的加速度不是竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量即,物体就会出现超重或失重状态。
当方向竖直向上时,物体处于超重状态当方向竖直向下时,物体处于失重状态。
尽管整体没有竖直方向的加速度,但只要物体的部分具有竖直方向的分加速度,整体也会出现超重或失重状态。
超重并不是说重力增加了,失重并不是说重力减小了,完全失重也不是说重力完全消失了。
在发生这些现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生变化。
在完全失重的状态下,平常切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平失效浸在水中的物体不再受浮力液体柱不再产生向下的压强等。
例在升降电梯内的地板上放体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为,电梯运动过程中,段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是图晓敏同学所受的重力变小了晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力电梯定在竖直向下运动电梯的加速度大小为,方向定竖直向下审题指导解答本题时应注意以下三点由体重计示数变化判断电梯的加速度方向由牛顿第二定律可求电梯的加速度无法确定电梯的速度方向。
解析由题知体重计的示数为时,人对体重计的压力小于人的重力,故处于失重状态,实际人受到的重力并没有变化,错由牛顿第三定律知错电梯具有向下的加速度,但不定是向下运动,错由牛顿第二定律,可知,方向竖直向下,对。
答案无论超重还是失重,物体的重力并没有变化。
由物体超重或失重,只能判断物体的加速度方向,不能确定其速度方向。
物体超重或失重的多少是由发生超失重现象的物体的质量和竖直方向的加速度共同决定的,其大小等于。
整体法与隔离法的灵活应用隔离法的选取原则若连接体或关联体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时,就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解。
整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成个整体来分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量。
整体法隔离法交替运用原则若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律求作用力。
即“先整体求加速度,后隔离求内力”。
例福建高考质量为长为的杆水平放置,杆两端,系着长为的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着质量为的小铁环。
已知重力加速度为,不计空气影响。
图现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲所示,求绳中拉力的大小若杆与环保持相对静止,在空中沿方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于端的正下方,如图乙所示。
求此状态下杆的加速度大小为保持这种状态需在杆上施加个多大的外力,方向如何审题指导第步抓关键点杆和环的加速度相同,均为水平方向,大小为杆与环保持相对静止可确定两段轻绳间的夹角图甲图乙长度标注轻绳各处张力大小相等光滑的柔软轻绳获取信息关键点第二步找突破口对图甲,隔离小铁环受力分析,应用平衡条件列方程可求绳中拉力大小对图乙,隔离小铁环,受力分析,应用牛顿第二定律列方程可求水平加速度,再取杆和小铁环组成的整体为研究对象,受力分析,应用牛顿第二定律列方程可求解拉力的大小和方向。
解析如图设平衡时,绳中拉力为,有由图中几何关系可知联立式解得此时,对小铁环的受力分析如图有由图中几何关系可知,代入式解得如图,设外力与水平方向成角,将杆和小铁环当成个整体,有联立式,解得或答案外力大小为,方向与水平方向成角斜向上整体法与隔离法常涉及的问题类型涉及隔离法与整体法的具体问题类型涉及滑轮的问题。
若要求绳的拉力,般都必须采用隔离法。
绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法。
水平面上的连接体问题。
这类问题般多是连接体系统各物体保持相对静止,即具有相同的加速度。
解题时,般采用先整体后隔离的方法。
建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则,或者正交分解力,或者正交分解加速度。
斜面体与上面物体组成的连接体的问题。
当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时般采用隔离法分析。
解决这类问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节,弄清各个物体之间哪些属于连接体,哪些物体应该单独分析,分别确定出它们的加速度,然后根据牛顿运动定律列方程求解。
很多动力学问题常涉及多物体或多个连续的运动过程,物体在不同的运动过程中,运动规律和受力情况都发生了变化,因此该类问题的综合性较强,所涉及的知识点也较多,难度般在中易出现,得,此解错误的原因是认为细绳的拉力大小等于,此错误使问的分全部丢失,还将影响问题的最终结果。
在中易出现错误关系式,原因是没有注意到只表示加速度的大小,此错误将丢分。
名师叮嘱任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成,上过程的末态是下过程的初态,对每个过程分析后,列方程,联立求解。
注意两个过程的连接处,加速度可能突变,但速度不会突变,速度是联系前后两个阶段的桥梁。
如本题中的小球先做匀减速运动到管口,后做平抛运动。
随堂巩固落实北京高考应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。
例如平伸手掌托起物体,由静止开始竖直向上运动,直至将物体抛出。
对此现象分析正确是手托物体向上运动的过程中,物体始终处于超重状态手托物体向上运动的过程中,物体始终处于失重状态在物体离开手的瞬间,物体的加速度大于重力加速度在物体离开手的瞬间,手的加速度大于重力加速度解析手托物体由静止开始向上运动,定先做加速运动,物体处于超重状态而后可能匀速上升,也可能减速上升,选项错误。
在物体离开手的瞬间,二者分离,不计空气阻力,物体只受重力,物体的加速度定等于重力加速度要使手和物体分离,手向下的加速度定大于物体向下的加速度,即手的加速度大于重力加速度,选项错误,正确。
答案北京模拟几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小,他们将体重计放在电梯中。
位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从层直接到层,之后又从层直接回到层。
并用照相机进行了相关记录,如图所示。
他们根据记录,进行了以下推断分析,其中正确的是图根据图和图可估测出电梯向上启动时的加速度根据图和图可估测出电梯向上制动时的加速度根据图和图可估测出电梯向下制动时的加速度根据图和图可估测出电梯向下启动时的加速度解析由图可知该同学的体重约为,根据图图可估算出电梯向上启动时的加速度,根据图图可估算出电梯向下制动时的加速度,而根据图与图和图与图无法估算加速度,正确。
答案执信中学期中如图所示,小车上固定着三角硬杆,杆的端点固定着个质量为的小球。
当小车有水平向右的加速度且逐渐增大时,杆对小球的作用力的变化用至变化表示可能是下图中的沿杆方向图图解析由题意可知小车有水平向右的加速度且逐渐增大,则小球所受的合外力向右也逐渐增大,又由于小球只受重力和杆对小球的力,且重力竖直向下,故的竖直方向上的分力是不变的,始终与平衡而的水平方向上的分力随加速度在不断增大,合力的方向不断改变并趋于水平,即可确定杆对小球的力的变化情况,故正确。
答案阳江模拟如图所示,质量为的小车放在光滑的水平面上,在小车左端加水平推力,当小车向右运动的速度达到时,小车前端轻轻放上个大小不计质量为的小物块,小物块与小车间的动摩擦因数。
已知在运动过程中,小物块没有从小车上掉下来,取。
求图经过多长时间两者达到相同的速度小车至少多长才能保证小物块不从小车上掉下来从小物块放上小车开始,经过小物块通过的位移大小为多少解析设小物块和小车的加速度分别为,由牛顿第二定律得,代入数据解得,。
设经过时间两者达到相同的速度,由得。
当两者达到相同的速度后,假设两者保持相对静止,以共同的加速度做匀加速运动。
对小物块和小车构成的整体,由牛顿第二定律得得此时小物块和小车之间的摩擦力而小物块和小车之间的最大静摩擦力,所以两者达到相同的速度后,保持相对静止。
从小物块放上小车开始,小物块的位移小车的位移小车的长度至少为。
在开始的内,小物块的位移为,末速度在接下来的内,小物块与小车相对静止,以共同的加速度做匀加速运动。
这内通过的位移代入数据得,从小物块放上小车开始,经过小物块通过的位移大小为总。
答案第单元牛顿运动定律的综合应用超重与失重想想如图所示,是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景,请思考火箭加速上升阶段,宇航员处于超重还是失重状态当火箭停止工作后上升阶段,宇航员处于超重还是失重状态图当飞船在绕地球做匀速圆周运动阶段,宇航员处于超重还是失重状态提示火箭加速上升阶段,具有向上的加速度,处于超重状态。
火箭停止工作后上升阶段具有向下的加速度,处于失重状态。
神舟飞船绕地球做匀速圆周运动时,万能引力为其提供了向心加速度,处于失重状态。
记记实重和视重实重物体实际所受的,它与物体的运动状态无关。
视重测力计所指示的数值。
重力超重失重和完全失重比较超重现象失重现象完全失重概念物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物体所受重力的现象物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力物体所受重力的现象物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的现象大于小于等于零超重现象失重现象完全失重产生条件物体的加速度方向物体的加速度方向物体的加速度方向,大小列原理式运动状态加速上升加速下降无阻力的抛体运动情况绕地球匀速圆周运动的卫星向上向下向下减速下降减速上升试试中山七校高三联考如图所示,小明在做双脚跳台阶的健身运动,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是图小明在下降过程中处于失重状态小明起跳以后在上升过程处于超重状态小明落地时地面对他没有支持力起跳过程地面对小明的作用力就是他对地面的作用力答案解析小明在下降过程以及起跳以后在上升过程,均有向下的加速度,故处于失重状态,正确,错小明落地时地面对他有支持力作用,错选项中的两个力是对作用力与反作用力,错。
整体法与隔离法想想斜劈,在力推动下在光滑的水平面上向左做匀加速直线运动,且斜劈上有木块与斜面保持相对静止,如图所示,已知斜劈的质量为,木块的质量为,求斜面对木块作用力的大小。
图提示与起匀加速运动,其运动状态完全相同,可把与视为整体,利用牛顿第二定律可求出它们共同的水平向左的加速度,再对利用隔离体法分析的受力,有重力及斜面对的作用力,两力的合力水平向左为其提供了加速度,则两力的合力为合,由力的合成可得,斜面对的作用力合。
记记整体法当连接体内即系统内各物体的相同时,可以把系统内的所有物体看成,分析其受力和运动情况,运用牛顿第二定律对列方程求解的方法。
隔离法当求系统内物体间时,常把个物体从系统中出来,分析其受力和运动情况,再用牛顿第二定律对出来的物体列方程求解的方法。
加速度个整体整体相互作用的内力隔离隔离外力和内力如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的物体的作用力,这些力是该系统受到的,而系统内各物体间的相互作用力为。
应用牛顿第二定律列方程时不考虑内
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