超重和失重典例分析.doc

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，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-kx/mB匀加速向下运动，ag-kx/mC匀减速向上运动，ag-kx/mD匀减速向下运动，a=g-kx/m【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ag-kx/m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?()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()AF=Mg BMgF(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383，有 对铁片进行受力分析得，即F=mg+mamg则由知：，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：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Vg，这三个力的合力为零，即mg + kx=Vg当容器自由下落时，其加速度a = g，液体对小球的浮力为：V（g-a）=0，只