1、第2讲两类动力学问题超重和失重知识一动力学的两类基本问题1两类基本问题(1)已知受力情况求运动情况(2)已知运动情况求受力情况2一个联系桥梁加速度是联系力和运动的桥梁3两个关键受力分析和运动过程分析4求解思路(1)物体加速度的方向与所受合外力的方向可以不同()(2)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力，当力刚开始作用瞬间，物体立即获得加速度()(3)物体由于做加速运动，所以才受合外力作用()知识二超重与失重1视重当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数叫做视重，其大小等于测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力2超重、失重与完全失重超重失重完全失重定义物体对支持物的压
2、力(或对悬挂物的拉力)大于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)小于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)等于零的状态产生条件物体有向上的加速度物体有向下的加速度ag，方向向下视重Fm(ga)Fm(ga)F0(1)超重就是物体的重力变大的现象()(2)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力()(3)减速下降的物体处于超重状态()1下列实例属于超重现象的是()A汽车驶过拱形桥顶端时B火箭点火后加速升空时C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时【解析】发生超重现象时，物体的加速度方向竖直向上汽车驶过拱形桥顶端时
3、，其向心加速度竖直向下指向圆心，汽车处于失重状态，A错误；火箭点火后加速升空，加速度竖直向上，处于超重状态，B正确；跳水运动员离开跳板向上运动时，只受重力，运动员处于完全失重状态，C错误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状态，D错误【答案】B2(多选)质量m1 kg的物体在光滑平面上运动，初速度大小为2 m/s.在物体运动的直线上施以一个水平恒力，经过t1 s，速度大小变为4 m/s，则这个力的大小可能是()A2 NB4 NC6 N D8 N【解析】物体的加速度可能是2 m/s2，也可能是6 m/s2，根据牛顿第二定律，这个力的大小可能是2 N，也可能是6 N，所以答案是A、C.
4、【答案】AC图3213让钢球从某一高度竖直落下进入液体中，如图321中表示的是闪光照相机拍摄的钢球在液体中的不同位置则下列说法正确的是()A钢球进入液体中先做加速运动，后做减速运动B钢球进入液体中先做减速运动，后做加速运动C钢球在液体中所受的阻力先大于重力，后等于重力D钢球在液体中所受的阻力先小于重力，后等于重力【解析】从题图可以看出钢球在相同时间间隔内通过的位移先是越来越小，之后是相等说明其运动是先减速后匀速，进而推知阻力先是大于重力，后来等于重力【答案】C4.图322(2010浙江高考)如图322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
5、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的压力等于A物体受到的重力【解析】对于A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A项正确【答案】A5(2011四川高考)如图323是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则()图323A火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B返回舱在喷气过程中减速的主要
6、原因是空气阻力C返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D返回舱在喷气过程中处于失重状态【解析】对降落伞，匀速下降时受到的重力mg、绳的拉力FT和浮力F平衡，即FTFmg.在喷气瞬间，喷气产生的反冲力向上，使降落伞减速运动，设加速度大小为a，对降落伞应用牛顿第二定律：FFTmgma，FTFmgmav时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回时速度为v，当v0v返回时速度为v02倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速
7、(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速图327(12分)如图327所示，绷紧的传送带，始终以2 m/s的速度匀速斜向上运行，传送带与水平方向间的夹角30.现把质量为10 kg的工件轻轻地放在传送带底端P处，由传送带传送至顶端Q处已知P、Q之间的距离为4 m，工件与传送带间的动摩擦因数为，取g10 m/s2.(1)通过计算说明工件在传送带上做什么运动；(2)求工件从P点运动到Q点所用的时间【审题指导】(1)工件受的摩擦力为动力(2)传送带匀速，工件放到传送带上后做初速为零的匀加速直线运动，要判断工件的运动有没有转折
8、【规范解答】(1)工件受重力、摩擦力、支持力共同作用，摩擦力为动力由牛顿第二定律得：mgcos mgsin ma代入数值得：a2.5 m/s2则其速度达到传送带速度时发生的位移为x1m0.8 m4 m可见工件先匀加速运动0.8 m，然后匀速运动3.2 m(2)匀加速时，由x1t1得t10.8 s匀速上升时t2 s1.6 s所以工件从P点运动到Q点所用的时间为tt1t22.4 s评分标准式每式2分【答案】(1)先匀加速运动0.8 m，然后匀速运动3.2 m(2)2.4 s分析处理传送带问题时需要特别注意两点：一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析；二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无
9、及方向的分析如图328所示，水平传送带AB长L10 m，向右匀速运动的速度v04 m/s，一质量为1 kg的小物块(可视为质点)以v16 m/s的初速度从传送带右端B点冲上传送带，物块与传送带间的动摩擦因数0.4，g取10 m/s2.求：图328(1)物块相对地面向左运动的最大距离；(2)物块从B点冲上传送带到再次回到B点所用的时间【解析】(1)设物块与传送带间的摩擦力大小为ffmgfma0v2as物s物4.5 m(2)设小物块经时间t1速度减为0，然后反向加速，经过时间t2与传送带速度相等0v1at1t11.5 sv0at2t21 s设反向加速时，物块的位移为s1，则有s1at2 m物块与传
10、送带共速后，将做匀速直线运动，设经时间t3再次回到B点s物s1v0t3t30.625 s所以t总t1t2t33.125 s【答案】(1)4.5 m(2)3.125 s考查超重失重1如图329所示，是某同学站在力传感器上，做下蹲起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为牛顿)，横坐标为时间(单位为秒)由图可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到的信息有()图329A该同学做了两次下蹲起立的动作B该同学做了一次下蹲起立的动作，且下蹲后约2 s起立C下蹲过程中人处于失重状态D下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态【解析】在34 s下蹲过程中，先向下加速再向下减速，故人先
11、处于失重状态后处于超重状态；在67 s起立过程中，先向上加速再向上减速，故人先处于超重状态后处于失重状态，选项A、C、D错误，B正确【答案】B由运动情况推断受力情况2.图3210(多选)(2011上海高考)受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上作直线运动，其vt图线如图3210所示，则()A在0t1秒内，外力F大小不断增大B在t1时刻，外力F为零C在t1t2秒内，外力F大小可能不断减小D在t1t2秒内，外力F大小可能先减小后增大【解析】由图象可知0t1，物体作a减小的加速运动，t1时刻a减小为零由a可知，F逐渐减小，最终Ff，故A、B错误t1t2物体作a增大的减速运动，由a可知，至物体速度减为
12、零之前，F有可能是正向逐渐减小，也可能F已正向减为零且负向增大，故C、D正确【答案】CD水平传送带模型3如图3211所示，传送带保持v01 m/s的速度运动现将一质量m0.5 kg的物体从传送带左端放上，设物体与传送带间动摩擦因数0.1，传送带两端水平距离x2.5 m，则物体从左端运动到右端所经历的时间为(g取10 m/s2)()图3211A. sB(1) sC3 s D5 s【答案】C综合考查两类基本问题4.图3212(多选)(2013浙江高考)如图3212所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上
13、匀速运动若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是()A所受浮力大小为4 830 NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/sD以5 m/s的速度匀速上升时所受空气阻力大小为230 N【解析】热气球从地面刚开始上升时，速度为零，不受空气阻力，只受重力、浮力，由牛顿第二定律知Fmgma，得F4 830N，选项A正确；随着热气球速度逐渐变大，其所受空气阻力发生变化(变大)，故热气球并非匀加速上升，其加速度逐渐减小，故上升10 s后速度要小于5 m/s，选项B、C错误；最终热气球匀
14、速运动，此时热气球所受重力、浮力、空气阻力平衡，由Fmgf得f230 N，选项D正确【答案】AD5.图3213如图3213，质量m2 kg的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L20 m，用大小为30 N，沿水平方向的外力拉此物体，经t02 s拉至B处(已知cos 370.8，sin 370.6，取g10 m/s2)(1)求物体与地面间的动摩擦因数；(2)用大小为30 N，与水平方向成37的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t.【解析】(1)物体做匀加速运动La0t则a0 m/s210 m/s2由牛顿第二定律，Ffma0f30 N210 N10 N则0.5.(2)F作用的最短时间为t，设物体先以大小为a的加速度匀加速时间t，撤去外力后，以大小为a的加速度匀减速时间t到达B处，速度恰为0，由牛顿第二定律Fcos 37(mgFsin 37)ma则ag0.510 m/s211.5 m/s2ag5 m/s2由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此有atat则ttt2.3tLat2at2则t s1.03 s. 【答案】(1)0.5(2)1.03 s