3第3课时 超重与失重 瞬时问题.ppt

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.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,仅由加速度决定.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.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.2.物体处于超重或失重时的运动情况
(1)超重时,物体向上加速或向下减速;
(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.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.(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？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,小球立即受地面支持力和重力,且二力平衡,加速度为0.
答案(1)10N(2)8m/s2方向向左(3)0c题型2超重与失重的理解与应用
如图3所示,一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔
不让它漏水,假设容器在下
述几种运动过程中始终保
持平动,且忽略空气阻力,则()
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下
漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水
C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水
D.将容器斜向上抛出,容器在运动中小孔不向下漏
水思维导图

解析容器在自由下落、竖直向上抛出、水平抛出、斜向上抛出的运动中都处于完全失重状态,对容器底部的压力均为零,所以不向下漏水,只有D项正确.
答案D变式练习2在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力传感器相连,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到的压力与时间的关系图象如图4所示,则()

A.电梯在启动阶段约经历了2.5秒的加速上升过程
B.电梯在启动阶段约经历了4秒的加速上升过程
C.电梯的最大加速度约为6.7m/s2D.电梯的最大加速度约为16.