2011届物理一轮复习课件：3.3《超重与失重瞬时问题》

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1、第3课时超重与失重瞬时问题考点自清一、超重和失重1.超重(1)定义: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.(2)产生条件:物体具有的加速度.2.失重(1)定义: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.(2)产生条件:物体具有的加速度.大于向上小于向下3.完全失重(1)定义:物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)的情况称为完全失重现象.(2)产生条件:物体的加速度a=g.名师点拨1.物体超重或失重时,仅是物体对悬挂物的拉力或水平支持物的压力的变化,物体所受的重力并没有变化.2.物体处于超重状态或失重状态,与物体的速度没有关系

2、,仅由加速度决定.等于零二、瞬时问题研究某一时刻物体的和突变的关系称为力和运动的瞬时问题,简称“瞬时问题”.“瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语:“瞬时”、“突然”、“猛地”、“刚刚”等.受力运动热点聚焦热点一对超重和失重的理解1.物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系,下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.运动情况超重、失重视重(F)a=0不超重、不失重F=mga的方向竖直向上超重F=m(g+a)a的方向竖直向下失重F=m(g-a)a的方向竖直向下a=g完全失重F=02.物体处于超重或失重时的运动情况(1)超重时,物体向上

3、加速或向下减速;(2)失重时,物体向下加速或向上减速.特别提示1.物体超重或失重时,加速度方向不一定沿竖直方向,只要加速度有竖直向上的分量就是超重,加速度有竖直向下的分量就是失重.2.物体超重或失重时,加速度的大小不一定是恒定的.热点二瞬时加速度的求解分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建立.1.中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型,具有以下几个特性:(1)轻:其质量和重力均可视为等于零,且一根绳(或线)中各点的张力大小相等,其方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向.(2)不可

4、伸长:即无论绳子受力多大,绳子的长度不变,由此特点可知,绳子中的张力可以突变.刚性杆、绳(线)或接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断(或脱离)后,其中弹力立即消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型来处理.2.中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有以下几个特性:(1)轻:其质量和重力均可视为等于零,同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等.(2)弹簧既能承受拉力,也能承受压力;橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力.(3)由于弹簧和橡皮绳受力时,要恢复形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的力

5、不能突变.题型探究题型1瞬时问题如图1甲所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.求解下列问题:(1)现将线L2剪断,求剪断L2的瞬间物体的加速度.图1(2)若将图甲中的细线L1换成长度相同,质量不计的轻弹簧,如图乙所示,其他条件不变,求剪断L2的瞬间物体的加速度.思路点拨求解此题应注意以下两点:(1)其他力改变时,弹簧的弹力不能在瞬间发生突变.(2)其他力改变时,细绳上的弹力可以在瞬间发生突变.解析(1)当线L2被剪断的瞬间,因细线L2对球的弹力突然消失,而引起L1上的张

6、力发生突变,使物体的受力情况改变,瞬时加速度沿垂直L1斜向下方,为a=gsinθ.(2)当线L2被剪断时,细线L2对球的弹力突然消失,而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程,不能突变),因而弹簧的弹力不变,它与重力的合力与细线L2对球的弹力是一对平衡力,等值反向,所以线L2剪断时的瞬时加速度为a=gtanθ,方向水平向右.答案(1)a=gsinθ,垂直l1斜向下方(2)a=gtanθ,水平向右变式练习1在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图2所示.此时小球处于静止平衡状

7、态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2.求:(1)此时轻弹簧的弹力大小为多少？(2)小球的加速度大小和方向？(3)当剪断弹簧的瞬间小球的加速度为多少？图2解析(1)因此时水平面对小球的弹力为零,小球在绳没有断时受到绳的拉力FT和弹簧的弹力F作用而处于平衡状态,依据平衡条件得竖直方向有:FTcosθ=mg,水平方向有:FTsinθ=F解得弹簧的弹力为:F=mgtanθ=10N(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡,水平面支持力平衡重力FN=mg由牛顿第二定律得小球的加速度为a==8m/s2,方向向左.(3)当剪断弹簧的瞬间,