第3单元牛顿运动定律的综合应用精研核心考点超重物体对水平.ppt

5．(2012年北京理综)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图1所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a随时间t变化的．已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a-t图象如图2所示．电梯总质量m＝2.0×103 kg.忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2. (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2； (2)类比是一种常用的研究方法．对于直线运动，教科书中讲解了由v-t图象求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示a-t图象，求电梯在第1 s内的速度改变量Δv1和第2 s末的速度v2； (3)求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P，再求在0～11 s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W. 解析：(1)由牛顿第二定律，有F－mg＝ma 由a-t图象可知，F1和F2对应的加速度分别是 a1＝1.0 m/s2，a2＝－1.0 m/s2 F1＝m(g＋a1) ＝2.0×103×(10＋1.0)N ＝2.2×104 N F2＝m(g＋a2) ＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104 N. (2)类比可得，所求速度变化量等于第1 s内a-t图线与t轴所围图形的“面积”，可得 Δv1＝0.50 m/s 同理可得Δv2＝v2－v0＝1.5 m/s v0＝0，第2 s末的速率　v2＝1.5 m/s. 答案：(1)F1＝2.2×104 N　F2＝1.8×104 N (2)Δv1＝0.50 m/s　v2＝1.5 m/s (3)P＝2.0×105 W　W＝1.0×105 J 2．隔离法 从研究的方便出发，当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中”隔离”出来进行受力分析，依据牛顿第二定律列方程，这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法． 3．外力和内力 如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力．应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力．如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力． [名师点拨]?? 整体法与隔离法的选取原则 1．隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解． 2．整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)． 3．整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”． 突破疑难要点 [例1] 在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是(　　) A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下 [规律小结]?? 超重和失重现象的判断“三”技巧 (1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． (2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态． (3)从速度变化角度判断 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重． 1.2012年第五届亚洲室内田径锦标赛中，李玲以4.5米的成绩夺得女子撑杆跳比赛的冠军，如图为李玲的杆上英姿，若不计空气阻力，则她在这次撑杆跳高中(　　) A．起跳时杆对她的弹力大于她的重力 B．起跳时杆对她的弹力小于她的重力 C．起跳以后的下落过程中她处于超重状态 D．起跳以后的下落过程中她处于失重状态 答案：A、D [例2] 如图所示，质量为80 kg的物体放在安装在小车上的水平磅秤上，小车在平行于斜面的拉力F作用下沿斜面无摩擦地向上运动，现观察到物体在磅秤上读数为1 000 N．已知斜面倾角θ＝30°，小车与磅秤的总质量为20 kg.(g＝10 m/s2) (1)拉力F为多少？ (2)物体对磅秤的静摩擦力为多少？ [规律小结]?? (1)当连接体各部分加速度相同时，一般的思维方法是先用整体法求出加速度，再求各部分间的相互作用力． (2)当求各部分之间作用力时一定要用隔离法．考虑解题的方便有两个原则