湖南省临湘一中2012届高中物理一轮复习 第3章 第2讲 牛顿运动定律的应用 超重与失重学案 新人教版必修1.doc

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1、第二讲牛顿运动定律的应用超重与失重1.动力学的两类基本问题(1)、已知运动情况,求由运动学公式求出a,然后根据正交分解法求未知量(2)、已知受力情况,求由正交分解法求出a,然后根据运动学公式求未知量2.超重与失重(1)超重:当物体的加速度时,物体所受的支持力(或拉力)物体的重力的现象(2)失重:当物体的加速度时,物体所受的支持力(或拉力)物体的重力的现象(3)完全失重:当物体的加速度为g时,物体所受的支持力(或拉力)为______的现象。3.连接体(1)定义:两个(或两个以上)物体相互连结参与运动的系统称之为连接体(2)内力与外力:连结体间的相

2、互作用力叫;外部对连结体的作用力叫。考点一、牛顿第二定律解决动力学问题1.明确研究对象和研究过程;2.画图分析研究对象的受力和运动情况(画图很重要,要养成习惯);3.进行必要的力的合成和分解(正交分解法),注意选定正方向;4.根据牛顿运动定律和运动学公式列方程求解;5.对解的合理性进行讨论.总之,运用牛顿运动定律解决动力学问题关键是利用加速度的桥梁作用,寻找加速度与未知量的关系,综合运动学规律、牛顿运动定律和力的合成与分解法则列式求解.【例题1】一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升空,探测器的质量为1500,发动机推力恒定.发射升空后9末,发

3、动机突然因发生故障而灭火.图3-2-1是从探测器发射到落回地面全过程的速度图象.已知该行星表面没有大气.若不考虑探测器总质量的变化,求:(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度.(2)该行星表面附近的重力加速度.(3)发动机正常工作时的推力.(4)探测器落回地面时的速率.(5)探测器发射后经多长时间落地?解析:由图3-2-1可知,探测器在0~9内匀加速上升,上升的最大速度为64;~25内匀减速上升;25以后匀加速下落,直到落地.(1)在上升过程中,由平均速度公式得=32则探测器上升的最大高度为==32×25=800(2)探测器9~25内只

4、受重力,其运动的加速度为重力加速度,则==4(3)在0~9内,由牛顿第二定律得由于==7.1则==1500×11.1=1.67×104(4)探测器下落过程为自由落体运动,则其落地速度为==807用心爱心专心(5)探测器自由下落的时间为==20故探测器发射后到落地所经历的时间为.点评:注意探测器上升的总高度和下落的高度相等.本题也可利用v—t图象求解,请同学们试一试.答案:t=45s【变式训练1】、法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯的“冒险世界”进行了超高空特技跳水表演,他从30高的塔上跳下准确地落入水池中.已知水对他的阻力

5、(包括浮力)是他重力的3.5倍,他在空中时空气对他的阻力是他重力的0.2倍,试计算需要准备一个至少多深的水池?()考点二、隔离法与整体法处理连接体问题1.隔离法:若连结体内(即系统内)各物体的加速度大小或方向不同时,一般应将各个物体隔离出来,分别对各个物体根据牛顿运动定律列式,并要注意标明各物体的加速度方向,找到各物体之间的速度制约关系.2.整体法:若连结体内(即系统内)各物体的加速度相同,又不需要系统内各物体间的相互作用力时,可取系统作为一个整体来研究;若连结体内各物体的加速度虽不相同(主要指大小不同),但不需要求系统内物体间的相互作用力时,

6、可利用对系统列式较简捷.特别是处理选择题、填空题中加速度不同物体的有关问题时尤为方便.总之,整体法与隔离法合理地交叉使用,可以使问题变得简单易求解.一般若连接体内(即系统内)各物体具有相同的加速度时,应先把连接体当成一个整体列式.如还要求连接体内物体相互作用的内力,则把物体隔离,对单个物体根据牛顿运动定律列式.【例题2】如图3-2-2所示,质量为的框架放在水平地面上,一个轻质弹簧固定在框架上,下端拴一个质量为的小球.当小球上下振动时,框架始终没有跳起,在框架对地面的压力为零的瞬间,小球加速度大小为(  )A.B.C.0D.解析解法一:分别以框架

7、和小球为研究对象,当框架对地面的压力为零时作受力分析如图3-2-3所示对框架       对小球 所以方向向下.图3-2-4解法二:以框架和小球整体为研究对象,框架和小球所受的重力为,框架对地的高度不变,其加速度为零,故合外力提供小球做加速运动所需的外力,对系统由牛顿第二定律有:答案:D【变式训练2】如图所示,质量为M的木箱放在水平面上,木箱中的立杆上套着一个质量为m的小球,开始时小球在杆的顶端,由静止释放后,小球沿杆下滑的加速度为重力加速度的,即a=g,则小球在下滑的过程中,木箱对地面的压力为多少?7用心爱心专心考点三、对超重和失重的理解:(

8、1)不管物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.(2)超重或失重现象与

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