2012年鲁科版高一物理必修一学案全套2012高一物理 5.4 超重与失重学案5 鲁科版必修1

超重与失重概念导思一、视重：把竖直弹簧秤或水平台秤的示数叫做物体的视重。通过测量物体对弹簧秤的拉力或台秤来感知重力，但视重不一定等于重力若当物体做向上加速运动或向下减速运动时，视重大于重力；当物体做向下加速运动或向上做减速运动时，视重小于重力二、超重与失重：所谓的超重和失重，是把物体的视重和物体的重力进行比较，相对而言的，如果物体视重大于重力，就说物体处于超重状态；如果物体视重小于重力，就说物体处于失重状态；如果视重为零，就说物体处于完全失重状态。注意：（1）无论物体处于超重还是失重状态，物体的重力都没有改变。（2）水平方向的加速度不影响物体的视重。（3）物体运动时，只要加速度具有竖直向上的分量，物体就处于超重状态。同理，只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态例题解析AB例1 A和B是叠放在一起的两木块。现将它们一起以初速度向上抛出，不考虑空气阻力。则抛出后B的受力情况是 （ ）A只受重力作用B受重力和A的压力作用C受重力、A的压力和摩擦力作用D受重力、A的压力和支持力作用解析：由于A、B抛出后它们的加速度均为重力加速度g，A、B均处于完全失重状态，其间没有挤压，不存在压力和摩擦力。答案：A例2 一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，发现电梯启动后的速度图象符合如图所示的规律，根据这一规律在电梯内用台秤、重物和秒表测量这座楼房的高度。Ott1他将台秤放在电梯内，重物放在台秤的托盘上，让电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。但由于03.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来。假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，取g = 10m/s2。时间/s台秤示数/kg电梯启动前5.003.03.013.05.013.019.04.619.0以上5.0(1)电梯在03.0s时间段内台秤的示数应该是多少?(2)根据测量的数据，计算该座楼房每一层的平均高度解析：由图象知，电梯先匀加速运动，再匀速运动，最后匀减速运动到停止。由表中的数据可以判断：电梯加速的时间是减速时间的一半，则加速时的加速度大小是减速时的2倍。先求出电梯减速时的加速度，就知道了电梯加速运动时的加速度，进一步求出电梯在03.0s时间段内台秤的示数及电梯在19s内的位移，再求出每层的高度。答案：由表中的数据知，物体的质量m = 5.0kg，电梯匀加速运动的时间t1 = 3.0s，匀速运动的时间t2 = 10.0s，匀减速运动的时间t3 = 6.0s，3.0s13.0s s内支持力N2 = mg = 50N，13.0s19.0s内，支持力N3 = 46N。(1)由牛顿第二定律得 mg N3 = ma3解得在t3时间内，a3 = 0.8m/s213.0s末物体速度2 = a3t3 = 4.8m/s电梯在3.0s末的速度1 = 2 = 4.8m/s03.0 s内的加速度a1 = = 1.6m/s2 N1 mg = ma1解得 N1 = 58N根据牛顿第三定律知，台秤示数为5.8kg。 (2) 总高度H = 1t1 + 1t2 + 2t3 = 69.6m 每层高度h = = m = 2.9m反思 本题中，电梯加速上升时物体处于超重状态，电梯减速上升时物体处于失重状态。物体是处于超重状态还是处于失重状态，与物体的运动速度大小及方向无关，仅与加速度方向有关：当加速度方向向上时，物体处于超重状态；当加速度方向向下时，物体处于失重状态。无论物体处于超重状态还是处于失重状态，其重力都没有变化。变形题 如图所示，升降机的天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长10cm，运动时弹簧伸长5cm，取g = 9.8m/s2。则升降机的运动状态可能是（ ） A以a = 1m/s2的加速度加速下降 B以a = 1m/s2的加速度加速上升 C以a = 4.9m/s2的加速度减速上升 D以a = 4.9m/s2的加速度加速下降提示：升降机运动时，弹簧伸长量变