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高考物理总复习之牛顿运动定律的应用——超重与失重


问题讨论
【问题1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一 根弹簧秤,如图所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质 量m=4kg的物体,试分析下列电梯的运动情况下 弹簧称的读数(g取10m/s2): (1)当电梯以2m/S2的加速度向上匀加速运动时,弹簧 秤的读数及此时物体所受的重力;

解: F

F-mg=ma

a<

br />G

F=48N G=40N

问题讨论
【问题1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧 秤,如图所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的 物体,试分析下列电梯的运动情况下弹簧称的读数(g取 10m/s2): (1)当电梯以2m/S2的加速度向上匀加速运动时,弹簧秤的 读数及此时物体所受的重力; (2)当电梯以2m/s2的加速度匀 加速下降时弹簧秤的读数及物 体所受的重力.

F=32N G=40N

问题讨论
【问题1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧 秤,如图所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的 物体,试分析下列电梯的运动情况下弹簧称的读数(g取 10m/s2): (1)当电梯以2m/S2的加速度向上匀加速运动时,弹簧秤的 读数及此时物体所受的重力; (2)当电梯以2m/s2的加速度匀 加速下降时弹簧秤的读数及物 体所受的重力. (3)电梯做怎样的运动时弹簧称 的读数为零。

知识回顾 一、相关概念:

超重现象: 物体对悬挂物的拉力(或对支持物 的压力)大于物体所受重力的情况。
此时物体具有向 上的加速度

失重现象: 物体对悬挂物的拉力(或对支持物 的压力)小于物体所受重力的情况。
此时物体具有向 下的加速度

知识回顾 一、相关概念:

超重现象: 失重现象: 完全失重: 物体对悬挂物的拉力(或支持物的 压力)等于零的状态。
此时物体的加 速度为g 思考:那些运动形式的物体处于完全失重状态? 自由落体、竖直上抛、平抛、人造卫星内的物体

总结:
超重产生原因:物体具有竖直向上的加速度; 失重产生原因:物体具有竖直向下的加速度; 发生超重和失重时物体所受的实际重力不变。

应用与提高

例1(07年山东)、下列实例属于超重现象的是 A.汽车驶过拱形桥顶端 B.荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动。 D.火箭点火后加速升空。

例2.(2008年?山东)直升机悬停在空中向地面投放装有救 灾物资的箱子,如图所示.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( C ) 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时 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”

应用与提高

例3、如图所示,物体B放在真空容器A内,且B略小于A, 将它们以初速度竖直上抛.下列说法中正确的是( )
A、若不计空气阻力,上升过程中,B对A的压力向下 B、若不计空气阻力,上升过程中,B对A的压力向上 C、若考虑空气阻力,上升过程中,B对A的压力向上 D、若考虑空气阻力,下落过程中,B对A的压力向上

例4.将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中, 如图3—2—26所示.在箱的上顶板和下底板装有压力 传感器,箱可以沿竖直轨道运动. 当箱以a=2.0 m/s2的 加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感 器显示的压力为6.0 N,下底板的压力传感器显示的压 力为10.0 N.(取g=10 m/s2)图3—2—26 (1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的 示数的一半,试判断箱的运动情况. (2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向 运动的情况可能是怎样的?

例5.如图13所示,将一重物用两根轻绳悬挂于升降机中,绳AO与天花 板的夹角为θ,绳OB保持水平,当升降机由匀速运动改为加速向上 运动时,对于绳中张力正确的说法是[ ADC] A.绳OC的张力增大 B.绳OB的张力不变 C.绳OB的张力增大 D.绳OA的张力增大

取小球为对象由于超重,故OC拉力增大
再取结点,受三力合力为零,组成封闭矢量三角形 得OA、OB的拉力增大 如果θ =30? ,小球m=1kg, OA、OB承受最大的拉力30N, OC承受最大 的拉力20N,如何运动才能使绳不断?

例6、(2000年上海高考)匀速上升的升降机顶部悬有一 轻质弹簧,弹簧下端挂有一小球.若升降机突然停止, 在地面上的观察者看来,小球在继续上升的过程中 A.速度逐渐减小 B.速度先增大后减小 C.加速度逐渐增大 D.加速度逐渐减小

例7、原来做匀速运动的升降机内,有一被伸长弹 簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上, 如图所示,现发现A突然被弹簧拉向右方。由此可 判断,此时升降机的运动可能是( ) B

A.加速上升 B.减速上升
C.匀速下降 D.减速下降

应用与提高
例8、举重运动员在地面上能举起120 kg的重物,而在运 动的升降机中却只能举起100kg的重物,求升降机运动的 加速度.若升降机以2.5 m/s2的加速度加速下降,问运动 员在其中能举起质量多大的重物?(取g=10 m/s2)

解:以重物为研究对象,两种情况下人给重物的力不变。

(1)

F=1200N

F-mg=ma (2)m=160kg a=2m/s2 方向向上。

G=1000N

应用与提高
例9、如图所示,A、B两物块叠放在一起,当把A、B 两物块同时竖直向上抛出时(不计空气阻力),则( ) A.A的加速度大小小于g B.B的加速度大小大于g C. A、B的加速度大小均为g D.A、B间的弹力为零
例10.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,如果让装满水的小筒从高处自由下 落,不计空气阻力,则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

应用与提高 ? 例11:关于超重和失重,下列说法中正确的是 ( ) ? A.物体处于失重状态时,所受重力减小,处于 超重状态时所受重力增大。 ? B.在电梯上出现失重状态时,电梯必定处于下 降过程 ? C.完全失重就是物体一点重力都不受了 ? D.在绕地球运动的宇宙飞船内,天平将不能用 来测量物体的质量

例12.人在磅秤上静止称量时为mg,若人突然下蹲 时磅秤的指针应如何变化?

磅秤的指针先偏小然后变大

应用与提高
----与图象结合的题目

例13、如图所示,是电梯上升的v~t图线,若电

梯的质量为100kg,则承受电梯的钢绳受到的 拉力在0~2s之间、2~6s之间、6~9s之间分 别为多大?(g取10m/s2)

应用与提高
例14:质量为200 kg的物体,置于升降机内的台秤上,从 静止开始上升,运动过程中台秤的示数F与时间t的关系如 图所示,试画出升降机在7s内的速度-时间图象,并求出 升降机在7s内上升的高度(g=10m/s2)

例15、如图所示,质量为M的框架放在水平地面上, 一根轻质弹簧的上端固定在框架上,下端拴着一个质 量为m的小球,在小球上下振动时,框架始终没有跳 起地面.当框架对地面压力为零的瞬间,小球加速 度的大小为[ ]

A. g C. 0

B. D.

( M ? m)g m ( M ? m)g m

应用与提高 例4、试分析人站在体重计上下蹲过程中体 重计的示数变化过程。 例5、分析下列一组问题:

例5、如图,一倾角为370的斜面固定在水平地面上, 斜面的上表面光滑。斜面的质量为10kg,现将一质量 为5kg的物体放在斜面上

试:定量计算地面对斜面的支持力和摩擦力的大小。

超重与失重

1、物在平衡状态受到的支持力与重力是一对平衡力 当物体有竖直向上加速度时物体受到的支持力大于重力叫物体 当物体有竖直向下加速度时物体受到的支持力小于重力叫物体 2、在用牛顿第二定律列方程时这里的支持力和加速度都在竖直 向,所不变的量物体的重力 3、有超重和失重概念后虽然还是牛顿第二定律列方程,但我们 先清楚在竖直方向的支持力比重力大还是小 3.弹簧秤上端挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2kg的物 例1:当升降机在竖直方向运动时,弹簧秤的示数始终是16N. 从升降机的速度为3m/s时开始计时,则经过1s,升降机的位移 能是(g取10m/s2) AC A.2m B.3m C.4m D.8m

物体的质量为25㎏,放在静止的升降机的底板上,物体的上端与一 根轻弹簧相连,弹簧的另一端吊在一个支架上,如图所示。测得物 体对升降机底板的压力是200N。当升降机在竖直方向上如何运动时, 物体可能离开升降机的底板?(g取10m/s2) 先由平衡时物体受力可得弹簧的拉力为50N 再由底板的支持力为零,物体受重力和弹簧 的支持力求得物体的加速度

3.某人在地面上,最多能举起600N的物体,而在竖直方向运动的升降 机内能举起800N的物体,取g=10m/s2,则电梯的运动情况可能是[] A.以2.5m/s2的加速度加速下降 B.以7.5m/s2的加速度减速下降 C.以7.5m/s2的加速度加速上升 D.以2.5m/s2的加速度减速上升 AD

应用与提高
例5拓展

G


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