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高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析。

高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析

專題輔導(dǎo)：高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析
【例1】豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤，如圖24－1所示，彈簧秤的秤鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列情況下電梯的運(yùn)動(dòng)情況(g取10m/s2)：

(1)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T1＝40N，且保持不變．
(2)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T2＝32N，且保持不變．
(3)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．
解析：選取物體為研究對(duì)象，它受到重力mg和豎直向上的拉力T的作用．規(guī)定豎直向上方向?yàn)檎较颍?br> (1)當(dāng)T1＝40N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T1－mg＝ma1，解得這時(shí)

靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
(2)當(dāng)T2＝32N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T2－mg＝ma2，解得這

示物體的加速度方向與所選定的正方向相反，即電梯的加速度方向豎直向下．電梯加速下降或減速上升．
(3)當(dāng)T3＝44N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T3－mg＝ma3，解得這時(shí)

的加速度方向與所選的正方向相同，即電梯的加速度方向豎直向上．電梯加速上升或減速下降．
點(diǎn)撥：當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，亦即具有豎直向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，亦即具有豎直向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)．
【例2】舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，而在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中卻只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度．若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動(dòng)員能舉起質(zhì)量多大的重物？(g取10m/s2)
解析：運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，則運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力F＝m1g＝120×10N＝1200N，
在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，可見該重物超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速度jaB88.coM

當(dāng)升降機(jī)以2.5m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失重．對(duì)于重物，

點(diǎn)撥：題中的一個(gè)隱含條件是：該運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力(即舉重時(shí)對(duì)重物的最大支持力)是一個(gè)恒量，它是由運(yùn)動(dòng)員本身的素質(zhì)決定的，不隨電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變．
【例3】如圖24－2所示，是電梯上升的v～t圖線，若電梯的質(zhì)量為100kg，則承受電梯的鋼繩受到的拉力在0～2s之間、2～6s之間、6～9s之間分別為多大？(g取10m/s2)
解析：從圖中可以看出電梯的運(yùn)動(dòng)情況為先加速、后勻速、再減速，根據(jù)v－t圖線可以確定電梯的加速度，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可列式求解
對(duì)電梯的受力情況分析如圖24－2所示：

(1)由v－t圖線可知，0～2s內(nèi)電梯的速度從0均勻增加到6m/s，其加速度a1＝(vt－v0)/t＝3m/s2
由牛頓第二定律可得F1－mg＝ma1
解得鋼繩拉力F1＝m(g＋a1)＝1300N
(2)在2～6s內(nèi)，電梯做勻速運(yùn)動(dòng)．F2＝mg＝1000N
(3)在6～9s內(nèi)，電梯作勻減速運(yùn)動(dòng)，v0＝6m/s，vt＝0，加速度a2＝(vt－v0)/t＝－2m/s2
由牛頓第二定律可得F3－mg＝ma2，解得鋼繩的拉力F3＝m(g＋a2)＝800N．
點(diǎn)撥：本題是已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況，而電梯的運(yùn)動(dòng)情況則由圖象給出．要學(xué)會(huì)從已知的v～t圖線中找出有關(guān)的已知條件．
【問(wèn)題討論】在0～2s內(nèi)，電梯的速度在增大，電梯的加速度恒定，吊起電梯的鋼繩拉力是變化的，還是恒定的？
在2～6s內(nèi)，電梯的速度始終為0～9s內(nèi)的最大值，電梯的加速度卻恒為零，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？
在6～9s內(nèi)，電梯的速度在不斷減小，電梯的加速度又是恒定的，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？
請(qǐng)你總結(jié)一下，吊起電梯的鋼繩的拉力與它的速度有關(guān)，還是與它的加速度有關(guān)？
【例4】如圖24－3所示，在一升降機(jī)中，物體A置于斜面上，當(dāng)升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體A恰好靜止不動(dòng)，若升降機(jī)以加速度g豎直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下關(guān)于物體受力的說(shuō)法中正確的是

[]
A．物體仍然相對(duì)斜面靜止，物體所受的各個(gè)力均不變
B．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不受任何力作用
C．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體所受重力變?yōu)榱悖渌Σ蛔?br> D．物體處于失重狀態(tài)，物體除了受到的重力不變以外，不受其它力的作用
點(diǎn)撥：(1)當(dāng)物體以加速度g向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)，其視重為零，因而支持物對(duì)其的作用力亦為零．
(2)處于完全失重狀態(tài)的物體，地球?qū)λ囊粗亓σ廊淮嬖冢?br> 答案：D
【例5】如圖24－4所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是：m1＝m2＋m3，這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為T．若把物體m2從右邊移到左邊的物體m1上，彈簧秤的讀數(shù)T將

[]
A．增大B．減小
C．不變D．無(wú)法判斷
點(diǎn)撥：(1)若僅需定性討論彈簧秤讀數(shù)T的變化情況，則當(dāng)m2從右邊移到左邊后，左邊的物體加速下降，右邊的物體以大小相同的加速度加速上升，由于m1＋m2＞m3，故系統(tǒng)的重心加速下降，系統(tǒng)處于失重狀態(tài)，因此T＜(m1＋m2＋m3)g．
而m2移至m1上后，由于左邊物體m1、m2加速下降而失重，因此跨過(guò)滑輪的連線張力T0＜(m1＋m2)g；由于右邊物體m3加速上升而超重，因此跨過(guò)滑輪的連線張力T0＞m3g．
(2)若需定量計(jì)算彈簧秤的讀數(shù)，則將m1、m2、m3三個(gè)物體組成的連接體使用隔離法，求出其間的相互作用力T0，而彈簧秤讀數(shù)T＝2T0，即可求解．
答案：B
跟蹤反饋
1．金屬小筒的下部有一個(gè)小孔A，當(dāng)筒內(nèi)盛水時(shí)，水會(huì)從小孔中流出，如果讓裝滿水的小筒從高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，則在小筒自由下落的過(guò)程中
[]
A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出
B．水不再?gòu)男】字袊姵?br> C．水將以較小的速度從小孔中噴出
D．水將以更大的速度從小孔中噴出
2．一根豎直懸掛的繩子所能承受的最大拉力為T，有一個(gè)體重為G的運(yùn)動(dòng)員要沿這根繩子從高處豎直滑下．若G＞T，要使下滑時(shí)繩子不斷，則運(yùn)動(dòng)員應(yīng)該
[]
A．以較大的加速度加速下滑
B．以較大的速度勻速下滑
C．以較小的速度勻速下滑
D．以較小的加速度減速下滑
3．在以4m/s2的加速度勻加速上升的電梯內(nèi)，分別用天平和彈簧秤稱量一個(gè)質(zhì)量10kg的物體(g取10m/s2)，則
[]
A．天平的示數(shù)為10kg
B．天平的示數(shù)為14kg
C．彈簧秤的示數(shù)為100N
D．彈簧秤的示數(shù)為140N
4．如圖24－5所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一根輕質(zhì)彈簧的上端固定在框架上，下端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，在小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒(méi)有跳起地面．當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零的瞬間，小球加速度的大小為

[]

參考答案：1．B2．A3．AD4．D

相關(guān)知識(shí)

高考物理超重和失重001

牛頓第三定律、超重和失重
◎知識(shí)梳理
1.牛頓第三定律
(1).作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力不一定；
(2)．作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，而一對(duì)平衡力作用在一個(gè)物體上
(3)．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失；而對(duì)于一對(duì)平衡力，其中一個(gè)力變化不一定引起另外一個(gè)力變化
兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，公式可寫為。
作用力與反作用力的二力平衡的區(qū)別
內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡
受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上
依賴關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失相互依存，不可單獨(dú)存在無(wú)依賴關(guān)系，撤除一個(gè)、另一個(gè)可依然存在，只是不再平衡
疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力運(yùn)動(dòng)效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零；形變效果不能抵消
力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以不是同性質(zhì)的力
2.超重和失重
超重現(xiàn)象是指：NG或TG；加速度a向上；
失重現(xiàn)象是指：GN或GT；加速度a向下；
完全失重是指：T=0或N=0；加速度a向下；大小a=g
3.力學(xué)基本單位制：（在國(guó)際制單位中）
基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成單位制.
a：長(zhǎng)度的單位——米；b：時(shí)間的單位——秒；c：質(zhì)量的單位——千克
4.牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適應(yīng)于宏觀低速，且只適應(yīng)于慣性參照系。
◎例題評(píng)析
【例15】彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，彈簧拉著物體在下列各種情況下，彈簧的示數(shù)：(g=10m/s2)
（1）、彈簧秤以5m/s的速度勻速上升或下降時(shí)，示數(shù)為。
（2）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，示數(shù)為。
（3）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速下降時(shí)，示數(shù)為。
（4）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速上升時(shí)，示數(shù)為。
（5）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速下降時(shí)，示數(shù)為。
【分析與解答】(1)10N(2)15N(3)5N(4)5N(5)15N
【例16】如圖所示，浸在液體中的小球固定在輕彈簧的一端，彈簧另一端固定在容器底部，已知小球密度ρ，液體密度為ρ1(ρρ1)，體積為V，彈簧勁度系數(shù)為K，求下列兩種情況下彈簧的形變量：(1)整個(gè)系統(tǒng)勻速上升；(2)整個(gè)系統(tǒng)自由下落。
【分析與解答】：（1）小球受力為：重力，彈簧彈力，液體浮力，設(shè)小球體積為V，彈簧形變量為，整個(gè)系統(tǒng)勻速上升，小球受力平衡，則：

(2)在整個(gè)系統(tǒng)自由下落時(shí)，在地面的觀察者看來(lái)，小球自由下落，由于物體處于完全失重狀態(tài)，浮力消失，f=0，因此F也為零，即。
【例17】電梯地板上有一個(gè)質(zhì)量為200kg的物體，它對(duì)地板的壓力隨時(shí)間變化的圖象如圖所示.則電梯從靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，在7s內(nèi)上升的高度為多少？

【分析與解答】：以物體為研究對(duì)象，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只可能受到兩個(gè)力的作用：重力mg=2000N，地板支持力F.在0～2s內(nèi)，F(xiàn)＞mg，電梯加速上升，2～5s內(nèi)，F(xiàn)=mg，電梯勻速上升，5～7s內(nèi)，F(xiàn)＜mg，電梯減速上升.
若以向上的方向?yàn)檎较?，由上面的分析可知，?～2s內(nèi)電梯的加速度和上升高度分別為
a1==m/s2=5m/s2
電梯在t=2s時(shí)的速度為
v=a1t1=5×2m/s=10m/s，
因此，在2～5s內(nèi)電梯勻速上升的高度為
h2=vt2=10×3m=30m.
電梯在5～7s內(nèi)的加速度為
a2==m/s2=－5m/s2
即電梯勻減速上升，在5～7s內(nèi)上升的高度為
h3=vt3+a2t32
=10×2m－×5×22m=10m
所以，電梯在7s內(nèi)上升的總高度為
h=h1+h2+h3=（10+30+10）m=50m.
答案：50m

◎能力訓(xùn)練5
1．某同學(xué)要在升降機(jī)內(nèi)用天平來(lái)稱量質(zhì)量，下列哪些情況可以實(shí)現(xiàn)?
A．升降機(jī)勻速下降
B．升降機(jī)減速下降
C．升降機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng)
D．升降機(jī)減速上升，但加速度數(shù)值小于重力加速度
2．如圖所示，一根細(xì)線一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木塊浸沒(méi)在水中，整個(gè)裝置在臺(tái)秤上，現(xiàn)將細(xì)線割斷，在木球上浮的過(guò)程中不計(jì)水的阻力，則臺(tái)秤上的示數(shù)：
A．增大B．減小C．不變D．無(wú)法確定

3．如圖，在傾角為θ的斜面上，放置質(zhì)量為2m和m兩木塊，中間連一尚未發(fā)生形變的輕彈簧，兩木塊同時(shí)由靜止釋放，在斜面光滑和不光滑兩種情況下，彈簧(兩木塊與斜面的摩擦因數(shù)相同)
A．均被壓縮B．均被拉長(zhǎng)C．前者保持原長(zhǎng)，后者被壓縮D．均保持原長(zhǎng)

4.某人在地面上最多能舉起60kg的重物，當(dāng)此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降機(jī)中，最多能舉起多少千克的重物?（g取10m/s2）
5.一種能獲得強(qiáng)烈失重、超重感覺(jué)的巨型娛樂(lè)設(shè)施中，用電梯把乘有10多人的座艙送到大約二十幾層樓高的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下.已知座艙開始下落時(shí)的高度為76m，當(dāng)落到離地面28m時(shí)開始制動(dòng).若某人手托著質(zhì)量為5kg的鉛球進(jìn)行這個(gè)游戲，問(wèn)：
（1）當(dāng)座艙落到離地高度40m左右的位置時(shí)，托著鉛球的手感覺(jué)如何？
（2）當(dāng)座艙落到離地高度15m左右的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛球？（g取10m/s2）
●模擬測(cè)試
一、選擇題
1.牛頓是物理學(xué)史上最偉大的科學(xué)家，他的一生對(duì)物理學(xué)產(chǎn)生了巨大的貢獻(xiàn)，但他還是虛心地說(shuō)“我之所以比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募缟??！迸ｎD所說(shuō)的巨人是指
（A）亞里士多德；（B）伽利略；（C）笛卡爾；（D）法拉第。
2.意大利的物理學(xué)家伽利略提出“著名的斜面試驗(yàn)”，逐漸增大斜面傾角并由此推理得出的結(jié)論是
A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)．B．無(wú)論物體是否運(yùn)動(dòng)，都具有慣性．
C．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．D．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因．
3.在人類登上月球之前，科學(xué)家曾經(jīng)擔(dān)心人類踏上月球表面的時(shí)候，會(huì)使月面上的灰塵揚(yáng)起來(lái)淹沒(méi)宇航員，塵土長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)沉下來(lái)，科學(xué)家的擔(dān)心是因?yàn)榭紤]到
A.月球上的重力加速度較小.B.月球上沒(méi)有水.
C.月球上沒(méi)有空氣.D.月球上的溫差太大.
4.如圖所示，小車內(nèi)有一個(gè)光滑的斜面，當(dāng)小車在水平軌道上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，小物塊A恰好能與斜面保持相對(duì)靜止．在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某時(shí)刻，突然使小車停止，則物體A的運(yùn)動(dòng)可能
（A）沿斜面加速下滑
（B）沿斜面減速上滑
（C）仍與斜面保持相對(duì)靜止
（D）離開斜面做平拋運(yùn)動(dòng)
5.如圖所示，ab、cd是豎直平面內(nèi)兩根固定的細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，圓周半徑為R，b點(diǎn)為圓周的最低點(diǎn)，c點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)?，F(xiàn)有兩個(gè)小滑環(huán)A、B分別從a、c處由靜止釋放，滑環(huán)A經(jīng)時(shí)間t1從a點(diǎn)到達(dá)b點(diǎn)，滑環(huán)B經(jīng)時(shí)間t2從c點(diǎn)到達(dá)d點(diǎn)；另有一小球C從b點(diǎn)以初速度v0＝4gR沿bc連線豎直上拋，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)間為t3，不計(jì)一切阻力與摩擦，且A、B、C都可視為質(zhì)點(diǎn)，則t1、t2、t3的大小關(guān)系為
（A）t1＝t2＝t3
（B）t1＝t2＞t3
（C）t2＞t1＞t3
（D）A、B、C三物體的質(zhì)量未知，因此無(wú)法比較
6.如圖所示，在空雪碧瓶底四周鉆幾個(gè)小孔，盛滿水后，讓盛滿水的雪碧瓶自由下落，則下落過(guò)程中不可能出現(xiàn)的圖是
7.豎直向上射出的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處，假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，子彈受到的阻力與速度的大小成正比，則整個(gè)過(guò)程中，加速度大小的變化是
A．始終變大B．始終變小
C．先變大后變小D．先變小后變大
8．質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體，由靜止開始從同一高度下落，運(yùn)動(dòng)中所受阻力分別為f1和f2，如果物體m1先落在地面，那是因?yàn)椤?br> A.m1m2B.f1f2
C.D.
9．如圖所示，物體靜止于光滑水平面M上，力F作用于物體O點(diǎn)，現(xiàn)要使物體沿著OO‘方向做勻加速運(yùn)動(dòng)（F和OO’都在M平面內(nèi)），那么必須同時(shí)再加一個(gè)力F1，這個(gè)力的最小值為…………………………………………………………………………
A.
B.
C.

D.

10.一質(zhì)點(diǎn)由靜止開始，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，最后做末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)，三個(gè)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間之比為3：4：1，全過(guò)程中的最大速度為v.則全過(guò)程的平均速度為
A.V/3B.V/4C.3V/4D.4V/5

二．填空題
11.一電梯啟動(dòng)時(shí)勻加速上升，加速度為2m/s2，制動(dòng)時(shí)勻減速上升，加速度為-1m/s2，上升高度為52米。則當(dāng)上升的最大速度為6m/s時(shí)，電梯升到樓頂?shù)淖疃虝r(shí)間是s。如果電梯先加速上升，最后減速上升，全程共用時(shí)間為16s，則上升的最大速度是m/s。
12.放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。取重力加速度g＝10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m=kg和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
μ=。
13.纜車沿著坡度為300的山坡以加速度a上行。在纜車中放一個(gè)與山坡表面平行的斜面，
斜面上放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊，小物塊相對(duì)斜面靜止，如圖。小物塊受到的摩擦力大小為_____________，方向___________________。（設(shè)纜車保持豎直狀態(tài)運(yùn)行）

三．計(jì)算題
14（12分）．如圖，傾角θ＝370的光滑斜面底端有一擋板，斜面上有質(zhì)量分別為mA=1kg、mB=2kg的兩物塊A、B，用勁度系數(shù)為K＝200N/m的輕彈簧相連，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一沿斜面向上的恒力F拉動(dòng)物塊A，經(jīng)時(shí)間t=0.2s使B恰離開擋板，此時(shí)A的加速度大小為aA=1m/s2.(取sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)求：
（1）從開始到B剛離開擋板時(shí)A移動(dòng)的位移？
（2）作用在物體A上拉力F的大??？

15．如圖所示，木塊重60N，放在傾角θ=37°的斜面上，用F=10N的水平力推木塊，木塊恰能沿斜面勻速下滑，求：

(1)木塊與斜面間的摩擦力大??；
(2)木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù).
(sin37°=0.6，cos37°=0.8)
16.(12分)A、B兩個(gè)物體用細(xì)繩相連在一起,用豎直向上的拉力F將它們向上提起,如圖所示.細(xì)繩能承受的最大拉力為100N,兩個(gè)物體的質(zhì)量都為5kg,要使繩子在提起兩物體的過(guò)程中繩不被拉斷,求拉力F的范圍.(g取10m/s)
17.噴氣式飛機(jī)在高空飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴出高速氣體，使飛機(jī)受到一向前的推力。飛機(jī)在某一高度飛行時(shí)，豎直方向合力為零，飛機(jī)在豎直方向除受重力外還受向上的升力，飛機(jī)所受向上的升力是由機(jī)翼上下表面的壓力差產(chǎn)生的，飛機(jī)的機(jī)翼后部裝有襟翼，調(diào)整襟翼的角度，可改變升力的大小。飛機(jī)飛行時(shí)還受空氣阻力，實(shí)驗(yàn)證實(shí)飛機(jī)所受空氣阻力與速度平方成正比，即f=Kv2，K為空氣阻力系數(shù)，空氣阻力系數(shù)與飛機(jī)的形狀、大小、襟翼的角度等因素有關(guān)，當(dāng)飛機(jī)載重增大時(shí)，所需升力也增大，調(diào)整襟翼的角度可增大升力，這時(shí)空氣阻力系數(shù)也將增大。
有一總質(zhì)量為M的噴氣式客機(jī)在上海機(jī)場(chǎng)升空到某一高度后水平飛向北京，升空到這一高度時(shí)客機(jī)的速度為V1，加速度為a1。經(jīng)一段時(shí)間速度變?yōu)閂2，此時(shí)的加速度為a2，再經(jīng)一段時(shí)間速度變?yōu)閂3，此時(shí)客機(jī)所受合力為零?？蜋C(jī)加速過(guò)程中推力不變，由于客機(jī)加速過(guò)程時(shí)間較短，客機(jī)耗油量忽略不計(jì)，空氣阻力系數(shù)恒為K，求：
(1)機(jī)翼上下表面的有效面積均為S，加速過(guò)程中機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)差△P為多少？
(2)a1與a2的比值為多少?
(3)客機(jī)速度達(dá)V3后以這一速度勻速飛往北京，勻速飛行時(shí)客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為P，經(jīng)時(shí)間t客機(jī)飛至北京上空時(shí)(高度未變)，機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)差減小為△P′?？蜋C(jī)飛至北京上空時(shí)空氣阻力系數(shù)變大、變小、還是不變？簡(jiǎn)要說(shuō)明理由?？蜋C(jī)從上海勻速飛至北京上空的過(guò)程中客機(jī)的耗油量為多少？克服阻力所做的功為多少？
18．如圖所示，質(zhì)量分別為＝1kg和＝2kg的A、B兩物塊并排放在光滑水平面上，若對(duì)A、B分別施加大小隨時(shí)間變化的水平外力和，若＝（9-2t）N，＝（3＋2t）N，則：

（1）經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩物塊開始分離?
（2）在同一坐標(biāo)中畫出兩物塊的加速度和隨時(shí)間變化的圖像?
（3）速度的定義為v＝/st，“v-t”圖像下的“面積”在數(shù)值上等于位移s；加速度的定義為a＝v/t，則“a-t”圖像下的“面積”在數(shù)值上應(yīng)等于什么?

（4）由加速度和隨時(shí)間變化圖像可求得A、B兩物塊分離后2s其相對(duì)速度為多大?

超重和失重

一位優(yōu)秀的教師不打無(wú)準(zhǔn)備之仗，會(huì)提前做好準(zhǔn)備，作為高中教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ)，幫助高中教師提高自己的教學(xué)質(zhì)量。怎么才能讓高中教案寫的更加全面呢？下面是小編為大家整理的“超重和失重”，希望能對(duì)您有所幫助，請(qǐng)收藏。

教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)目標(biāo)：
（1）知道什么是超重和失重．
（2）知道產(chǎn)生超重和失重的條件．
2、能力目標(biāo)：觀察能力、對(duì)知識(shí)的遷移能力
3、情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開闊視野．

教學(xué)建議

教材分析
本節(jié)通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化，討論了什么是超重現(xiàn)象、失重現(xiàn)象以及完全失重現(xiàn)象，并指出了它們的產(chǎn)生條件．

教法分析
1、通過(guò)實(shí)例讓學(xué)生分清“實(shí)重”和“視重”．從而建立超重和失重的概念．同時(shí)認(rèn)識(shí)到物體的重力大小是不會(huì)隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化的．
2、依據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系明確給出超重和失重的產(chǎn)生條件．
3、借助實(shí)驗(yàn)和課件建立感性認(rèn)識(shí)，輔助理解；與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：超重和失重的概念及產(chǎn)生條件．

教學(xué)難點(diǎn)：視重和實(shí)重的區(qū)別．

示例：

（一）什么是超重和失重

視頻：臺(tái)秤稱物體視重．

問(wèn)題：1、物體的實(shí)際重力變化了沒(méi)有？2、臺(tái)秤的視數(shù)變化了沒(méi)有？怎樣變的？3、物體的重力和臺(tái)秤的視數(shù)反映的力從性質(zhì)上說(shuō)有什么不同？

通過(guò)學(xué)生的觀察和討論引出（分析時(shí)要建立如課本所示的模型）：

實(shí)重：即物體的實(shí)際重力，它不隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化的．

視重：指物體對(duì)支持物的壓力或懸掛它的物體的拉力，它隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化．

超重：視重大于實(shí)重的現(xiàn)象．

失重：視重小于實(shí)重的現(xiàn)象．

完全失重：視重等于零的現(xiàn)象．

（二）超重和失重的產(chǎn)生條件

分析典型例題1，總結(jié)出物體超重還是失重僅與其運(yùn)動(dòng)的加速度方向有關(guān)，而與其運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)．

超重產(chǎn)生條件：物體存在豎直向上的加速度．設(shè)物體向上的加速度為，則該物體的視重大小為．

失重產(chǎn)生條件：物體存在豎直向下的加速度．設(shè)物體向下的加速度為，則該物體的視重大小為．當(dāng)時(shí)，＝0，出現(xiàn)完全失重現(xiàn)象．

當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)加速度＝0時(shí)，視重等于實(shí)重，即物體對(duì)水平面的壓力或懸繩對(duì)物體的拉力大小等于物體的重力．

為了加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，提供課件：完全失重現(xiàn)象．（也可作該實(shí)驗(yàn)）

探究活動(dòng)
題目：做一個(gè)關(guān)于失重或超重的實(shí)驗(yàn)裝置（或設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)）
（提示：用火柴盒和發(fā)光二極管演示完全失重現(xiàn)象）
組織：自愿結(jié)組．
方式：展示、比賽，評(píng)出優(yōu)勝獎(jiǎng)．
評(píng)價(jià)：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣．

高三物理《超重和失重現(xiàn)象》必備知識(shí)點(diǎn)

高三物理《超重和失重現(xiàn)象》必備知識(shí)點(diǎn)

1.超重現(xiàn)象
定義：物體對(duì)支持物的壓力大于物體所受重力的情況叫超重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向上的加速度。
2.失重現(xiàn)象
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情況叫失重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向下的加速度。
3.完全失重現(xiàn)象
定義：物體對(duì)支持物的壓力等于零的情況即與支持物或懸掛物雖然接觸但無(wú)相互作用。
產(chǎn)生原因：物體豎直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不會(huì)再與支持物或懸掛物發(fā)生作用。是否發(fā)生完全失重現(xiàn)象與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，只要物體豎直向下的加速度等于重力加速度即可。
【超重和失重就是物體的重量增加和減小嗎?】
答：不是。
只有在平衡狀態(tài)下，才能用彈簧秤測(cè)出物體的重力，因?yàn)榇藭r(shí)彈簧秤對(duì)物體的支持力(或拉力)的大小恰等于它的重力。假若系統(tǒng)在豎直方向有加速度，那么彈簧秤的示數(shù)就不等于物體的重力了，大于mg時(shí)叫“超重”小于mg叫“失重”(等于零時(shí)叫“完全失重”)。
注意：物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，地球作用于物體的重力始終存在，大小也無(wú)變化。發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)象與物體的速度V方向無(wú)關(guān)，只取決于物體加速度的方向。在“完全失重”(a=g)的狀態(tài)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，比如單擺停擺、浸在水中的物體不受浮力等。
另外，“超重”或“失重”狀態(tài)還可以從牛頓第二定律的獨(dú)立性(是指作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的加速度)上來(lái)解釋。上述狀態(tài)中物體的重力始終存在，大小也無(wú)變化，自然其產(chǎn)生的加速度(通常稱為重力加速度g)是不發(fā)生變化的，自然重力不變。

超重和失重學(xué)案

4.6超重和失重學(xué)案（粵教版必修1）
1．力的合成和分解的兩種重要方法是：_________________、____________________.
2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：vt＝______________，s＝________________________，v2t－v20＝2asv＝________________＝.
3．自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：vt＝______，s＝________________，v2t＝2gs
4．牛頓第二定律：F＝ma，特點(diǎn)是：______性、矢量性、同向性．
5．(1)視重：重力是地球?qū)ξ矬w的吸引作用，當(dāng)物體掛在豎直方向放置的彈簧秤下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧秤或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“______”，大小等于測(cè)力計(jì)所受拉力或臺(tái)秤所受的壓力．視重實(shí)際上反映的是“彈力”，只有在平衡狀態(tài)時(shí)，這個(gè)“彈力”即______與物體的______才有相等的關(guān)系．
(2)超重現(xiàn)象：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對(duì)________________(或?qū)覓煳锏睦?大于______________的情況，即______大于______時(shí)，稱為超重現(xiàn)象．
(3)失重現(xiàn)象：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對(duì)__________________(或?qū)覓煳锏睦?小于______________的情況，即______小于______時(shí)，稱為失重現(xiàn)象．
(4)完全失重：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?________的狀態(tài)，即視重________時(shí)，稱為完全失重狀態(tài)．
6．產(chǎn)生超重或失重現(xiàn)象的條件
(1)物體具有________________時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象．
(2)物體具有________________時(shí)產(chǎn)生失重現(xiàn)象．
(3)物體具有__________________時(shí)，物體出現(xiàn)完全失重狀態(tài).
超重和失重
[問(wèn)題情境]
小星家住十八樓，每天上學(xué)放學(xué)均要乘垂直升降電梯上下樓．上學(xué)時(shí)，在電梯里，開始他總覺(jué)得有種“飄飄然”的感覺(jué)，背的書包也感覺(jué)變“輕”了．快到底樓時(shí)，他總覺(jué)得自己有種“腳踏實(shí)地”的感覺(jué)，背的書包也似乎變“重”了．這是什么原因呢？

[要點(diǎn)提煉]
1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力．
2．超重、失重的分析
特征

狀態(tài)加速
度a視重(F)
與重力
(mg)關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力示
意圖
平衡a＝0F＝mg靜止或____________

超重向上F＝m(g＋
a)mg向上________或向下______運(yùn)動(dòng)

失重向下F＝m(g－
a)mg向下________或向上________運(yùn)動(dòng)

完全
失重a＝gF＝0自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、正常運(yùn)行的衛(wèi)星

[問(wèn)題延伸]
超重和失重是常見的現(xiàn)象，那么當(dāng)物體發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力真的增加或減少了嗎？超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么？你是怎樣理解的？
例1彈簧上掛一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？(取g＝10m/s2)
(1)以v＝5m/s的速度勻速下降；
(2)以a＝5m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以a＝5m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直減速上升．

變式訓(xùn)練1一個(gè)人站在磅秤上，在他蹲下的過(guò)程中，磅秤的示數(shù)將()
A．先小于體重，后大于體重，最后等于體重
B．先大于體重，后小于體重，最后等于體重
C．先小于體重，后等于體重
D．先大于體重，后等于體重
例2北京歡樂(lè)谷游樂(lè)場(chǎng)天地雙雄是目前亞洲唯一的雙塔太空梭．它是能體驗(yàn)強(qiáng)烈失重、超重感覺(jué)的娛樂(lè)設(shè)施，先把乘有十多人的座艙，送到76m高的地方，讓座艙自由落下，當(dāng)落到離地面28m時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停止．若某游客手中托著質(zhì)量為1kg的飲料瓶進(jìn)行這個(gè)游戲，g取9.8m/s2，問(wèn)：
(1)當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時(shí)，飲料瓶對(duì)手的作用力多大？
(2)當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住飲料瓶？

圖1
變式訓(xùn)練2如圖1所示，電梯的頂部掛有一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()
A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
【即學(xué)即練】
1．下列說(shuō)法中正確的是()
A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)
B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)
C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)
D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)
圖2
2．如圖2所示，斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體沿斜面下滑時(shí)有()
A．勻速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力等于(M＋m)g
B．加速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力小于(M＋m)g
C．減速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力小于(M＋m)g
D．無(wú)論如何下滑，M對(duì)地面壓力始終等于(M＋m)g
圖3
3．直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖3所示．設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中箱子始終保持圖示姿態(tài)．在箱子下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()
A．箱內(nèi)物體對(duì)箱子底部始終沒(méi)有壓力
B．箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大
C．箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大
D．若下落距離足夠長(zhǎng)，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來(lái)”
圖4
4．升降機(jī)地板上放一個(gè)彈簧式臺(tái)秤，秤盤上的物體質(zhì)量為20kg.如圖4所示．
(1)當(dāng)升降機(jī)以4m/s的速度勻速上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？
(2)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度勻加速豎直上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？
(3)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度勻減速上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？

參考答案
課前自主學(xué)習(xí)
1．平行四邊形定則(或三角形定則)力的正交分解法
2．v0＋atv0t＋12at212(v0＋vt)
3．gt12gt24.瞬時(shí)
5．(1)視重視重重力(2)支持物的壓力物體所受重力視重重力(3)支持物的壓力物體所受重力
視重重力(4)等于零等于零
6．(1)向上的加速度(2)向下的加速度(3)向下的加速度a＝g
核心知識(shí)探究
[問(wèn)題情境]
每個(gè)人在乘電梯時(shí)都會(huì)有這種感覺(jué)，這就是我們常說(shuō)的超重、失重現(xiàn)象．只要你留心觀察，在我們的日常生活中就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多超重、失重現(xiàn)象．
[要點(diǎn)提煉]
2．勻速直線運(yùn)動(dòng)加速減速加速減速
[問(wèn)題延伸](1)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體所受的重力始終不變，只是物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化，看起來(lái)物重好像有所增大或減小，這是超重和失重的實(shí)質(zhì)．
(2)發(fā)生超重或失重的現(xiàn)象與物體的速度方向無(wú)關(guān)，只取決于物體加速度的方向．
(3)物體具有向上的加速度，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以是加速向上，也可以是減速下降，這時(shí)物體對(duì)支持物的壓力將大于物體的重力，物體處于超重狀態(tài)，超出的部分為ma；物體減速上升或加速下降時(shí)，具有向下的加速度，物體對(duì)支持物的壓力將小于物體的重力，這時(shí)物體處于失重狀態(tài)．
解題方法探究
例1(1)10N(2)15N(3)5N(4)0N
解析對(duì)物體受力分析，如圖所示．
(1)勻速下降時(shí)，由平衡條件得F＝mg＝10N.
(2)取向上為正方向，由牛頓第二定律，知F－mg＝ma，F(xiàn)＝m(g＋a)＝15N.
(3)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律，知mg－F＝ma，F(xiàn)＝m(g－a)＝5N.
(4)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律，知mg－F＝mg，F(xiàn)＝0N
處于完全失重狀態(tài)．
變式訓(xùn)練1A[人蹲下的過(guò)程經(jīng)歷了加速向下，減速向下和靜止這三個(gè)過(guò)程．
在加速向下時(shí)，人獲得向下的加速度a，由牛頓第二定律得：
mg－FN＝ma
FN＝m(g－a)mg
由此可知彈力FN將小于重力mg.
在向下減速時(shí)，人獲得向上的加速度a，由牛頓第二定律得：
FN－mg＝ma
FN＝m(g＋a)mg
彈力FN將大于mg.
當(dāng)人靜止時(shí)，F(xiàn)N＝mg.]
例2(1)0(2)41.16N
解析(1)在離地面高于28m時(shí)，座艙做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，因?yàn)?0m28m所以飲料瓶對(duì)手沒(méi)有作用力，由牛頓第三定律可知，手對(duì)飲料瓶也沒(méi)有作用力．
(2)設(shè)手對(duì)飲料瓶的作用力為F，座艙自由下落高度為h1后的速度為v，制動(dòng)時(shí)的加速度為a，制動(dòng)高度為h2，由v2t－v20＝2as得，v2t＝2gh1，v2t＝2ah2
聯(lián)立解得，a＝h1h2g
對(duì)飲料瓶根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律F－mg＝ma得，F(xiàn)＝mg(h1h2＋1)＝mgh1＋h2h2
代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)＝41.16N.
變式訓(xùn)練2BC[由電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可知重物的重力為10N，質(zhì)量為1kg；當(dāng)彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，則重物受到的合力為2N，方向豎直向下，由牛頓第二定律得物體產(chǎn)生向下的加速度，大小為2m/s2，因沒(méi)有明確電梯的運(yùn)動(dòng)方向，故電梯可能向下加速，也可能向上減速．]
即學(xué)即練
1．B[當(dāng)加速度方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)加速度方向豎直向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下降的過(guò)程中加速度方向均豎直向下，且a＝g，為完全失重狀態(tài)，所以B正確．而A、C、D中運(yùn)動(dòng)員均為平衡狀態(tài)，F(xiàn)＝mg，既不超重也不失重．]
2．AB[對(duì)M和m組成的系統(tǒng)，當(dāng)m勻速下滑時(shí)，系統(tǒng)在豎直方向上沒(méi)有加速度，所以不失重也不超重，對(duì)地面的壓力等于系統(tǒng)的重力；當(dāng)m加速下滑時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)在豎直方向上有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，對(duì)地面的壓力小于系統(tǒng)的重力．當(dāng)m減速下滑時(shí)，系統(tǒng)在豎直方向上具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，對(duì)地面的壓力大于系統(tǒng)的重力．]
3．C[對(duì)于箱子和箱內(nèi)物體組成的整體，a＝M＋mg－fM＋m，隨著下落速度的增大，空氣阻力f增大，加速度a減小直至箱子做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)a＝0.對(duì)箱內(nèi)物體，mg－FN＝ma，所以FN＝m(g－a)將逐漸增大，故C正確，A、B、D錯(cuò)．]
4．(1)200N(2)220N(3)180N
解析選取物體為研究對(duì)象，它受兩個(gè)力，重力mg和支持力FN，F(xiàn)N的大小即為臺(tái)秤的讀數(shù)．
(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，a＝0
所以FN－mg＝0，F(xiàn)N＝mg＝200N.
(2)當(dāng)升降機(jī)勻加速上升時(shí)，a方向向上，由牛頓第二定律得FN－mg＝ma，F(xiàn)N＝m(g＋a)＝220N.
(3)當(dāng)升降機(jī)勻減速上升時(shí)，a方向向下，由牛頓第二定律得mg－FN＝ma，F(xiàn)N＝m(g－a)＝180N.