粵教版必修一44牛頓第二定律03(編輯修改稿)
2024-12-23 12:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)的分析 ? 在平衡狀態(tài)時(shí) ， 物體對水平支持物的壓力 （ 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 ， 大小也沒有變化 ， 因?yàn)槿f有引力并沒有改變 ． （ 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)動員在地面上能舉起 120kg的重物，而在運(yùn)動著的升降機(jī)中卻只能舉起 100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動的加速度，若在以 的升降機(jī)中，此運(yùn)動員能舉起質(zhì)量多大的重物？（ g取 10m/ s2 ） 思考：為什么運(yùn)動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 （ ml＋ m2） ： （ m1＋ m2)g一 T/＝ （ ml＋ m2)a； 對 m3： T/一 m3g＝ m3a 消去 a， 可解得 ? ?321213/ 2mmmmmgmT????對滑輪穩(wěn)定后平衡：彈簧秤的讀數(shù) T＝ 2T/， 移動前彈簧秤的讀數(shù)為 (m1＋ m2＋ m3)g， 比較可得移動后彈簧秤的讀數(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 ， 當(dāng)箱以 a=動時(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)動的情況可能是怎樣的 ？ 解析 ：由題意 ， 對金屬塊受力分析如圖所示 。 當(dāng)向上勻減速運(yùn)動時(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,彈簧長度沒有改變 ， F＝ 10N代入 ① 解得a=0， 說明整個(gè)箱體做向上或向下的勻速運(yùn)動 。 (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 。 【 例 11】 一個(gè)人蹲在臺秤上 。 試分析： 在人突然站起的過程中 ， 臺秤的示數(shù)如何變化 ？ 【 解析 】 從蹲于臺秤上突然站起的全過程中 ， 人體質(zhì)心運(yùn)動的 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 ， 處于超重狀態(tài) —— 臺秤示數(shù)大于體重 F＝ mg十 ma＞ mg 在 t2時(shí)刻： a＝ 0， v＝ vmax， 質(zhì)心處于動平衡狀態(tài) —— 臺秤示數(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 ， 處于失重狀態(tài) —— 臺秤示數(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) —— 臺秤示數(shù)又等于體重 F＝ mg。 故臺秤的示數(shù)先偏大，后偏小，指針來回?cái)[動一次后又停在原位置。 【 例 12】 一人在井下站在吊臺上 ， 用如圖 4所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來 。 圖中跨過滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計(jì)摩擦 。 吊臺的質(zhì)量 m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動時(shí)吊臺向上的加速度是 a=,求這時(shí)人對吊臺的壓力 。 (g=) 圖 4 (m+M)g F F 圖 5 a F FN Mg 圖 6 分析與解：選人和吊臺組成的系統(tǒng)為研究對象 ， 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： 再選人為研究對象 ， 受力情況如圖 6所示 ， 其中 FN是吊臺對人的支持力 。 由牛頓第二定律
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