高中物理 4.6《超重和失重》学案 粤教版必修1.doc

第六节 超重和失重一、学法指导（一） 实重与视重I 实重：物体实际所受的重力。物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。2 视重：当物体在竖直方向有加速度时（即a0)，物体对弹簧的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧秤或台秤的示数叫物体的视重。说明：在用弹簧秤测量物体的重力时，必须在静止或匀速直线运动状态下进行，就是因为当物体在竖直方向有加速度时，视重不再等于实重。（二） 超重现象I超重现象：物体有向上的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），即视重大于物体所受重力（实重）的情况称为超重现象。2产生条件：（1） 物体加速度a的方向竖直向上。（2） 物体加速度a有竖直向上的分量aL，（即气0 0）。3 视重大小：据牛顿第二定律有F一mgma所以Fm(ga）mg4 注意：（1） 超重现象与物体运动的速度大小和方向都无关。物体处于超重状态时，可以向上运动，也可以向下运动，但加速度a的方向一定向上。所以，物体可能是“加速向上”运动，也可能是“减速向下”运动。（2） 虽然超重现象的产生仅取决于加速度的方向，但超重的多少却与加速度的大小有关。加速度a越大，物体超重就越多。 (3）发生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力。（三） 失重现象1 失重现象：物体有向下的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），即视重小于物体所受重力（实重）的情况称为失重现象。2 产生条件：（1） 物体加速度a的方向竖直向下。（2） 物体加速度a有竖直向下的分量aL，（即气0 0）。3视重大小：据牛顿第二定律有mg一Fma，所以Fm(g一a）mg4注意：（1） 失重现象与物体运动的速度大小和方向都无关。物体处于失重状态时，可以向上运动，也可以向下运动，但加速度a的方向一定向下。所以，物体可能是“加速向下”运动，也可能是“减速向上”运动。（2） 虽然失重现象的产生仅取决于加速度的方向，但失重的多少却与加速度的大小有关。加速度a越大（ag），物体失重就越多。（3） 发生失重现象时，物体的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力。（四） 完全失重现象1 完全失重现象：当物体向下的加速度等于重力加速度g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态叫做完全失重状态。2 产生条件：物体运动的加速度为重力加速度g。3 注意：（1)完全失重现象与物体运动的速度大小和方向都无关。物体处于完全失重状态时，可以向上运动，也可以向下运动，但加速度a一定为重力加速度g.所以，物体可能是在做“自由落体”运动，也可能是在做“竖直上抛”运动或斜抛运动等。(2)物体处于完全失重状态时，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零，但重力照常存在且不变！(3)发生完全失重现象时，平常一切由重力产生的现象都会消失，如天平失效、测力计不能测重力、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。（五） 判断物体失重与超重，应以牛顿第二定律为依据，解题要点如下：1 隔离物体进行受力分析，画出物体的受力图2 选取竖直向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律列方程。3 解方程得到物体受到的弹簧拉力，根据牛顿第三定律，得到物体给予弹簧秤的拉力。若此力大于物体重力，物体超重；若小于物体重力，物体失重。二、例题分析【例1】某人站在一静止的台秤上，当他猛地下蹲的过程中，若不考虑台秤的惯性，则台秤的示数（ ）A先变大后变小，最后等于他的重力 B变大，最后等于他的重力C先变小，后变大，最后等于他的重力 D变小，最后等于他的重力【解析】解决这类问题首先要判断物体的运动状态，然后根据运动状态的变化确定物体加速度的方向，最后判断物体是处于超重还是失重。人下蹲的过程经历了从静止、加速向下、减速向下和静止三个过程，显然在这三个过程中，人的加速度方向是：向下、向上、为零。可见，人从静止到最大下蹲速度的过程中处于失重状态，台秤的示数将变小；从最大的下蹲速度到静止，人处于超重状态，台秤的示数将变大；最后人处于静止状态，台秤的示数等于人的重力。【答案】C评注：判断物体处于超重还是失重状态，应当看加速度的方向。加速度向上时一定处于超重状态，加速度向下时一定处于失重状态。物体的超重和失重与其速度的方向和大小无关。【例2】某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体。求：（g取10）（1） 此电梯的加速度多大？（2） 若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？【解析】人能够产生的举力F是恒定的，由题意可知F600N（1） 由牛顿第二定律得 所以（10一600/80）2.5（2） 在加速上升的电梯里，举力仍不变，则有F一m 3gm 3 am 3F / (ag)600 / (102.5) kg48 kg评注：常见的有关超重、失重方面的问题，都是物体质量不变，重力不变，物体受到的支持力或拉力改变，而这道题是人的举力不变，质量改变，即研究对象发生了改变，若忽略这点，就很容易导致错解。三、跟踪训练1物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象；前者小于后者的情况称为_现象。若物体对水平支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）等于零，物体处于_状态，物体所受重力仍然_（填“存在”或“消失”）。超重还是失重是由加速度的_决定的，若加速度_，物体处于超重状态。图4-872竖直匀速提起一个质量为m的物体，那么拉力大小为_；以竖直向上的加速度a提起此物体，拉力大小为_；如果以加速度a向下加速运动，则提此物体的拉力大小为_。3如图4-87所示，一个质量为2kg的重物在竖直悬线的拉力作用下沿竖直方向向上运动的v一t图线。从图像可知，在_时间内，悬线的拉力最大，为_N；在_时间内，悬线的拉力最小，为_N。（g取10）图4-884如图4-88所示，滑轮的质量不计，已知三个物体的质量关系是：m l = m2m3，这时弹簧秤的读数为T。若把物体m2从右边移到左边的物体m1上，弹簧秤的读数T将（ ）A增大 B减小 C不变 D无法判断5一物体挂在弹簧秤下端的挂钩上，弹簧秤上端的小环固定在电梯的天花板上，在下列哪种情况下弹簧秤的读数最小（ ）A电梯匀加速上升且ag/3 B。电梯匀减速上升，且ag/2C电梯匀加速下降，且ag/3 D。电梯匀减速下降，且ag/262003年10月16日我国载人航天第一次实验成功。“神州五号”火箭把宇宙飞船送入太空运行21小 时成功返回地面，使杨利伟成为第一个邀游太空的中国人。他在飞船上记录、拍照、通话等活动所用的物品（如钢笔）可以放在空中任何位置而不动，对于以上的物体说法正确的是（ ）A物体失去了重力 B物体处于完全失重状态C物体失去了惯性 D以上说法都不对2一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T，有一个体重为G的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下。若GT，要使下滑时绳子不断，则运动员应该（ ）A以较大的加速度加速下滑 B以较大的速度匀速下滑C以较小的速度匀速下滑 D以较小的加速度减速下滑8用手托着30N的物体以g/2的加速度沿竖直方向向上做匀加速运动，物体对手的压力是（ ）A20N B30N C45N D60N9某航天器由近地轨道返回地面，其运动过程为先加速，后速度逐渐变小，最后匀速降落。在这一过程中航夭器的运行加速度均小于地面的重力加速度g，且忽略由于高度引起的重力加速度的变化，那么机舱对质量为m的物体的支持力（ ）A先小于mg，后大于mg，最后等于mgB先大于mg，后小于mg，最后等于mgC总是小于mg D总是大于mg10质量为2kg的物体通过弹簧秤挂在升降机的顶板上，升降机在竖直方向匀加速运动时，弹簧秤的示数为16N，当升降机的速度为3 m/s时开始计 时，经过1 s，升降机的位移可能是（ ） A2m B3m C4m D8m图4-8911如图4-89所示，在台秤的托盘上有一个支架，支架上挂着一个电磁铁A，电磁铁的正下方有一铁块B。电磁铁不通电时，台秤示数为G;当接通电路，在铁块被吸起的过程中，台秤的示数将（ ）A不变 B变大 C变小 D忽大忽小12把木箱放在沿竖直方向运动的电梯地板上，则地板所受压力最大的情况是（ ）A电梯以a=1.5的加速度匀加速上升B电梯以a2.0的加速度匀加速上升C电梯以a=1.8的加速度匀减速下降D电梯以v=1.8的速度匀速上升13某航空公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，由于突然受到强大的垂直气流的作用，使飞机在l0 s内高度下降1700 m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故；如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动，试计算：（g取l0）（1） 飞机在竖直方向上的加速度多大？方向怎样？（2） 乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（3） 未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动？最可能受到伤害的是人体的什么部位？（注：飞机上乘客所系的安全带是固定连接在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅连为一体）14如图4-90所示，是电梯在竖直方向上升的vt图线，若电梯的质量为100 kg，则承受电梯的钢绳受到的拉力在0一2s