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时间:2019-06-17
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1、超重和失重典例分析应用一:超失重情况物体摩擦力的变化 【例1】如图1,一台升降机的底板上放着一个质量为m的物体,它跟地面间的动摩擦力因数为μ,可以认为物体受到最大静摩擦力等于滑动摩擦力.一根弹性系数为k的弹簧水平放置,左端跟物体相连,右端固定在竖直墙上.开始时弹簧伸长为△x,弹簧对物体有水平向右的拉力,现实然发现物体被弹簧拉动,则升降机运动情况为( ) A.匀加速向下运动a=g-k△x/μm. B.匀加速向下运动,a>g-k△x/μm. C.匀减速向上运动,a>g-k△x/μm. D.匀减速向下运动,a=g-k
2、△x/μm.【解析】物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力.因,只有减少地面对物体的正压力才能减少最大静摩擦力,当时物体开始滑动.故物体必处于失重状态,具有向下的加速度a,对物体受力分析列方程可得:,故当升降机向下的加速度a>g-k△x/μm时,物体可以在地面滑动.【答案】B、C正确.【点拨】此题分析稍为综合,但只要明确竖直方向的受力情况和运动情况和水平方向的受力情况,解题思路就显得清晰了。应用二:超失重情况的有关仪器的测量效果和测量数据分析 【例2】下列四个实验,哪些不能在绕地球飞行的宇宙飞船中完成?( )
3、 A.用天平测量物体的质量. B.用弹簧测物体的重力. C.用密度计测物体密度.D.用水银气压计测舱内大气压强.【解析】宇宙飞船进入轨道绕地球飞行时,处于完全失重状态.由物体重力而产生的一些现象不复存在,故以上四个实验都不能完成.【答案】A、B、C、D【点拨】注意弹簧称虽然不能测物体的重力,但是在宇宙中弹簧称还是能够测量力的。比方说测量人对弹簧的拉力。 【例3】如图2,台秤上放着一个装有水的杯子,通过固定在台秤上的支架用细绳悬挂一个小球,球全部浸没在水中,平衡时台秤的示数为某一数值.今剪断悬绳,在球下落但还没到达杯
4、底的过程中,若不计水的阻力,则台秤的示数将( )A.变大.B.变小.C.不变.D.无法判断.【解析】(1)等效法.剪断线后小球加速向下运动,而被小球排开的那部分“水球”则向上加速运动,二者加速度大小相同.小球失重,等效水球超重,因为,失重大于超重.整体来看,系统处于失重状态,故台秤读数将变小,B正确. (2)质心法.当剪断线后,小球加速下降时,水球加速上升,但系统的质心在下降,系统处于失重状态,故台秤的读数减少,B正确.应用三、物体系中部分物体的超重和失重 【例4】如图3所示:A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支
5、架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点.当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳上拉力F的大小为( ) A.F=MgB.Mg(M+m)g解析一:当铁片被吸引上升时,对0点进行受力分析如图3—8—3,有① 对铁片进行受力分析得,即F'=mg+ma>mg② 则由①②知:,所以选项D正确. 解析二:当电磁铁通电,铁板被吸引上升的过程中,铁片具有向上的加速度,导致整个装置的重心具有向上的加速度,处于超重状态,从而F>(M+m)g. 答案:D 点拨
6、:灵活运用超重、失重知识、对一些动力学问题的解答更为简捷、准确.应用四、超重和失重液体对浸没在其中的物体的浮力【例5】一轻弹簧的一端固定在容器底部,另一端与密度小于水的木球相连.容器内盛水使木球浸没在水中,容器、木球都静止时,弹簧伸长量为x,如图4.如果整个容器作自由落体运动,在运动过程中,弹簧的伸长量为x′.试比较x′与x的大小.【分析】当容器木球都静止时,小球受到重力mg,弹力kx和浮力Vρg,这三个力的合力为零,即mg+kx=ρVg当容器自由下落时,其加速度a=g,液体对小球的浮力为:ρV(g-a)=0,只有重力和弹
7、力使小球产生加速度,即kx′+mg=ma=mg,易得x′=0.还可以这样考虑:此时液体对木球的浮力为0,木球又完全失重,弹簧当然就不会有形变.
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