高中物理全程学习方略课件：4.6超重和失重（粤教必修1）

欢迎进入物理课堂 1 下面关于超重与失重的判断正确的是 A 物体做变速运动时 必处于超重或失重状态B 物体向下运动 必处于失重状态C 做竖直上抛运动的物体 处于超重状态D 物体斜向上做匀减速运动 处于失重状态 解析 选D 判断物体是否处于超重或失重状态 就是看物体有没有竖直方向的加速度 若物体加速度向下 则处于失重状态 若物体加速度向上 则处于超重状态 A B两项均未指明加速度方向 无法判定是否超重或失重 C D两项物体加速度均向下 故处于失重状态 C项中a g 故完全失重 2 双选 物体发生超重时 A 物体的速度方向一定向上B 物体的加速度方向一定向上C 物体的重力增加了D 物体的重力不变 解析 选B D 所谓超重就是对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 变大了 根据牛顿第二定律 物体一定有了向上的加速度 它的运动可能有两种情况 要么向上加速 要么向下减速 不管发生超重还是失重 物体的实际重力不变 只是视重变大或变小了 超重和失重与物体的速度方向及大小并无直接联系 它只取决于加速度的方向 加速度方向向上 超重 加速度方向向下 失重 故A C错 B D正确 3 2010 惠州高一检测 质量为60kg的人站在升降机内的台秤上 测得体重为680N 则升降机的运动可能是 A 匀速上升或匀速下降B 加速上升C 减速上升D 加速下降 解析 选B 在升降机内测得人的体重大于他的实际重量 说明人及升降机处于超重状态 故它们的加速度方向一定向上 升降机可能处于向上加速或向下减速的运动状态 B对 A C D错 4 BASEjump是从高耸竖直且建筑物相对密集的城市高处跳下的跳伞运动 是极限运动的一种 关于此运动下列说法错误的是 A 运动员在起跳时支持面对他的支持力等于重力B 运动员在起跳时支持面对他的支持力大于重力C 运动员在打开伞前的下降过程中处于失重状态D 运动员在打开伞后的减速下降过程中处于超重状态 解析 选A 起跳时加速度向上 处于超重状态 支持力大于重力 故A错误 B正确 打开伞前运动员具有向下的加速度处于失重状态 打开伞后减速下降时 处于超重状态 故C D正确 故选A 5 一把弹簧测力计最多能挂5 4kg重的物体 在实际以1m s2的加速度下降的电梯里 它最多能挂上多重的物体 如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上4 0kg的物体 此刻电梯在做什么运动 加速度的大小为多少 取g 10m s2 解析 弹簧测力计的最大拉力F m0g 5 4 10N 54N 当a1 1m s2 方向向下时 m1g F m1a 则m1 kg 6kg 若最多能挂4 0kg的物体 说明物体处于超重状态 加速度方向向上 电梯向上加速运动或向下减速运动 由F m2g m2a2 得答案 6kg向上加速运动或向下减速运动3 5m s2 典例1 2010 龙岩高一检测 金属小筒的下部有一个小孔A 当筒内盛水时 水会从小孔中流出 如图4 6 3所示 如果让装满水的小筒从高处自由下落 不计空气阻力 1 在小筒自由下落的过程中A 水继续以相同的速度从小孔中喷出B 水不再从小孔中喷出C 水将以较小的速度从小孔中喷出D 水将以更大的速度从小孔中喷出 2 上例中的小筒若 向上加速运动 向下加速运动ag 做匀速直线运动 将会出现什么现象 标准解答 1 答案 1 B 2 流出且更快 流出且变慢 不从孔流出 从上口溢出 流出 变式训练 如图4 6 4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对地面压力大于 M m gC 匀减速下滑时 M对地面压力小于 M m gD M对地面压力始终等于 M m g 解析 选A 物体加速下滑时对整个系统有竖直向下的加速度分量而出现失重现象 故B错误 物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量 处于超重状态 故C错误 匀速下滑时系统处于平衡状态 故A正确 典例2 某人在以2m s2加速度匀加速下降的升降机中最多能举起m1 75kg的物体 则此人在地面上最多可举起多大质量的物体 若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2 50kg的物体 则此升降机上升的加速度为多大 g取10m s2 思路点拨 解答本题应把握以下两点 自主解答 此人在地面上的最大 举力 为F 那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的 举力 仍然是F 以物体为研究对象进行受力分析 物体的受力示意图如图所示 且物体的加速度与升降机相同 当升降机以加速度a 2m s2匀加速下降时 对物体有 m1g F m1a F m1 g a 75 10 2 N 600N 设人在地面上最多可举起质量为m0的物体 则F m0g m0 F g kg 60kg 当升降机以加速度a 匀加速上升时 对物体有 F m2g m2a a F m2 g 10 m s2 2m s2 所以升降机匀加速上升的加速度为2m s2 答案 60kg2m s2 变式训练 双选 在升降机内 某同学站在磅秤上 发现自己的体重减少了20 于是他做出了下列判断 你认为正确的是 A 升降机可能以0 8g的加速度加速上升B 升降机可能以0 2g的加速度加速下降C 升降机可能以0 2g的加速度减速上升D 升降机可能以0 8g的加速度减速下降 解析 选B C 判断物体是超重或失重 只要看加速度的方向即可 只要物体有向上的加速度就超重 只要物体有向下的加速度就失重 本题中他发现体重减少了20 是失重现象 物体具有向下的加速度 所以物体可能做向上的减速运动 也可能是向下的加速运动 又由牛顿第二定律可求得a 0 2g 故B C正确 A D选项错误 典例3 2010 泰安高一检测 质量为50kg的人站在升降机中 取竖直向上的方向为正方向 升降机运动的v t图象如图所示 在t 0至t 2s内 人对升降机地板的压力为 N 在t 6s至t 10s内 人对升降机地板的压力为 N g取10m s2 思路点拨 解答此题应把握以下两点 标准解答 0 2s时由图象a1 m s2 1m s2方向向上由牛顿第二定律N1 mg ma1得N1 550N由牛顿第三定律对地板压力N1 N1 550N6s 10s时 由图象方向向下 同理 mg N2 ma2压力N2 N2解得N2 475N答案 550475 1 2010 汕头高一检测 在升降机中的人站在体重计上 发现体重计示数比自己的体重要小 则 A 升降机可能正在加速上升B 升降机可能正在减速下降C 人受到的重力减小了D 人受到的重力不变 解析 选D 体重计示数比自己的体重小 说明人与升降机正处于失重状态 即升降机有向下的加速度 故可确定升降机向下加速运动或向上减速运动 A B错 重力只与物体的质量有关 与物体的运动状态无关 人的重力不变 D对 2 双选 2010 佛山高一检测 图4 6 5是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景 宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验 下列说法正确的是 A 火箭加速上升时 宇航员处于失重状态B 飞船加速下落时 宇航员处于失重状态C 飞船落地前减速 宇航员对座椅的压力大于其重力D 火箭上升的加速度逐渐减小时 宇航员对座椅的压力小于其重力 解析 选B C 当物体具有竖直向上的加速度时 处于超重状态 弹力大于重力 故A D错误 C正确 当物体具有竖直向下的加速度时 物体处于失重状态 故B正确 3 双选 2010 兰州高一检测 在以加速度a g匀加速上升的电梯里 有一质量为m的人 下列说法正确的是 A 人的重力为mgB 人的重力仍为mgC 人对电梯的压力为mgD 人对电梯的压力为mg 解析 选B D 超 失重时人所受重力不变 故B正确 A错误 对人由牛顿第二定律N mg ma 故人所受的支持力N mg 人对电梯压力的大小也是mg 故C错误 D正确 4 2010 德州高一检测 将金属块m 用轻质弹簧卡压在一矩形箱中 如图4 6 6所示 在箱的上底板和下底板有压力传感器 箱可以沿竖直轨道运动 当箱以a 2 0m s2的加速度竖直向上做匀减速运动时 上 下底板压力传感器分别显示6 0N和10 0N 取g 10m s2 1 若上底板压力传感器示数为下底板压力传感器的一半 试判断箱的运动情况 2 要使上底板压力传感器示数为零 箱沿竖直方向的运动情况可能是怎样的 解析 当上底板压力传感器示数为6N 下底板压力传感器示数为10 0N时 金属块受力如图 对物体有 mg N F ma 代入数据得 m 0 50kg 1 弹簧弹力不变mg F 2 F ma1 得a1 0箱静止或做匀速运动 2 上底板压力为零 取向上为正 则F mg ma2 代入数据得 a2 10m s2 要使上底板示数为零 则箱向上的加速度大于或等于10m s2均可 此时箱向上加速运动或向下减速运动 并且加速度a 10m s2 答案 1 静止或匀速运动 2 向上加速或向下减速 加速度a 10m s2 1 2010 广东实验中学高一检测 4分 关于超重和失重 下列说法中正确的是 A 处于超重状态的物体受的重力变大B 处于超重状态的物体受的重力不变C 在减速上升的升降机中 物体处于超重状态D 相对地静止的悬浮在空中的热气球处于完全失重状态 解析 选B 物体的重力只与它的质量有关 与其他因素无关 物体的质量不变 它在某位置的重力就不变 A错 B对 减速上升的升降机的加速度方向向下 其中的物体处于失重状态 C错 静止在空中的热气球没有加速度 既不处于失重状态 也不处于超重状态 D错 2 双选 2010 杭州高一检测 4分 某实验小组 利用DIS系统观察超重和失重现象 他们在电梯内做实验 在电梯的地板上放置一个压力传感器 在传感器上放一个重为20N的物块 如图1甲所示 实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系 如图乙所示 以下根据图象分析得出的结论中正确的是 A 从时刻t1到t2 物块处于失重状态B 从时刻t3到t4 物块处于失重状态C 电梯可能开始停在低楼层 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在高楼层D 电梯可能开始停在高楼层 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在低楼层 解析 选B C 由图可知在0 t1 t2 t3及t4之后 传感器所受压力大小等于物块的重力大小 t1 t2时间段内 传感器所受压力大小大于物块重力 处于超重状态 加速度向上 t3 t4时间段内 压力小于物块重力 处于失重状态 加速度向下 综上所述选项B C正确 3 4分 直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子 如图2所示 设投放初速度为零 箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比 且运动过程中箱子始终保持图示姿态 在箱子下落过程中 下列说法正确的是 A 箱内物体对箱子底部始终没有压力B 箱子刚从飞机上投下时 箱内物体受到的支持力最大C 箱子接近地面时 箱内物体受到的支持力比刚投下大D 若下落距离足够长 箱内物体有可能不受底部支持力而 飘起来 解析 选C 对箱子及箱内物体整体分析 由牛顿第二定律得 M m g kv2 M m a 刚投放箱子时 v 0 a g 物体对箱底压力为零 随着下落速度的增大 空气阻力增大 加速度a减小 对箱内物体mg N ma 则N m g a 将逐渐增大 当a 0时N mg 故物体不会 飘起来 故C正确 A B D错误 4 4分 下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有 A 天平B 摆钟C 弹簧测力计D 水银气压计 解析 选C 太空中的国际空间站处于完全失重状态 在此环境下与重力有关的仪器将不能使用 故天平 摆钟 水银气压计不能使用 弹簧测力计能用 选C 5 双选 2009 广东高考 4分 某人在地面上用弹簧测力计称得体重为490N 他将弹簧测力计移至电梯内称其体重 t0至t3时间段内 弹簧测力计的示数如图3所示 电梯运行的v t图可能是 取电梯向上运动的方向为正 解析 选A D 由题图可知 在t0 t1时间内 弹簧测力计的示数小于实际重量 则处于失重状态 此时具有向下的加速度 应向上减速或向下加速运动 在t1 t2阶段弹簧测力计示数等于实际重量 则既不超重也不失重 匀速运动或静止 在t2 t3阶段 弹簧测力计示数大于实际重量 则处于超重状态 具有向上的加速度 应向上加速或向下减速 故A D均有可能 思维拓展 6 10分 学校教学大楼安装了电梯 为了测定电梯在启动时 视为匀加速运动 的加速度 可在电梯内放一台磅秤 当一人站在磅秤上时 发现电梯启动前后磅秤的示数增加了5kg 试估算电梯运动的加速度为多少 当地的重力加速度为9 73m s2 人的体重约为60kg 解析 磅秤的示数增加了 m 5kg 说明在电梯启动加速时 人对电梯的压力就增大了 mg 即N mg mg 设人的质量为m 则在电梯静止时 人对电梯的压力大小为mg 由题意可知 当电梯做加速运动时 磅秤的示数变为mg mg 此值即为电梯在加速时人对电梯的压力N 此时对人进行受力分析 如图所示 由牛顿第二定律得 N mg ma即 mg mg mg ma mg ma a mg m m s2 0 81m s2 答案 0 81m s2 7 2010 通州高一检测 10分 据报载 我国航天第一人杨利伟的质量为63kg 装备质量不计 求 1 假设飞船以8 6m s2的加速度竖直上升 这时他对坐椅的压力多大 2 杨利伟训练时承受的压力可达到8个G 这表示什么意思 3 当飞船返回地面 减速下降时 请你判断一下杨利伟应该有什么样的感觉 解析 1 以杨利伟为研究对象 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得 N mg ma N mg ma 1159 2N 由牛顿第三定律可知 他对坐椅的压力与坐椅对他的支持力大小相等 方向相反 即N N 1159 2N 2 杨利伟训练时承受压力可达8个G 即N 8G 8mg mg 处于超重状态 此时加速度 N mg ma 即 8mg mg ma a 7g 因此 杨利伟可承受以7g的加速度加速上升或减速下降时的压力 3 当飞船返回地面时 减速下降 加速度方向向上 处于超重状态 地面对脚的支持力增大 由牛顿第三定律知 脚对地面压力增大 故双脚有明显压迫感 由于处于超重状态 头部血压降低 因此可能出现头晕等现象 答案 1 1159 2N 2 3 见解析 8 新题快递 10分 一条轻绳跨过质量可以忽略的定滑轮 绳子的一端系一质量为M 15kg的重物 重物静止于地面上 有一只质量为m 10kg的猴子从绳子的另一端向上爬 如图4所示 g取10N kg 1 在重物不离开地面的条件下 猴子向上爬的最大加速度a为多大 2 若猴子以最大加速度由静止向上爬 爬至高度的一半时又匀减速向上爬 且爬到滑轮处时恰好静止 求猴子匀减速向上爬时 重物对地面的压力多大 解析 1 若重物不离开地面 绳子的最大拉力T Mg 150N故猴子的最大加速度a m s2 5m s2 2 由题意知 加速和减速过程猴子的加速度大小相等 方向相反 设匀减速向上爬时绳对猴子的拉力为T 则mg T ma 故T mg ma 50N则重物受到地面的支持力N Mg T 150N 50N 100N重物对地面的压力N N 100N答案 1 5m s2 2 100N 1 11届全运会在济南成功举行 由此推动了全民健身运动的蓬勃发展 体重为m 50kg的小芳在本届校运会上 最后一次以背越式成功地跳过了1 80m的高度 成为高三组跳高冠军 若忽略空气阻力 g取10m s2 则下列说法正确的是 A 小芳在下降过程中处于失重状态B 小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态C 小芳起跳时地面对她的支持力小于她的重力D 小芳起跳时地面对她的支持力等于她的重力 解析 选A 小芳上升和下降过程中只受重力 加速度方向向下 a g处于完全失重状态 A正确 B错误 起跳时有向上的加速度 N mg ma 故N mg ma mg 即支持力大于重力 C D错误 2 某电梯中用细绳静止悬挂一重物 当电梯在竖直方向运动时 突然发现绳子断了 由此判断此时电梯的情况是 A 电梯一定是加速上升B 电梯可能是减速上升C 电梯可能匀速向上运动D 电梯的加速度方向一定向上 解析 选D 由于绳子突然断了 说明绳子拉力一定变大了 由此可知 电梯一定有一方向向上的加速度 但电梯并不一定向上运动 故A错误 电梯减速上升加速度向下 B错误 电梯匀速上升 绳子不可能断 C错误 D正确 3 下列说法中正确的是 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 解析 选B 当加速度竖直向下时 物体处于失重状态 当加速度竖直向上时 物体处于超重状态 当竖直方向加速度为零时 物体既不处于超重状态 也不处于失重状态 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时加速度为零 处于平衡状态 A选项不正确 蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度均竖直向下 都处于失重状态 B选项正确 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内加速度为零 处于平衡状态 C选项不正确 游泳运动员仰卧在水面静止不动时加速度为零 处于平衡状态 D选项不正确 4 一物体挂在弹簧测力计下端 弹簧测力计上端固定在电梯的天花板上 在下列哪种情况下弹簧测力计的读数最小 A 电梯匀加速上升 且a B 电梯匀减速上升 且a C 电梯匀加速下降 且a D 电梯匀减速下降 且a 解析 选B A D选项中物体的加速度方向向上 为超重状态 弹簧测力计的拉力F mg B C选项中物体处于失重状态 拉力F mg 由牛顿第二定律有mg F ma 即F m g a 可见a越大 F越小 B选项中弹簧测力计的读数最小 B正确 5 如图所示 滑轮质量不计 如果m1 m2 m3 这时弹簧测力计的读数为T 若把m2从右边移到左边的m1上 弹簧测力计读数T将 A 增大B 减小C 不变D 无法判断 解析 选B 当m2移到m1上时 会使m1 m2加速下降 m1 m2处于失重状态 m3加速上升 处于超重状态 但m1 m2 m3 而加速度大小相同 可认为失重多于超重 故弹簧测力计的拉力减小 B正确 6 质量为50kg的人站在升降机中的体重计上 当升降机做下列各种运动时 体重计的读数是多少 g取10m s2 1 升降机匀速上升 2 升降机以3m s2的加速度减速上升 3 升降机以4m s2的加速度减速下降 解析 本题考查在竖直方向上做变速运动的物体的超重与失重问题 人站在升降机中的体重计上的受力如图 1 当升降机匀速上升时 由牛顿第二定律得 F合 N mg 0 所以人受到的支持力 N mg 50 10N 500N 根据牛顿第三定律可得 人对体重计的压力 即体重计的示数为500N 2 当升降机以3m s2的加速度减速上升时 加速度的方向向下 根据牛顿第二定律得 mg N1 ma1 所以N1 mg ma1 350N 此时人处于失重状态 体重计的示数为350N 3 当升降机以4m s2的加速度减速下降时 加速度的方向向上 根据牛顿第二定律得 N2 mg ma2 所以N2 700N 此时人处于超重状态 体重计示数为700N 答案 1 500N 2 350N 3 700N 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全