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【寒假自学课】高一物理寒假精品课(人教版2019)第12天牛顿第二定律的应用、超重和失重(原卷版+解析)
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这是一份【寒假自学课】高一物理寒假精品课(人教版2019)第12天牛顿第二定律的应用、超重和失重(原卷版+解析),共17页。试卷主要包含了6,cs 37°=0等内容,欢迎下载使用。
1.熟练掌握应用牛顿运动定律解决动力学问题的思路和方法.
2.理解加速度是解决两类动力学基本问题的桥梁.
3.了解测量重力的两种方法,知道什么是视重.
4.知道什么是超重和失重现象,会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题.
1. 刹车痕迹是交警判断交通事故中汽车是否超速的重要依据之一,在一次交通事故中,货车司机看到前方道路上突然窜出一头耕牛时紧急刹车,但还是发生了事故.交警在现场量得货车的刹车痕迹长为15 m,已知货车车轮与地面间的动摩擦因数是0.6,请你帮助交警计算货车的初速度大约为( )
A.40 km/h B.50 km/h
C.60 km/h D.70 km/h
2. 某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息,可以判断下列说法正确的是( )
A.在0~20 s内,电梯向上运动,该同学始终处于超重状态
B.在0~5 s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态
C.在5~10 s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力
D.在10~20 s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态
一、从受力确定运动情况
1.基本思路
分析物体的受力情况,求出物体所受的合力,由牛顿第二定律求出物体的加速度;再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况.
2.流程图
二、从运动情况确定受力
1.基本思路
分析物体的运动情况,由运动学公式求出物体的加速度,再由牛顿第二定律求出物体所受的合力;再分析物体的受力,求出物体受到的作用力.
2.流程图
四、超重和失重
1.对视重的理解
当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”,大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力.
当物体处于超重或失重状态时,物体的重力并未变化,只是视重变了.
2.超重、失重的比较
一、多过程问题分析
例题1. 如图所示,一足够长的斜面倾角θ为37°,斜面BC与水平面AB平滑连接,质量m=2 kg的物体静止于水平面上的M点,M点与B点之间的距离L=9 m,物体与水平面和斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,现物体受到一水平向右的恒力F=14 N作用,运动至B点时撤去该力,(sin 37°=0.6,取g=10 m/s2)则:
(1)物体在恒力F作用下运动时的加速度是多大?
(2)物体到达B点时的速度是多大?
(3)物体沿斜面向上滑行的最远距离是多少?
解题归纳:多过程问题分析
1.当题目给出的物理过程较复杂,由多个过程组成时,要明确整个过程由几个子过程组成.将复杂的过程拆分为几个子过程,分析每一个子过程的受力情况、运动性质,用相应的规律解决问题.
2.注意分析两个子过程交接的位置,该交接点速度是上一过程的末速度,也是下一过程的初速度,它起到承上启下的作用,对解决问题起重要作用.
二、判断超重、失重状态的方法
例题2. 2021年9月17日,搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场,标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是( )
A.火箭加速上升时,宇航员处于超重状态
B.火箭加速上升时,宇航员对座椅的压力小于自身重力
C.在飞船绕地球运行时,宇航员处于完全失重状态,则宇航员的重力消失了
D.飞船落地前减速下落时,宇航员处于失重状态
解题归纳:判断超重、失重状态的方法
1.从受力的角度判断:当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态.
2.从加速度的角度判断:当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态.
3.注意:超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关.
(建议用时:30分钟)
一、单选题
1. “巨浪”潜射导弹是护国卫疆的利器,假设导弹刚发射后的一段运动可近似看成初速度为0竖直向上的匀加速直线运动,有一导弹的质量为m,助推力为F,忽略空气阻力及燃料的质量,则当导弹运动了时间t时的速度大小为( )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(F,m)-g))t B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(F,m)+g))t
C.eq \f(Ft,m) D.eq \f(Ft,2m)
2.车辆在行驶过程中,如果车距不够,刹车不及时,汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害.为了尽可能地减小碰撞引起的伤害,人们设计了安全带及安全气囊如图所示.假定乘客质量为70 kg,汽车车速为108 km/h(即30 m/s),从发生碰撞到车完全停止需要的时间为1 s,安全带及安全气囊对乘客的平均作用力大小为( )
A.2 100 N B.6 000 N
C.8 000 N D.1 000 N
3.我国自主研发的“直8”消防灭火直升机,已多次在火场大显“神威”.在某次消防灭火行动中,“直8”通过一根长绳子吊起质量为2×103 kg的水桶(包括水),起飞时,在2 s内将水桶(包括水)由静止开始竖直向上匀加速提升了4 m,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,则该段时间内绳子拉力大小为( )
A.2.0×104 N B.2.4×104 N
C.4.0×104 N D.4.8×104 N
4.如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是( )
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D.在上升和下降过程中A对B的压力均等于A物体受到的重力
二、多选题
5.如图所示,质量m=2 kg的滑块以v0=20 m/s的初速度沿倾角θ=37°的足够长的斜面向上滑动,经t=2 s滑行到最高点.g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8.下列说法正确的是( )
A.滑块运动的加速度大小为10 m/s2
B.滑块运动的加速度大小为5 m/s2
C.滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5
D.滑块与斜面间的动摩擦因数为0.2
6.随着物流行业快速发展,快递分拣机器人、快递无人机等高科技产品得到广泛应用;在某次试验飞行过程中,一架快递无人机质量为2 kg,运动过程中空气阻力大小恒定.该无人机从地面由静止开始竖直向上运动,一段时间后关闭动力,其v-t图像如图所示,g取10 m/s2.下列判断正确的是( )
A.无人机上升的最大高度为96 m
B.6~8 s内无人机下降
C.无人机的升力大小为28 N
D.无人机所受阻力大小为4 N
三、解答题
7.商场工作人员拉着质量为m=20 kg的木箱沿水平地面运动,若用F1=100 N的水平力拉木箱,木箱恰好做匀速直线运动,现改用F2=150 N、与水平方向成53°、斜向上的拉力作用于静止的木箱上,如图所示,已知sin 53°=0.8,cs 53°=0.6,重力加速度 g=10 m/s2,求:
(1)木箱与地面之间的动摩擦因数;
(2)F2作用在木箱上4 s时间内木箱移动的距离.
(3)若F2作用4 s后撤去,则木箱在水平面上还能滑行多远?
8.在电梯中,把一物体置于水平台秤上,台秤与力传感器相连,电梯先从静止加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像,如图所示(g取10 m/s2),则:
(1)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程?
(2)该物体的重力是多少?电梯在超重和失重时物体的重力是否变化?
(3)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大?
特征状态
加速度
视重(F)与重力的关系
运动情况
受力图
平衡
a=0
F=mg
静止或匀速直线运动
超重
竖直向上或有竖直向上的分量
由F-mg=ma得F=m(g+a) >mg
向上加速或向下减速
失重
竖直向下或有竖直向下的分量
由mg-F=ma得F=m(g-a) mg
向上加速或向下减速
失重
竖直向下或有竖直向下的分量
由mg-F=ma得F=m(g-a)
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