2019版新教材高中物理 第4章 第6節(jié) 超重和失重學(xué)案 新人教版必修第一冊(cè)

第6節(jié)　超重和失重 1．超重 (1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。 (2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度。 2．失重 (1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。 (2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度。 (3)完全失重 ①定義：物體對(duì)支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現(xiàn)象。 ②產(chǎn)生條件：a＝g，方向豎直向下。 典型考點(diǎn)一　　　超重、失重的理解和判定 1．關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是(　　) A．超重現(xiàn)象只會(huì)發(fā)生在物體豎直向上運(yùn)動(dòng)過程中，超重就是物體所受的重力增加了 B．失重現(xiàn)象只會(huì)發(fā)生在物體豎直向下運(yùn)動(dòng)過程中，失重就是物體所受的重力減少了 C．完全失重就是物體重力全部消失 D．不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的 答案　D 解析　超重現(xiàn)象是因?yàn)槲矬w具有向上的加速度，物體可能是向下減速或向上加速，失重現(xiàn)象是因?yàn)槲矬w具有向下的加速度，物體可能是向上減速或向下加速，不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的，只是對(duì)外界的壓力和拉力變大或變小，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 2．下列關(guān)于超重、失重現(xiàn)象的描述中，正確的是(　　) A．電梯正在加速上升，人在電梯中處于失重狀態(tài) B．列車在水平軌道上加速行駛，車上的人處于超重狀態(tài) C．在國(guó)際空間站內(nèi)的宇航員重力完全消失 D．自行車在斜坡上自由滑行時(shí)，人處于失重狀態(tài) 答案　D 解析　電梯正在加速上升，人的加速度方向向上，在電梯中處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；列車在水平軌道上加速行駛，車上的人受到的支持力與重力大小相等，人既不處于超重狀態(tài)，也不處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；在國(guó)際空間站內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)，其加速度等于重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，重力并沒有消失，故C錯(cuò)誤；自行車在斜坡上自由滑行時(shí)，人和自行車具有豎直向下的分加速度，人處于失重狀態(tài)，故D正確。 典型考點(diǎn)二　　　有關(guān)超重、失重的計(jì)算問題 3．質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖所示。當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(g取10 m/s2) (1)升降機(jī)勻速上升； (2)升降機(jī)以4 m/s2的加速度勻加速上升； (3)升降機(jī)以3 m/s2的加速度勻減速上升或勻加速下降。 答案　(1)600 N　(2)840 N　(3)420 N 解析　以人為研究對(duì)象受力分析，設(shè)支持力為N: (1)勻速上升時(shí)，加速度為零，故N－mg＝0，N＝mg＝600 N， 根據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)讀數(shù)為600 N。 (2)勻加速上升時(shí)，加速度豎直向上，取豎直向上為正方向， 則N－mg＝ma，N＝m(g＋a)＝60×(10＋4) N＝840 N， 根據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)讀數(shù)為840 N。 (3)勻減速上升或勻加速下降時(shí)，加速度都是豎直向下，取豎直向下為正方向， 則mg－N＝ma′，N＝m(g－a′)＝60×(10－3) N＝420 N， 根據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)讀數(shù)為420 N。 4．一質(zhì)量為40 kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t＝0時(shí)刻由靜止開始上升，在0～6 s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化情況如圖所示。試問：在這段時(shí)間內(nèi)小孩超、失重情況及電梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10 m/s2) 答案　0～2 s：超重，2～5 s：平衡，5～6 s：失重　9 m 解析　小孩體重G＝mg＝400 N，由題圖知，在0～2 s內(nèi)，F(xiàn)1＝440 N，F(xiàn)1>G，電梯勻加速上升，小孩處于超重狀態(tài)，此時(shí)有 a1＝＝1 m/s2，v＝a1t1＝2 m/s， h1＝a1t＝2 m。 在2～5 s內(nèi)，F(xiàn)2＝400 N，F(xiàn)2＝G，電梯勻速上升，小孩處于平衡狀態(tài)，此時(shí)有 h2＝vt2＝6 m。 在5～6 s內(nèi)，F(xiàn)3＝320 N，F(xiàn)3<G，電梯勻減速上升，小孩處于失重狀態(tài)，此時(shí)有 a3＝＝2 m/s2 又v－a3t3＝0，說明電梯在6 s末停止， 故h3＝t3＝1 m。 所以電梯上升的高度為h＝h1＋h2＋h3＝9 m。 - 3 -