基础知识:

实重:实际重力G=mg(与运动状态无关)

视重:称出来的重力(称上显示的,支持力或拉力)

超重:视重>实重

失重:视重<实重

口诀:超重失重要了解,最后结论要记牢;加速度最关键,向上超重,向下失重(能分解出竖直方向的加速度的,也同样适用)!具体值列式计算。外力F、m、a知二求一。

分析和应用:首先要清楚实重、视重、超重、失重的概念。 根据概念得出判断结论(超重、失重),记清楚,物体加速度向上为超重,加速向下为失重!如果物体沿斜上(下)加减速,加速度分解后,有竖直方向的,同样可以判断超重或失重。具体要计算质量、加速度或力的,根据超重、失重,列出表达式,一般有三个变量,多数情况是,知道两个求另外一个!

做题套路:

1、确定研究对象: 。

2、确定研究对象状态: 。(多为非平衡;加速度或合力方向)

3、点个点代表物体:先画重力方向,再画弹力方向,最后画摩檫力方向及其它力;不确定的力,标记问号?最后通过分析或讨论确定是否存在及方向、大小!!!

4、坐标系:平衡的物体——沿着力多的方向建立!

非平衡物体——沿着运动(V)方向建立坐标系!

再把不在坐标轴上的物体沿坐标轴分解——求出分力: 和 。

5、根据平衡关系或牛顿第二定理分析求解: 。

6、未知量多,就列运动学公式求加速度!再联立求解: 。

研究对象

受力分析

超重、失重

建立坐标系?

动力学关系式?

1

2

整体

易错点:

  1. 受力分析——方向、大小?
  2. 不清楚超重、失重概念
  3. 不会判断——不会列式子

例题精讲:

1.如图所示,轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上,弹簧下端悬挂一个小球,电梯中有质量为 的乘客,在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三,已知重力加速度 ,由此可判断

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(1)

A.电梯可能加速下降,加速度大小为 B.电梯可能减速上升,加速度大小为 C.乘客处于超重状态D.乘客对电梯地板的压力为

【答案】BD

【解析】电梯静止不动时,小球受力平衡,有 ,电梯运行时弹簧的伸长量比电梯静止时小,说明弹力变小了,根据牛顿第二定律,有 ,即 ,,加速度向下,电梯可能加速下降或减速上升,乘客处于失重状态,选项 A、C 错误,选项 B 正确;乘客对地板的压力大小为 ,选项 D 正确。故选BD

练习:

1、将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中,如图所示.在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为 ,下底板的压力传感器显示的压力为.(取)求:

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(2)

(1) 若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半,试判断箱的运动情况.

【答案】,箱子向上或向下做匀速运动

【解析】、大小与上下传感器示数相等,由牛顿第二定律得, 代入数据,,,,解得,若,因弹簧长度没有变化,所以, 。代入 式,解得此时的加速度,箱子向上或向下做匀速运动。

(2) 要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?

【答案】向上做匀加速或向下做匀减速运动,大于等于

【解析】接触但无压力状态为临界,此时,不变.将数据代入 式得,。故箱子向上做匀加速或向下做匀减速运动,加速度大小大于等于。

2、我国运动员在伦敦奥运会上蹦床比赛中的一个场景,设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动,运动员的脚在接触蹦床过程中,蹦床对运动员的弹力随时间的变化规律通过传感器用计算机绘制出来,如图所示,取/,根据图像求:

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(3)

(1) 运动员的质量

【答案】

【解析】曲线一开始是运动员停在蹦床上,压力是,说明运动员重力是,则运动员的质量为:;

(2) 运动员在运动过程中的最大加速度

【答案】

【解析】最大弹力:,根据牛顿第二定律得:,代入数据计算得出:;

(3) 在不计空气阻力的情况下,运动员离开蹦床上升的最大高度(把运动员当成质点来处理)

【答案】

【解析】运动员在空中的时间:,下落时间,最大高度:.

3、在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力的传感器相连,当电梯从静止加速上升,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受的压力与时间的关系图象,如图所示,则:

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(4)

(1) 电梯在哪段时间内加速上升,此过程中重物处于超重状态还是失重状态?为什么?

【答案】电梯在内加速上升,重物在内处于超重状态,因为在内,重物对台秤的压力大于重力

【解析】因为重物做匀速直线运动时对台秤的压力等于重力,由图可知,电梯在内加速上升,重物在内处于超重状态,因为在内,重物对台秤的压力大于重力。

(2) 电梯的最大加速度是多大?取

【答案】电梯的最大加速度是

【解析】重物的质量因为重物对台秤的压力与台秤对重物的支持力是作用力与反作用力所以,重物所受的支持力的最大值因为当时,重物处于超重状态所以,所以,重物所受的支持力的最小值因为当时,重物处于失重状态所以,所以,所以,加速度的最大值为

4.某马戏团演员做滑杆表演.已知竖直滑杆上端固定,下端悬空,滑杆的重力为 .在杆的顶部装有一拉力传感器,可以显示杆顶端所受拉力的大小.已知演员在滑杆上做完动作之后,先在杆上静止了 ,然后沿杆下滑, 末刚好滑到杆底端,并且速度恰好为零.整个过程中演员的 图象和传感器显示的拉力随时间的变化情况如图所示, 取 ,则下列说法正确的是

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(5)

A.演员的体重为 B.演员在第 内一直处于超重状态C.滑杆所受的最小拉力为 D.滑杆所受的最大拉力为

【答案】AC

【解析】前 演员静止,演员重 ,A 项正确; 加速下滑,失重状态,B项错;加速时加速度 ,对人,,,对杆拉力大小 ,则 ,C项对,同理,减速下滑时 .对人,,,对杆,拉力 ,D项错。故选AC

5.在一电梯的地板上有一压力传感器,其上放一物块,如图甲所示,当电梯运行时,传感器示数大小随时间变化的关系图象如图乙所示,根据国象分析得出的结论中正确的是

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(6)

A.从时刻到,物块处于失重状态B.从时刻到,物块处于失重状态C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层

【答案】BC

【解析】从图乙中可以看出,到,弹力大于重力,所以物体处于超重状态,到弹力等于重力,物体匀速转动,到弹力小于重力,物体处于失重状态,A错误B正确;物体可能是先加速上升,在匀速,到达高层在减速;也可能先向下减速静止在向下加速运动,故C正确D错误.故选BC

6.“跳水”是一项传统的体育运动项目,如图是某运动员从跳板上被竖直向上弹起,不考虑空气阻力,则下列说法正确的是

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(7)

A.运动员离开跳板向上运动的过程中,处于超重状态B.运动员在下落过程中,处于完全失重状态C.运动员离开跳板后的整个空中运动过程,都处于完全失重状态D.运动员上升到最高点时的速度为零,运动员处于平衡状态

【答案】BC

【解析】

ABC.由于不计阻力,运动员离开跳板后,只受重力作用,加速度为重力加速度,方向竖直向下,所以处于完全失重状态,故BC正确,A错误;D.运动员上升到最高点时速度为零,但其仍受重力作用,加速度仍竖直向下,处于失重状态,故D错误。故选BC。

7.电梯顶部悬挂一弹簧秤,弹簧秤下端挂一重物;电梯地板上站着一个人,相对电梯静止当电梯静止时,弹簧秤的示数为若某时刻弹簧秤的示数为则此时为

A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为B.电梯可能向上减速运动,加速度大小为C.人对电梯地板的压力大于他受到的重力D.电梯中的人处于平衡状态

【答案】AC

【解析】

A、电梯匀速直线运动时,弹簧秤的示数等于重物的重力,即当弹簧秤的示数变为时,弹簧的拉力大小等于以重物为研究对象,,;根据牛顿第二定律分析得出其加速度方向竖直向上,处于超重,电梯的运动情况可能是:向上加速运动或向下减速运动故A正确,B错误;C、人随电梯向上加速,则人也处于超重状态,人对电梯地板的压力大于他受到的重力故C正确;D、人的加速度的方向向上,不是平衡状态故D错误.故选:AC.

8.如图所示,运动的电梯内,有一根细绳上端固定,下端系一质量为的小球,当细绳对小球的拉力为,则电梯的运动情况是

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(8)

A.以匀减速上升B.以匀减速上升C.以匀加速下降D.以匀加速下降

【答案】BD

【解析】

对小球受力分析,,加速度大小为,加速度方向向下,所以小球运动形式可以是以匀减速上升或以匀加速下降,BD正确.故选BD。由牛顿第二定律可求小球的加速度的大小和方向,从而判断可能的运动形式.本题考查了超重和失重,关键是掌握:超重是时具有向上的加速度,失重时具有向下的加速度.

9.在升降机内,一人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了,则下列判断可能正确的是取

A.升降机以的加速度加速上升B.升降机以的加速度加速下降C.升降机以的加速度减速上升D.升降机以的加速度减速下降

【答案】BC

【解析】

【分析】当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时,就说物体处于超重状态,此时有向上的加速度;当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时,就说物体处于失重状态,此时有向下的加速度,根据牛顿第二定律求出升降机的加速度。本题考查了学生对超重失重现象的理解,掌握住超重失重的特点,对人进行受力分析求出人的加速度,本题就可以解决了。【解答】人站在磅秤上受重力和支持力,发现了自已的体重减少了,处于失重状态,具有向下的加速度,根据牛顿第二定律得出:,方向向下,那么此时的运动可能是以的加速度减速上升,也可能是以的加速度加速下降,故AD错误,BC正确。故选BC。

10.如图所示,一个质量为的人站在台秤上,用跨过定滑轮的绳子,将质量为的物体自高处放下,当物体以加速下降时,则

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(9)

A.物体处于失重状态B.细绳对人的拉力为C.台秤的读数为D.台秤的读数为

【答案】AD

【解析】

A、对重物受力分析,受重力和拉力,加速下降,根据牛顿第二定律,有:,可知物体对绳子的拉力小于重力,处于失重状态故A正确;B、、、物体对绳子的拉力小于重力,所以细绳对人的拉力也小于.再对人受力分析,受到重力、拉力和支持力,根据共点力平衡条件,有:由,解得故B错误,C错误,D正确.故选:AD

11、一个质量为的人乘坐电梯,当电梯以加速度竖直向下匀减速下降时,下列说法正确的是

A.人的重力为B.人的重力为C.人对电梯的压力大小为D.人对电梯的压力大小为

【答案】AD

【解析】

A、当电梯以加速度竖直向下匀减速下降时,人的重力不变为,故A正确,B错误;C、以人研究对象,当电梯以加速度竖直向下匀减速下降时,加速度方向向上,根据牛顿第二定律得:得电梯对人的支持力:,由牛顿第三定律求出人对电梯的压力为,故C错误,D正确故选:AD.以人研究对象,根据牛顿第二定律求出电梯对人的支持力,再由牛顿第三定律求出人对电梯的压力.本题是超重现象,运用牛顿第二定律处理,要抓住加速度的方向,判断压力与重力的大小关系.

12、一质量为 的小孩站在电梯内的体重计上.电梯从 时刻由静止开始上升,在 到 内体重计示数 的变化如图所示.试求在这段时间内电梯上升的高度。(取重力加速度 )

物理牛二定律讲解(11牛二定律基础)(10)

【答案】

【解析】由 图象可知,在 内视重 ,而小孩的重力 ,所以电梯和小孩由静止开始向上做匀加速运动,由牛顿第二定律得 ,电梯上升的高度 由以上两式解得 在 内,视重 ,电梯和小孩向上做匀速运动,匀速运动的速度 电梯上升的高度 在 内,视重 ,电梯和小孩向上做减速运动,由牛顿第二定律得 电梯上升的高度 由以上两式解得 这段时间内电梯上升的总高度 .

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