高三物理一轮复习学案：4.3《牛顿第二定律的应用――超重 失重》

§4.3 牛顿第二定律的应用超重 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 ag 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(ga) 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）gB.加速下滑时，M 对地面压力小于（M+m）gC.减速下滑时，M 对地面压力大于（M+m）gD.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 a0.25g 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 0.75Mg2.一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（ ）mM甲乙MA B C D3.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）gmaC.（M+m）g+maD.（Mm）g4.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 FNB.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（FNF）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.FmgB.mgF（M+m）gC.F=（M+m）gD.F（M+m）g6.一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 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，重力加速度 g 取10m/s2。（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楼房每一层的平均高度。时间/s台秤示数/kg电梯启动前5.003.03.013.05.013.019.04.619.0 以后5.07.在电梯中用磅秤称质量为 m 的物体，电梯下降过程中的vt tA BBA COvvOt1t2tt3vv0Ot1t2图像如图所示，填写下列各段时间内秤的示数：（1）0t1 ；（2）t1t2 ；（3）t2t3 。i8.一个人蹲在台秤上，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 a2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起 m180kg 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？【学后反思】。uR超重、失重参考答案自主学习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： FNFNmgma FNm（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）2.9m7.（1）m(g) （2）mg （3）m(g+) 10 tv230 ttv 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：m1gFm1a所以 Fm1gm1a80×10N80×2.5N600N 又因为：Gmg 所以 mG/g=F/g60kg 故人在地面上可举起 60kg 的物体。kg10600在匀加速电梯上：Fm2gm2a a2222/5/401040600smsmmgmF10.解：物体匀速上升时拉力等于物体的重力，当物体以 a 匀加速下降时，物体失重则有：FT3mg3ma 物体以 a 匀减速下降时，物体超重故：FT=mg+ma 联立有：FTmg+mg/2=3mg/2所以：绳子最多能拉着质量为 3m/2 的物体匀速上升。a人mg