中.只能采用国际单位.不能采用其他单位 B.力学单位制中.选为基本单位的物理量有长度.质量.力 C.力学单位制中.国际单位制中的基本单位有kg.m.s D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示 [解析]物理计算中.一般采用国际单位.但有时也可以采用其它单位.力学中的三个基本单位是kg.m.s. [答案]AB [方法小结]物理学中选定了7个物理量作为基本物理量.其余的物理量叫导出物理量.基本物理量的单位叫做基本单位.导出物理量的单位叫导出单位.导出单位都可以由基本单位推导出来.要牢记力学中的三个基本物理量及其单位.在物理计算中.只要采用国际单位制的单位.中间过程就无需带单位.最后的结果一定是国际单位制中的单位. ★ 高考重点热点题型探究 热点1 应用牛顿定律求解两类动力学问题 [真题1]科研人员乘气球进行科学考察.气球.座舱.压舱物和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后.发现气球漏气而下降.及时堵住.堵住时气球下降速度为1 m/s.且做匀加速运动.4 s内下降了12 m.为使气球安全着陆.向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动.下降速度在5分钟内减少3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略.重力加速度g=9.89 m/s2.求抛掉的压舱物的质量. 解析:由运动学公式有: 由牛顿第二定律得:mg-f=ma 抛物后减速下降有:Δv=a/Δt 解得: [名师指引]本题实际上是已知受力求运动的问题.题目有多个过程.我们应该对多个过程依次分析求解. [真题2]一水平的浅色长传送带上放置一煤块.煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ.初始时.传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a0开始运动.当其速度达到v0后.便以此速度做匀速运动.经过一段时间.煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后.煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度. [解析]根据“传送带上有黑色痕迹 可知.煤块与传送带之间发生了相对滑动.煤块的加速度a小于传送带的加速度a0. 根据牛顿第二定律.可得 a=μg. 设经历时间t.传送带由静止开始加速到速度等于v0.煤块则由静止加速到v.有 v0=a0t v=at 由于a<a0.故v<v0.煤块继续受到滑动摩擦力的作用.再经过时间t'.煤块的速度由v增加到v0.有 v0=v+at' 此后.煤块与传送带运动速度相同.相对于传送带不再滑动.不再产生新的痕迹. 设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中.传送带和煤块移动的距离分别为s0和s.有 s0=a0t2+v0 t' s= 传送带上留下的黑色痕迹的长度l=s0-s 由以上各式得:l= [名师指引] 皮带传输机是利用货物与传送代之间的摩擦力将货物匀速到别的地方去.它是牛顿第二定律在实际中的应用.该问题涉及到摩擦力的判断.物体运动状态的分析和运动学知识的应用.具有较强的综合性和灵活性.主要有水平传送带.倾斜传送带.组合传送带三种类型. 求解传送带问题关键在于摩擦力的方向分析.特别要注意物体的速度和传送带速度之间的关系.还有物体和传送带之间的相对位移等.对于倾斜的传送带问题还要特别注意分析摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力.另外传送带问题可以采用v-t求解. 本题也可以巧用图象法求解:作出皮带和煤块的v-t图如图3-13-22所示.粗实线为皮带的速度图线.细实线为煤块的速度图线.最后具有共同的速度v0.黑色痕迹的长度为两者速度图线的面积之差.本题考查匀变速直线运动规律和牛顿运动定律.题目设计巧妙.能力要求较高.属于难题.要求考生具有处理复杂问题的能力.尤其在隐含及临界条件的挖拙上.对分析物理过程也要有较高的能力. 新题导练 1-1.考驾照需要进行路考.路考其中有一项是定点停车.路旁可以竖一标志杆.在车以V0的速度匀速行驶过程中.距标志杆的距离为s时.考官命令考员到标志杆停.考员立即刹车.车在恒定滑动摩擦力作用下做匀减速运动.已知车的质量为M.车与路面的动摩擦因数为μ.车视为质点.求车停下时距标志杆的距离(说明V0与S.μ.g的关系). 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,若升降机以加速度g向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的是(  )

图3-6-9

A.因物体仍相对斜面静止,物体所受各力不变

B.因物体处于完全失重状态,所以物体不受任何力作用

C.因物体处于完全失重状态,所以物体除所受重力变为零,其他力不变

D.因物体处于完全失重状态,物体除所受重力不变外,不受其他力作用

【解析】:选D.物体随升降机以加速度g向下做匀加速运动时,物体处于完全失重状态,将不受支持力和摩擦力,但物体受的重力不会改变,所以只有D项正确.

 

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如图所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,若升降机以加速度g向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的是(  )

图3-6-9

A.因物体仍相对斜面静止,物体所受各力不变

B.因物体处于完全失重状态,所以物体不受任何力作用

C.因物体处于完全失重状态,所以物体除所受重力变为零,其他力不变

D.因物体处于完全失重状态,物体除所受重力不变外,不受其他力作用

【解析】:选D.物体随升降机以加速度g向下做匀加速运动时,物体处于完全失重状态,将不受支持力和摩擦力,但物体受的重力不会改变,所以只有D项正确.

 

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超重与失重

1.超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的情况称为超重现象.当物体具有________的加速度时(向上加速运动或向下减速运动),物体处于超重状态.

2.失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的情况称为失重现象.当物体具有________的加速度时(向上减速运动或向下加速运动),物体处于失重状态.

3.完全失重:当物体向下的加速度为g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于________,这种状态称为完全失重.

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“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,如图3-6-8中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中(  )

 

图3-6-8

A.人在Pa段做自由落体运动,处于完全失重状态

B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态

C.在bc段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态

D.在c点,人的速度为零,其加速度为零

【解析】:选AB.判断人是处于超重状态还是失重状态,只要看人的加速度方向.Pa段人做自由落体运动,加速度为g,人处于完全失重状态;人从ab的过程中,人的重力大于弹力,合力方向向下,加速度方向向下,人处于失重状态;b点,人的重力等于弹力,加速度为零;由bc,人的重力小于弹力,合力方向向上,加速度方向向上,人处于超重状态.当弹性绳伸长到c点时,物体处于最大超重状态,C、D错误.

 

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“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落,如图3-6-8中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点c的过程中(  )

 

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图3-6-8

A.人在Pa段做自由落体运动,处于完全失重状态

B.在ab段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态

C.在bc段绳的拉力小于人的重力,人处于失重状态

D.在c点,人的速度为零,其加速度为零

【解析】:选AB.判断人是处于超重状态还是失重状态,只要看人的加速度方向.Pa段人做自由落体运动,加速度为g,人处于完全失重状态;人从ab的过程中,人的重力大于弹力,合力方向向下,加速度方向向下,人处于失重状态;b点,人的重力等于弹力,加速度为零;由bc,人的重力小于弹力,合力方向向上,加速度方向向上,人处于超重状态.当弹性绳伸长到c点时,物体处于最大超重状态,C、D错误.

 

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