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正文內(nèi)容

粵教版必修一44牛頓第二定律03(編輯修改稿)

2024-12-23 12:32 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 態(tài)的分析 ? 在平衡狀態(tài)時(shí) , 物體對(duì)水平支持物的壓力 ( 或?qū)依K的拉力 ) 大小等于物體的重力 . ?當(dāng)物體的 加速度豎直向上 時(shí) , 物體對(duì)支持物的壓力大于物體的重力 , 由 F- mg=ma得 F=m( g+ a) mg, 這種現(xiàn)象叫做超重現(xiàn)象; ?當(dāng)物體的 加速度豎直向下 時(shí) , 物體對(duì)支持物的壓力小于物體的重力 , mg- F=ma得 F=m( g- a) mg, 這種現(xiàn)象叫失重現(xiàn)象 . ?特別是當(dāng)物體豎直向下的加速度為 g時(shí) , 物體對(duì)支持物的壓力變?yōu)榱?, 這種狀態(tài)叫 完全失重 狀態(tài) . 五 、 超重與失重狀態(tài)的分析 對(duì)超重和失重的理解應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn): ( 1) 物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí) , 只是物體的 視重 發(fā)生改變 , 物體的重力始終存在 , 大小也沒(méi)有變化 , 因?yàn)槿f(wàn)有引力并沒(méi)有改變 . ( 2) 發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度大小及方向無(wú)關(guān) ,只決定于加速度的方向及大小 . ( 3) 在完全失重的狀態(tài)下 , 平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失 , 如單擺停擺 、 天平失效 、 浸在水中的物體不再受浮力 、 液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等 。 例 舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起 120kg的重物,而在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中卻只能舉起 100kg的重物,求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度,若在以 的升降機(jī)中,此運(yùn)動(dòng)員能舉起質(zhì)量多大的重物?( g取 10m/ s2 ) 思考:為什么運(yùn)動(dòng)員能舉起的重物的重量發(fā)生了變化? 是物體的重力變了?是運(yùn)動(dòng)員發(fā)揮的向上的最大支撐力 —— 舉力變了 ? 答案:方向向上,大小為 2m/ s2。 160kg 【 例 9】 如圖所示滑輪的質(zhì)量不計(jì) , 已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是: m1= m2+m3, 這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為 T, 若把物體 m2從右邊移到左邊的物體 m1上 , 彈簧秤的讀數(shù) T將 ( ) ; ; ; m1 m3 m2 【 解析 】 解法 1: 移 m2后 , 系統(tǒng)左 、 右的加速度大小相同方向相反 , 由于 ml十 m2> m3, 故系統(tǒng)的重心加速下降 , 系統(tǒng)處于失重狀態(tài) , 彈簧秤的讀數(shù)減小 , B項(xiàng)正確 。 解法 2: :移后設(shè)連接繩的拉力為 T/, 系統(tǒng)加速度大小為 a。 對(duì) ( ml+ m2) : ( m1+ m2)g一 T/= ( ml+ m2)a; 對(duì) m3: T/一 m3g= m3a 消去 a, 可解得 ? ?321213/ 2mmmmmgmT????對(duì)滑輪穩(wěn)定后平衡:彈簧秤的讀數(shù) T= 2T/, 移動(dòng)前彈簧秤的讀數(shù)為 (m1+ m2+ m3)g, 比較可得移動(dòng)后彈簧秤的讀數(shù)小于 (m1+ m2+ m3) g。 故 B項(xiàng)正確 。 【 例 10】 將金屬塊 m用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中 , 如圖所示 , 在箱的上頂板和下頂板裝有壓力傳感器 , 箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng) , 當(dāng)箱以 a=動(dòng)時(shí) , 上頂板的壓力傳感器顯示的壓力為 N,下底板的壓力傳感器顯示的壓力為 N。 (g取 10m/s2) ( 1)若上頂板的壓力傳感器的示數(shù)是下底板的壓力傳感器的示數(shù)的一半 , 試判斷箱的運(yùn)動(dòng)情況; (2) 要使上頂板的壓力傳感器的示數(shù)為零 , 箱沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的情況可能是怎樣的 ? 解析 :由題意 , 對(duì)金屬塊受力分析如圖所示 。 當(dāng)向上勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí) , 加速度方向向下 , 設(shè)上頂板的壓力傳感器的示數(shù)為 N1, 彈簧彈力為 F,由牛頓第二定律有 N1+ mg一 F= ma?? ① 彈簧彈力 F等于下底板的壓力傳感器的示數(shù) N2: F= N2=10N代入① 可解得 m=0. 5kg。 ( 1)依題意 , N1=5 N,彈簧長(zhǎng)度沒(méi)有改變 , F= 10N代入 ① 解得a=0, 說(shuō)明整個(gè)箱體做向上或向下的勻速運(yùn)動(dòng) 。 (2)當(dāng)整個(gè)箱體的加速度方向向上時(shí)有 F一 N1一 mg=ma, 求出 N1減至零的加速度: a=F/m g=10 m/s2。 上頂板的壓力傳感器的示數(shù)為零時(shí),整個(gè)箱體在做加速度不小于 10 m/s2的 向上加速 或 向下減速運(yùn)動(dòng) 。 【 例 11】 一個(gè)人蹲在臺(tái)秤上 。 試分析: 在人突然站起的過(guò)程中 , 臺(tái)秤的示數(shù)如何變化 ? 【 解析 】 從蹲于臺(tái)秤上突然站起的全過(guò)程中 , 人體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的 v— t圖象如圖所示 。 在 0- t1時(shí)間內(nèi):質(zhì)心處于靜止?fàn)顟B(tài) —— 臺(tái)秤示數(shù)等于體重 。 F=mg。 在 t1- t2時(shí)間內(nèi):質(zhì)心作加速度 ( a) 減小的加速度運(yùn)動(dòng) , 處于超重狀態(tài) —— 臺(tái)秤示數(shù)大于體重 F= mg十 ma> mg 在 t2時(shí)刻: a= 0, v= vmax, 質(zhì)心處于動(dòng)平衡狀態(tài) —— 臺(tái)秤示數(shù)等于體重F=mg。 在 t2- t3時(shí)間內(nèi):質(zhì)心作加速度增大的減速運(yùn)動(dòng) , 處于失重狀態(tài) —— 臺(tái)秤示數(shù)小于體重 F=mg- ma< mg。 在 t3- t4時(shí)間內(nèi):質(zhì)心又處于靜止?fàn)顟B(tài) —— 臺(tái)秤示數(shù)又等于體重 F= mg。 故臺(tái)秤的示數(shù)先偏大,后偏小,指針來(lái)回?cái)[動(dòng)一次后又停在原位置。 【 例 12】 一人在井下站在吊臺(tái)上 , 用如圖 4所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺(tái)和自己提升上來(lái) 。 圖中跨過(guò)滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計(jì)摩擦 。 吊臺(tái)的質(zhì)量 m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動(dòng)時(shí)吊臺(tái)向上的加速度是 a=,求這時(shí)人對(duì)吊臺(tái)的壓力 。 (g=) 圖 4 (m+M)g F F 圖 5 a F FN Mg 圖 6 分析與解:選人和吊臺(tái)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 , 受力如圖 5所示 , F為繩的拉力 ,由牛頓第二定律有:2F(m+M)g=(M+m)a 則拉力大小為: 再選人為研究對(duì)象 , 受力情況如圖 6所示 , 其中 FN是吊臺(tái)對(duì)人的支持力 。 由牛頓第二定律
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