高中物理 《用牛顿运动定律解决问题（二）》学案12 新人教版必修1

1 牛顿第二定律的应用牛顿第二定律的应用 超重超重 失重失重 学习目标 知识目标 1 知道什么是超重和失重 2 知道产生超重和失重的条件 能力目标 会分析 解决超重和失重问题 自主学习 1 超重 当物体具有 的加速度时 包括向上加速或向下减速两种情况 物 体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象 2 失重 物体具有 的加速度时 包括向下加速或向上减速两种情况 物 体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象 3 完全失重 物体以加速度 a g 向 竖直加速或向上减速时 自由落体运动 处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉 力等于 的现象 4 思考 超重是不是物体重力增加 失重是不是物体重力减小 在完全失重的系统中 哪些测量仪器不能使用 典型例题 例 1 电梯内有一弹簧秤挂着一个重 5N 的物体 当电梯运动时 看到弹簧秤的读数为 6N 则可能是 A 电梯加速向上运动B 电梯减速向上运动 C 电梯加速向下运动D 电梯减速向下运动 例 2 在以加速度 a 匀加速上升的电梯中 有一个质量为 m 的人 站在磅秤上 则此人称得 自己的 重量 为 A maB m a g C m g a D mg 例 3 如图所示 一根细线一端固定在容器的底部 另一端 系一木球 木球浸没在水中 整个装置在台秤上 现将细 线割断 在木球上浮的过程中 不计水的阻力 则台秤上 的示数 A 增大B 减小C 不变D 无法确定 针对训练 1 下列说法正确的是 A 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 2 B 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 2 升降机里 一个小球系于弹簧下端 升降机静止时 弹簧伸长 4cm 升降机运动时 弹 簧伸长 2cm 则升降机的运动状况可能是 A 以 1m s2的加速度加速下降B 以 4 9m s2的加速度减速上升 C 以 1m s2的加速度加速上升D 以 4 9m s2的加速度加速下降 3 人站在升降机中 当升降机在上升过程中速度逐渐减小时 以下说法正确的是 A 人对底板的压力小于人所受重力B 人对底板的压力大于人所受重力 C 人所受重力将减小D 人所受重力保持不变 4 下列说法中正确的是 A 物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象 B 物体竖直向下加速运动时会出现失重现象 C 物体处于失重状态时 地球对它的引力减小或消失 D 物体处于失重状态时 地球对物体的引力不变 5 质量为 600kg 的电梯 以 3m s2的加速度匀加速上升 然后匀速上升 最后以 3m s2的加 速度匀减速上升 电梯在上升过程中受到的阻力都是 400N 则在三种情况下 拉电梯的钢 绳受的拉力分别是 和 6 如图所示 斜面体 M 始终处于静止状态 当物体 m 沿斜面下滑时有 A 匀速下滑时 M 对地面压力等于 M m g B 加速下滑时 M 对地面压力小于 M m g C 减速下滑时 M 对地面压力大于 M m g D M 对地面压力始终等于 M m g 能力训练 1 如图 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 g C 乙的示数为 1 25MgD 乙的示数为 0 75Mg 2 一个容器装了一定量的水 容器中有空气 把这个容器带到绕地球运转的宇宙飞船中 则容器中的空气和水的形状应如图中的 m M 甲 乙 M 3 A B C D 3 如图所示为杂技 顶竿 表演 一人站在地上 肩上扛一质量为 M 的竖直竹竿 当竿上一质量为 m 的人以加速度 a 加速下滑时 竿对 底人 的压力大小为 A M m gB M m g ma C M m g maD M m g 4 如图所示 A B 两个带异种电荷的小球 分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上 静止时 木盒对地的压力为 FN 细线对 B 的拉力为 F 若将系 B 的细绳断开 下列说法中 正确的是 A 刚断开时 木盒对地压力仍为 FN B 刚断开时 木盒对地压力为 FN F C 刚断开时 木盒对地压力为 FN F D 在 B 上升过程中 木盒对地压力逐渐变大 5 如图中 A 为电磁铁 C 为胶木秤盘 A 和 C 包括支架 和总质量为 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 轻绳拉 力 F 的大小为 A F mgB mg F M m g C F M m gD F M m g 6 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 他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律 他就根据这一特点在电梯内用台 秤 重物和停表测量这座楼房的高度 他将台秤放在电梯内 将重物放在台秤的托盘上 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 他记录了 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 0 3 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 重力加 速度 g 取 10m s2 1 电梯在 0 3 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楼房每一层的平均高度 时间 s台秤示数 kg 电梯启动前 5 0 0 3 0 3 0 13 0 5 0 13 0 19 0 4 6 19 0 以后 5 0 7 在电梯中用磅秤称质量为 m 的物体 电梯下降过程中的 M m A B B A C O v v O t1 t2t t3 v v0 Ot1t2 4 v t 图像如图所示 填写下列各段时间内秤的示数 1 0 t1 2 t1 t2 3 t2 t3 8 一个人蹲在台秤上 试分析 在人突然站起的过程中 台秤的示数如何变化 9 某人在以 a 2 5m s2的加速下降的电梯中最多可举起 m1 80kg 的物体 则此人在 地面上最多可举起多少千克的物体 若此人在一匀加速上升的电梯中 最多能举起 m2 40kg 的物体 则此高速电梯的加速度多大 g 取 10m s2 10 一条轻绳最多能拉着质量为 3m 的物体以加速度 a 匀加速下降 它又最多能拉着质 量为 m 的物体以加速度 a 匀减速下降 绳子则最多能拉着质量为多大的物体匀速上升 参考答案 自主学习 1 向上 大于 2 向下 小于 3 下 零 4 不是重力增加或减少了 是视重改变了 天平 体重计 水银气压计 典型例题 例 1 AD 析 由于物体超重 故物体具有向上的加速度 例 2 解析 首先应清楚 磅秤称得的 重量 实际上是人对磅秤的压力 也即磅秤对人的 支持力 FN 取人为研究对象 做力图如图所示 依牛顿第二定律有 FN FN mg ma FN m g a 即磅秤此时称得的人的 重量 大于人的实际重力 人处于超重状 态 故选 B 例 3 解析 系统中球加速上升 相应体积的水加速下降 因为相应体积水的质量大于球的 质量 整体效果相当于失重 所以台秤示数减小 故选 B 针对训练 1 B 2 BD 3 AD 4 BD 5 8200N 6400N 4600N 6 ABC 能力训练 1 A 2 C 3 B 4 BD 5 D 6 1 5 8kg 2 2 9m 7 1 m g 2 mg 3 m g 1 0 t v 23 0 tt v t a 人 mg 5 8 台秤的示数先偏大 后偏小 指针来回摆动一次后又停在原位置 9 解 人的最大支持力应不变 由题意有 m1g F m1a 所以 F m1g m1a 80 10N 80 2 5N 600N 又因为 G mg 所以 m G g F g 60kg 故人在地面上可举起 60kg 的物体 kg 10 600 在匀加速电梯上