第四章超重与失重

1、 高一周末班 主讲：姚雄英第四章：超重与失重一、超重与失重1超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度2失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态(2)产生条件：物体的加速度竖直向下且等于g.特征状态加速度a视重(F)与重力(mg)的关系运动情况受力图平衡a0Fmg静止或匀速直线运动超重方向向上Fm(ga)>mg向上加速，向下减速失重方向向下Fm(ga)<mg向下加

2、速，向上减速问题设计小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.求下列情况中台秤的示数 图1(1)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速上升；(2)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速上升；(3)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速下降；(4)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速下降；例2如图3所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的vt

3、图象，则()A物体在02 s处于失重状态B物体在2 s8 s处于超重状态C物体在8 s10 s处于失重状态 图3D由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态针对训练(超重和失重)在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲和起立的动作传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是()提高训练：1下列关于力学及其发展历史，正确的说法是（ ）A牛顿根据伽利略等前辈的研究，用实验验证得出牛顿第一定律B牛顿通过研究发现物体受到的外力总是迫使其改变运动状态，而不是维持其运动状态C由牛顿第二定律得到m=，这说明物理的质量跟所受外力成正比

4、，跟物体的加速度成反比D牛顿等物理学家建立的经典力学体系不但适用于宏观、低速研究领域，也能充分研究微观、高速的物体运动2轻质弹簧下端挂一重物，手执弹簧上端使物体向上做匀速运动。当手突然停止以后重物的运动情况是A.立即向上做匀减速运动 B.先向上做加速运动后做减速运动C.在上升过程加速度越来越大 D.在上升过程加速度越来越小3一物体质量为，放在斜面上静止，受一沿斜面向上的力作用，产生沿斜面向上的加速度，若将此沿斜面上的力的F的大小变为，其他条件不变，则物体加速度将（ ）A. 大于 B. 在与之间 C. 等于 D. 等于4电梯在t=0时由静止开始上升，运动的a-t图象如图所示(选取向上为正)，电梯

5、内乘客的质量m050kg，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是( )A. 第9s内乘客处于失重状态B. 18 s内乘客处于平衡状态C. 第2s内乘客对电梯的压力大小为550 ND. 第9s内电梯速度的增加量为1 m/s5在某田径运动会跳高比赛中，张明成功跳过了1.6m的高度，若忽略空气阻力，下列说法正确的是A.小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力 B.小明起跳以后在上升过程中处于超重状态C.小明下降过程处于失重状态 D.小明起跳以后在下降过程中重力消失了6在竖直升降的电梯内的地板上放一体重计电梯静止时，小明同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内小明同学

6、发现体重计示数为40kg，则在这段时间内，下列说法中正确的是（取g=10m/s2）（ ）A小明同学处于失重状态B小明同学对体重计的压力小于体重计对他的支持力C电梯一定在竖直向下运动D电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下7在一正方形小盒内装一质量为m的小圆球，盒与球一起沿倾角为的光滑斜面下滑，如图所示若不计摩擦，下滑过程中小圆球对方盒前壁的压力为FN，对方盒底面的压力FN，则下列叙述正确的是A FN=mgcos BFN=mgsin CFN=0 DFN=mgsin8应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象

7、分析正确的是A手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度9为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示当此车减速上坡时，乘客( )A 处于超重状态 B处于失重状态C受到向前的摩擦力作用 D所受力的合力沿斜面向上10为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示

8、那么下列说法中正确的是（ ）A顾客始终受到三个力的作用B顾客始终处于超重状态C顾客受到扶梯的作用力先指向右侧斜上方后竖直向上D在扶梯加速上升过程，顾客受到梯面的摩擦力指向右侧斜上方11一个同学在体重计上做如下实验：由站立突然下蹲。则在整个下蹲的过程中，下列说法正确的是A同学处于失重状态，体重计的读数小于同学的体重B同学处于失重状态，体重计的读数大于同学的体重C同学先失重再超重，体重计的读数先小于同学的体重再大于同学的体重D同学先超重再失重，体重计的读数先大于同学的体重再小于同学的体重12设物体运动的加速度为a、速度为v、位移为x.现有四个不同物体的运动图象如图所示，物体C和D的初速度均为零，则

9、其中表示物体做单向直线运动的图象是（ ）13如图所示，用细线竖直悬挂一质量为M的杆，质量为m的小环套在杆上，它与杆间有摩擦，环由静止释放后沿杆下滑过程中加速度大小为a，则环下滑过程中细线对杆的拉力大小为（ ）A Mg BMg+mg CMg+mg-ma DMg+mg+ma14如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，与物体1相连接的绳与竖直方向保持角不变，则( )A车厢的加速度为gsin B绳对物体1的拉力为C底板对物体2的支持力为(m2m1)gD物体2所受底板的摩擦力为m2gsin 15如图甲是2012年我国运动员在伦敦

10、奥运会上蹦床比赛中的一个情景。设这位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，运动员的脚在接触蹦床过程中，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图乙所示。取g= 10m/s2，根据F-t图象分析求解：（1）运动员的质量；（2）运动员在运动过程中的最大加速度； （3）在不计空气阻力情况下，运动员重心离开蹦床上升的最大高度。参考答案1B【解析】解：A、牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论，而不能直接通过实验得出的，但能接受住实践的检验，故A错误B、牛顿通过研究发现物体受到的外力总是迫使其改变运动状态，而不是维持其运动状态，故B正确；C、根据牛顿第二定律F=m

11、a，得a=，可知加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体的质量成反比，物体的质量不变，故C错误；D、牛顿等物理学家建立的经典力学体系适用于宏观、低速研究领域，不适用于研究微观、高速的物体运动，故D错误；故选：B【点评】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一2C【解析】试题分析：手停止运动前，物体向上做匀速运动，弹簧对物体的弹力等于物体的重力当手突然停止时，弹簧的弹力不能突变，开始阶段，弹力仍等于重力，由于惯性，物体有一个向上的速度，随着物体向上运动，弹簧的伸长量逐渐减小，弹力减小，弹簧的弹力小于物体的重力后，物体的合力向下，开始做减速运动

12、加速度，弹力在减小，加速度在增大，当弹簧变为压缩后，弹力方向变为向下，故有，弹力再增大，所以加速度在增大，故在上升过程加速度越来越大，C正确；考点：考查了牛顿第二定律的瞬时性【名师点睛】本题关键要抓住弹簧的弹力不能突变的特性，以及弹力的可变性分析物体的运动情况3A【解析】试题分析：物体质量为m，放在斜面上静止，说明物体与斜面之间由摩擦力，设摩擦系数为，当力施加力F后，由牛顿第二定律得：F-mgsin-mgcos=ma，得：a=-gsin-gcos，当F的大小变为3F时，设此时的加速度是a，由牛顿第二定律得：3F-mgsin-mgcos=ma，得：a=-gsin-ugcos，a-3a=（-gsi

13、n-ugcos）-3×（-gsin-gcos）=2gsin+2gcos0，故a3a，选项A正确。考点：牛顿第二定律【名师点睛】本题需要读懂题目的意思，在平时的学习当中要注意运动情况的分析分别求出两种状态下加速度的大小，然后比较大小即可4C【解析】试题分析：加速度方向向上，物体处于超重状态，加速度方向向下，物体处于失重状态，第9s内加速度为正，方向向上，处于超重状态，只不过加速度在减小，不影响超重失重的判断，A错误；18 s内加速度大小恒定，方向向上，处于超重状态，B错误；第2s内乘客受电梯的支持力和重力，根据牛顿第二定律有，解得，根据牛顿第三定律可得乘客对电梯的压力为550N，C正确

14、；第9s内电梯的加速度平均值小于1，所以第9s内电梯速度的增加量小于1m/s，D错误考点：考查了牛顿第二定律与图像【名师点睛】当加速度向上时，根据牛顿第二定律可得，即只要加速度向上，则物体处于超重状态，反之，只要加速度方向向下，则物体处于失重状态，该结论需要掌握5C【解析】试题分析：起跳过程中，小明做加速运动，加速度向上，故，解得，所以地面的支持力大于小明的重力，A错误；上升过程中，小明的加速度向下，处于失重状态，B错误；下降过程中，做加速运动，加速度向下，处于失重状态，C正确；下降过程中，重力没有消失，D错误考点：考查了超重失重【名师点睛】做本题需要知道当加速度方向向下时，物体处于失重状态，

15、当加速度方向向上的时，物体处于超重状态，物体处于失重或者超重状态并不是物体的重力发生变化了，而是物体的视重发生变化，重力不变，6AD【解析】试题分析：人对体重计的压力小于人的重力，说明人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上也可能向下解：A、小明在这段时间内处于失重状态，是由于他对体重计的压力变小了，而他的重力没有改变，A选项正确；B、对体重计的压力与体重计对小明的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B选项错，C、D：以竖直向下为正方向，有：mgF=ma，即50g40g=50a，解得a=0.2g，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C选项错，D选项正确故选AD

16、点评：做超重和失重的题目要抓住关键：有向下的加速度，失重；有向上的加速度，超重7AC【解析】试题分析：将两者看做一个整体，整体在沿斜面方向上受到重力沿斜面向下的分力，根据牛顿第二定律，整体的加速度为：，对小球分析，小球受到重力沿斜面向下的分力，盒子的支持力，根据牛顿第二定律得：，解得，垂直斜面方向上，有：故AC正确 考点：考查了牛顿第二定律的应用【名师点睛】解决本题的关键知道小球和盒子具有相同的加速度，抓住垂直斜面方向合力为零，沿斜面方向产生加速度，结合牛顿第二定律进行求解8D【解析】试题分析：手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，故

17、A、B错误；在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确。考点：超重；失重【名师点睛】本题主要考查了学生对超重、失重的理解。属于容易题。物体处于超重时其竖直方向加速度的方向竖直向上，物体处于失重时其竖直方向加速度的方向竖直向下；超重和失重与速度的方向无关。9B【解析】试题分析：已知车减速上坡，所以加速度的方向沿斜面向下，合外力方向沿斜面向下，以人为研究对象受mgFNFfa力分析，如图所示，支持力与重力的合力为竖直向下，故人处于失重状态，所以A错误

18、；B正确；C错误；D错误。考点：考查牛顿第二定律，受力分析【名师点睛】本题是已知运动，分析物体的受力。由减速上坡，得出加速度方向，根据牛顿第二定律的矢量性得出合力的方向，然后再分析物体的受力，重力必然大于支持力，在分析摩擦力方向时，注意摩擦力的方向时沿着接触面的，只能水平向左。10C【解析】试题分析：在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，AB错误；在慢慢加速的过程中，受力如图，物体加速度与速度同方向，合力斜向右上方，因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右，电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上；在匀速运动的过程中，顾客处于平衡状态，只受重力和支持力，即顾客受到扶梯的作用

19、力方向竖直向上；故C正确，D错误. 故选C.考点：牛顿第二定律的应用.【名师点睛】本题是牛顿第二定律的应用题目；解题的关键要分两个过程研究，加速过程可以先找出加速度方向，然后得出合力方向，结合物体的受力情况，可以得出各个力的大小情况；匀速过程二力平衡，与运动方向无关.11C【解析】试题分析：整个下蹲的过程中，先加速后减速，当加速阶段加速度竖直向下，处于失重状态，体重计的读数先小于同学的体重，当减速阶段加速度竖直向上，处于超重状态，体重计的读数再大于同学的体重，故C正确考点：考查了超重失重【名师点睛】失重状态：当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；超

20、重状态：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度12C【解析】试题分析：因为A是位移与时间的关系图像，在图像中位移出现了负值，说明其方向与正值是相反的，即不是单向直线运动，选项A错误；B是速度与时间图像，其中2s到4s的时间段内，物体的位移是负值，说明物体做往复的运动，选项B错误；C与D是加速度与时间的关系，它们的初速度为0，则C图中，01s内，速度增大，1s时速度最大，1s2s速度减小，2s时速度为0，但速度都是正的，故运动方向都是向前的；2s3s内，速度又逐渐增大，3s时速度最大，3s4s速度减小，4s时速度又为0，如此反复，物体始终沿一个方向运动，故它是做单向直线运动的，选项C正确；D的速度图与B图是