物理-牛顿第二定律与超重失重(力-时间图像分段分析)

考点:科学推理 / 物理-牛顿第二定律与超重失重(力-时间图像分段分析)

问法模型:‘根据图像分析可知’+力传感器F-t图像与动作各点对应 → 先由静止段定重力G,再用超重/失重规则逐点分析合力方向与加速度大小

推理链

  1. 第1步:从图像读数,a点前人处于静止状态,F≈500N,由二力平衡得重力G=500N(m=G/g=50kg),并非750N,排除A
  2. 第2步:所用规则——牛顿第二定律a=(F-G)/m:F<G为失重(加速度向下),F>G为超重(加速度向上),F=G时加速度为零、速度达极值
  3. 第3步:下蹲阶段a→b,F<G,人向下加速;b点F最小仅说明向下加速度最大,b点后一小段F仍<G,人继续加速下蹲,最低点(v=0)应在c点之后F>G的减速段末,故b不是最低点,排除B
  4. 第4步:c点附近F≈750N>G,合力向上、加速度向上,与向下速度反向,人减速下蹲;向下最大速度出现在b、c之间F=G处,c点速度不是最大,排除C
  5. 第5步:d点F达峰值≈1500N,合力F-G≈1000N为全程最大(对比b点合力仅约350N),由a=(F-G)/m知d点加速度最大,D正确
  6. 第6步:与选项对照,结论为D

最快解法:⚡ 图像峰值法+超重失重口诀:静止点a定出G=500N后,直接找F偏离G最远的点——d点F最高(超重最甚)即合力最大、加速度最大,秒选D

易错点

  • ⚠ 混淆’加速度最大’与’速度最大’:b点F最小是向下加速度最大,速度最大在F=G处;c点前后是减速下蹲而非速度最大
  • ⚠ 误把b点当成下蹲最低点:忽略b点后F仍<G、人继续加速,最低点在c点之后减速段末尾(v=0处)
  • ⚠ 只看F大小不看合力:比较加速度须比较|F-G|,d点虽在下蹲姿势但F≈1500N远超G,向上加速度反而全程最大

母题抽象

🧩 当题干出现’力传感器F-t图像+动作过程各点对应’特征时,先由静止段读出重力G,再按’F<G失重、F>G超重、F=G速度极值、|F-G|最大处加速度最大’逐点验证各选项

同类特征:力-时间图像、下蹲起跳动作与重心对应点、力传感器采集数据、超重与失重、牛顿第二定律、静止状态定重力

相关题

(暂无)


题干

左下图是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图,点P是他的重心位置。右下图是根据力传感器采集到的数据做出的力-时间图像。两图中各点均对应,其中有几个点在左下图中没有画出。重力加速度

根据图像分析可知:

选项

  • A. 此人受到的重力为750N
  • B. b点是此人下蹲至最低点的位置
  • C. 此人在c点的速度最大
  • D. 此人在d点的加速度最大 ✅

官方解析

人站在力传感器上做下蹲、起跳动作,一开始在a点处于静止状态,此时人对传感器压力F大小等于人所受重力G,故此人所受重力,A项错误;

在下蹲过程中,从a到b点,人对传感器压力F小于人所受重力G,故传感器对人的支持力N小于人所受重力G,人向下加速下蹲,由于b点后一小段部分支持力N仍小于人所受重力G,因而继续加速下蹲,故b点不是下蹲至最低点的位置,B项错误;

在c点前后附近,支持力N大于人所受重力G,故此时人具有向上的加速度,与下蹲方向相反,因而减速下蹲,c点前后速度逐渐减少,C项错误;

,在d点时,最大,此时加速度a也最大,D项正确。

故正确答案为D。

给定材料

(无)

疑点(官方解析可能有误,待人工复核)

官方解析文字中’此人所受重力’后的数值缺失(按图像应为500N),且未定量比较b、d两点合力大小(d点F-G≈1000N>b点G-F≈350N),但结论与图像数据一致,不影响答案