福建省高中物理第一轮总复习 第3章第3讲超重与失重课件鲁科版 新课标.ppt

牛顿运动定律 超重与失重 第三章 1 超重现象当物体具有竖直向上的加速度或具有竖直向上的加速度分量时 物体处于超重状态 此时 视重 实重 2 失重现象当物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的加速度分量时 物体处于失重状态 当物体的加速度为重力加速度时 物体处于完全失重状态 此时 视重 实重 根据物体加速度方向判断超重和失重状态某同学站在体重计上 当他迅速下蹲的过程中体重计示数将 a 始终变小b 始终变大c 先变大 后变小 最后等于他的重力d 先变小 后变大 最后等于他的重力 该同学下蹲过程中先加速下降 后减速下降 在加速下降过程中 其加速度方向向下 人处于失重状态 体重计示数小于人的重力 在人减速下降过程中 其加速度方向向上 人处于超重状态 体重计示数大于人的重力 最后人蹲在体重计上静止时示数等于人的重力 答案为d 解决该问题有两个关键点 首先搞清楚人下蹲的运动形式 从而掌握人的加速度方向 再就是掌握判断物体处于超重或失重的本质方法 直接观察人的加速度方向 从而得出结论 某中学实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤 使其测量挂钩 跟弹簧相连的挂钩 向下 并在钩上悬挂一个重为10n的钩码 弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出 如图3 3 1所示的f t图像 根据f t图像 下列分析正确的是 图3 3 1 a 从时刻t1到t2 钩码处于超重状态b 从时刻t3到t4 钩码处于失重状态c 电梯可能开始停在15楼 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在1楼d 电梯可能开始停在1楼 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在15楼 t1到t2 视重变小 失重 a错 t3到t4 视重变大 超重 b错 加速向下失重 匀速向下视重等于重力 再减速向下超重 所以c正确 d错 为了使宇航员能适应太空环境 需事先经过严格的挑选和训练 在地面附近训练宇航员时 可以让经过特别改装的飞机载着宇航员竖直加速俯冲飞行 若俯冲加速度等于重力加速度g 则对处于此过程中的飞机和宇航员 以下说法正确的是 a 飞机内宇航员受到的重力为零b 飞机处于完全失重状态 不受重力作用c 飞机只受重力和空气阻力作用d 飞机上宇航员处于完全失重状态 若飞机和宇航员沿竖直方向以加速度g加速俯冲时 根据牛顿第二定律知 飞机除受到重力 空气阻力之外 还应受到一个与空气阻力平衡的动力才会使a g 故选项c错误 宇航员加速下落的加速度等于重力加速度时 他处于完全失重状态 但完全失重状态只是表现出他与体重测力计之间作用力为零 他仍然受到重力 且真实重力没有任何的改变 故选项a b错误 选项d正确 部分同学没有真正理解失重和超重现象的本质 错误地认为 超重现象就是物体的重力增加了 失重现象就是物体重力减小了 或者认为 完全失重状态就是物体重力消失了 其实 失重现象和超重现象都只是将物体视重 观察测量值 与实重 真实值 比较的结果 当视重小于实重时 称为失重 当视重大于实重时 称为超重 因此 无论是失重现象还是超重现象 物体所受重力都不会随运动状态改变 航天员为了适应升空 在轨道上运动及返回时所要经历的超重 失重状态 在地面必须经受艰苦的训练 神舟 七号在加速升空与减速返回时都要穿过大气层 关于穿过大气层时的超重 失重情况 下列说法正确的是 a 升空过程处于超重状态 返回过程处于失重状态b 升空过程处于失重状态 返回过程处于超重状态c 无论升空还是返回 都处于失重状态d 无论升空还是返回 都处于超重状态 超重和失重现象中的动力学问题一质量为m 40kg的小孩站在电梯内的体重计上 电梯从t 0时刻由静止开始上升 在0到6s内体重计示数f的变化如图3 3 1所示 试问 在这段时间内电梯上升的高度为多少 取重力加速度g 10m s2 图3 3 1 由图可知 在t0 0到t1 2s的时间内 体重计的示数大于mg 故电梯应向上做加速运动 设在这段时间内体重计作用于小孩的力为f1 电梯及小孩加速度大小为a1 根据牛顿第二定律得 f1 mg ma1 在这段时间内电梯上升的高度为在t1 2s到t2 5s的时间内 体重计的示数等于mg 故电梯向上做匀速运动 速度为t1 2s末时的速度 即v1 a1t1 电梯在这段时间内上升的高度为h2 v1 t2 t1 在t2 5s到t3 6s的时间内 体重计的示数小于mg 故电梯向上做减速运动 设这段时间内体重计作用于小孩的力为f2 电梯及小孩加速度大小为a2 根据牛顿第二定律得 mg f2 ma2 在这段时间内电梯上升的高度为电梯上升的总高度为h h1 h2 h3代入题文和题图中数据 解得h 9m 除了要区分物体 视重 与 实重 之间的区别之外 解答本题时还应结合动力学知识掌握其每个过程中的运动形式 如图3 3 3 两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲 乙两个弹簧测力计 将挂有质量为m的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上 某人手提甲的提环 向下做加速度a 0 25g的匀减速运动 则下列说法正确的是 a 甲的示数为1 25 m m gb 甲的示数为0 75 m m gc 乙的示数为1 25mgd 乙的示数为0 75mg 图3 3 3 1 下列关于超重 失重现象的描述中 正确的是 a 列车在水平轨道上加速前进时 车上的人处于超重状态b 当秋千摆到最低点位置时 荡秋千的人处于失重状态c 蹦床运动员在空中上升时处于失重状态 下落时处于超重状态d 神舟 七号飞船进入轨道做圆周运动时 三位宇航员都处于完全失重状态 基础训练 d 基础训练 d 2 一质量为m的人站在电梯中 电梯加速上升 加速度为g g为重力加速度 人对电梯底部的压力为 a mgb 2mgc mgd mg 3 如图3 3 4所示 a b两物体叠放在一起 以相同的初速度上抛 不计空气阻力 下列说法正确的是 a 在上升和下降过程中a对b的压力一定为零b 上升过程中a对b的压力大于a物体受到的重力c 下降过程中a对b的压力大于a物体受到的重力d 在上升和下降过程中a对b的压力等于a物体受到的重力 基础训练 图3 3 4 a 解析 a b整体只受重力 做竖直上抛运动 处于完全失重状态 4 在升降机底板上放一质量为60kg的物体 如图3 3 5所示为升降机下降过程中的速度 时间图像 试通过计算作出底板对物体的支持力n随时间t的变化规律图 基础训练 图3 3 5 基础训练 综合以上计算可作出底板对物体的支持力n随时间t变化的规律如下图所示 基础训练 基础训练 基础训练 6 某位同学为了研究超重和失重现象 将重为50n的物体带进竖直升降的电梯中 放置在压力传感器的水平承重面上 电梯由启动到停止的过程中 测得重物的压力 f 时间 t 变化的图像如图3 3 6所示 设在t1 3s和t2 8s时电梯的速度分别为v1和v2 由此他做出判断 提升训练 提升训练 图3 3 6 答案 b 解析 由图像可知物体先经历了超重 匀速 失重再静止的过程 可判断出此电梯从静止开始经历了上升过程 t1 3s时电梯在加速上升 t2 8s时电梯处于匀速 因此v1 v2 提升训练 7 将一个装满水的饮料瓶底部挖一小孔 打开瓶盖并用手堵住小孔不让它漏水 将整个饮料瓶做下列的运动 描述符合事实的是 不计空气阻力 且假设瓶身不转动 a 饮料瓶做自由落体运动 小孔向下漏水b 将饮料瓶向上抛出后 瓶子向上运动时 小孔向下漏水 瓶子向下运动时 小孔不漏水c 将饮料瓶水平抛出后 运动过程中 小孔向下漏水d 将饮料瓶斜向上抛出后 瓶子在运动过程中 小孔不漏水 提升训练 d 解析 当瓶子做抛体运动时 只受重力作用加速度等于重力加速度 因此瓶子和瓶中的水都处于完全失重的状态 在完全失重的状态下 水的压力消失 小孔都不会漏水 提升训练 8 在宇宙空间站中 一切物体都处于完全失重的状态 现有下列仪器 弹簧测力计 天平 钟摆 水银气压计 温度计 电子表 在这些仪器中 在空间站中无法正常使用的是 解析 天平利用物体重力力矩与砝码的重力力矩平衡进行测量 钟摆在重力的作用下而摆动 水银气压计利用液体的压力而压力与液体的重力有关 因此在完全失重的状态下 这些仪器都不能正常使用 提升训练 9 蹦极 是一种能获得强烈失重和超重感觉的非常 刺激 的娱乐活动 人处在离沟底水面上方约二十层楼高的地方 或悬崖 用橡皮绳拴住身体 让人自由下落 落到一定位置时橡皮绳拉紧 使