§4超重、失重和視重

1、jvww,Dear EDU,com§ 4超重、失重和視重1 .超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥?物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有向上 的加速度。與物體速度的大小和方向無關(guān)。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的原因： 當(dāng)物體具有向上的加速度 a （向上加速運動或向下減速運動）時,支持物對物體的支持力（或懸掛物對物體的拉力）為 F,由牛頓第二定律得F mg = ma所以 F = m （g+a） > mg由牛頓第三定律知，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 ' >mg.2 .失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力

2、的情況稱為失重現(xiàn)象。產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有向下的加速度,與物體速度的大小和方向無關(guān)產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因：當(dāng)物體具有向下的加速度a （向下加速運動或向上做減速運動）時，支持物對物體的支持力（或懸掛物對物體的拉力）為F。由牛頓第二定律mg F = ma,所以F = m （g a） < mg由牛頓第三定律知，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 ' vmg.完全失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力 （或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)，叫做完全失重狀態(tài).產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件：當(dāng)物體豎直向下的加速度等于重力加速度時，就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象。點評：（1）在地球表面附近，無論物體處于什么狀態(tài)，其本

3、身的重力G=mg始終不變。超重時，物體所受的拉力 （或支持力）與重力的合力方向向上，測力計的示數(shù)大于物體的重 力；失重時，物體所受的拉力（或支持力）與重力的合力方向向下，測力計的示數(shù)小于物體 的重力.可見，在失重、超重現(xiàn)象中，物體所受的重力始終不變，只是測力計的示數(shù)（又稱 視重）發(fā)生了變化，好像物體的重量有所增大或減小。（2）發(fā)生超重和失重現(xiàn)象，只決定于物體在豎直方向上的加速度。物體具有向上的加 速度時，處于超重狀態(tài)； 物體具有向下的加速度時，處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體豎直向下的加速 度為重力加速度時，處于完全失重狀態(tài).超重、失重與物體的運動方向無關(guān)。3 .應(yīng)用例析www*Dwr EDU*com【例

4、10質(zhì)量為m的人站在升降機里，如果升降機運動時加速度的絕對值為a,升降機底板對人的支持力 F=mg+ma,則可能的情況是A.升降機以加速度a向下加速運動B.升降機以加速度a向上加速運動C.在向上運動中，以加速度 a制動D.在向下運動中，以加速度 a制動解析：升降機對人的支持力 F=mg+ma大于人所受的重力 mg,故升降機處于超重狀態(tài)， 具有向上的加速度。而 A項中加速度向下，C項中加速度也向下，即處于失重狀態(tài)。故只 有選項B、D正確?！纠?1】下列四個實驗中，能在繞地球飛行的太空實驗艙中完成的是A.用天平測量物體的質(zhì)量B.用彈簧秤測物體的重力C.用溫度計測艙內(nèi)的溫度D.用水銀氣壓計測艙內(nèi)氣體

5、的壓強解析：繞地球飛行的太空試驗艙處于完全失重狀態(tài)，處于其中的物體也處于完全失重狀態(tài)，物體對水平支持物沒有壓力，對懸掛物沒有拉力。用天平測量物體質(zhì)量時， 利用的是物體和祛碼對盤的壓力產(chǎn)生的力矩，壓力為0時，力矩也為零，因此在太空實驗艙內(nèi)不能完成。同理，水銀氣壓計也不能測出艙內(nèi)溫度。物體處于失重狀態(tài)時，對懸掛物沒有拉力，因此彈簧秤不能測出物體的重力。溫度計是利用了熱脹冷縮的性質(zhì)，因此可以測出艙內(nèi)溫度。故只有選項 C正確。五、針對訓(xùn)練：1 .如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上， 一輕彈簧上端固定一個質(zhì)量為 m的小 球，小球上下振動時，框架始終沒有跳起。當(dāng)框架對地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小

6、B. gMD. 一為A.gC.02 .如圖所示，A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B端用細線固定在傾角為 30。的光滑斜www.DenrEDUsoni面上，若不計彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為A.都等于g2C.D. 0和Ma Mb用心愛心專心Mb3 .如圖，質(zhì)量為 m的物體A放置在質(zhì)量為 M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起 在光滑水平面上做簡諧振動，振動過程中 A、B之間無相對運動，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為 k, 當(dāng)物體離開平衡位置的位移為 x時，A、B間摩擦力的大小等于A. 0B. kx:pTC)kxD.J)kx以春MM m4 .質(zhì)量為 m的物塊B與地面的動摩擦因數(shù)為A的質(zhì)量為2

7、m與地面間的摩擦不計。在已知水平推力 F的作用下，A、B做勻加速直線運動， A對B的作用力為 5 .質(zhì)量為60 kg的人站在升降機中的體重計上，當(dāng)升降機做下列各種運動時，體重計 的讀數(shù)是多少？(1)升降機勻速上升(2)升降機以4 m/s2的加速度上升(3)升降機以5 m/s2的加速度下降(4)升降機以重力加速度 g加速下降(5)以加速度a=12 m/s2加速下降6 . (1999年廣東)A的質(zhì)量mi =4 m, B的質(zhì)量m2=m,斜面固定在水平地面上。開始時 將B按在地面上不動，然后放手，讓 A沿斜面下滑而B上升。A與斜面無摩擦，如圖，設(shè) 當(dāng)A沿斜面下滑s距離后，細線突然斷了。求 B上升的最大

8、高度 Ho7 .質(zhì)量為200 kg的物體，置于升降機內(nèi)的臺秤上，從靜止開始上升。運動過程中臺秤 的示數(shù)F與時間t的關(guān)系如圖所示，求升降機在7s鐘內(nèi)上升的高度(取 g=10 m/s2)8 .空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知探測器質(zhì)量為1500Kg,發(fā)動機推動力為恒力。探測器升空后發(fā)動機因故障突然關(guān)閉，圖6是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線，則由圖象可判斷該探測器在星球表面達到的最大高度Hm為多少m?發(fā)動機的推動力F為多少N ?參考答案:1. D 2. D 3. D 4. N=1 (F+2 w mg)35 .以人為研究對象，受重力和體重計的支持力F的作用，由牛頓第三定律知，人

9、受到支持力跟人對體重計的壓力大小相等，所以體重計的讀數(shù)即為支持力的大小(1)勻速上升時，a=0,所以F-mg=0即F = mg=600 N(2)加速上升時，a向上，取向上為正方向，則根據(jù)牛頓第二定律：F-mg=ma所以 F = mg+ma=m (g+a) =840 N(3)加速下降時，a向下，取向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=ma所以 F = mg-ma=m (g-a) =300 N(4)以a=g加速下降時，取向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=mg故F=0,即完全失重(5)以a=12 m/s2加速下降，以向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：F=mg-maF=mg-ma=m (g-a) =-120 N負號表示人已離開體重計，故此時體重計示數(shù)為0.6 . H=1.2 s7 .解析：在。2s這段時間內(nèi)臺秤示數(shù)為 3000N,即超重1000N,這時向上的加速度F1Mg2, a1 5m/s ;在25s這段時間內(nèi)臺秤的本數(shù)為 2000 N ,等于物體的重力，說M明物體做勻速運動；在 57s這段時間內(nèi)，臺秤的示數(shù)為 F3= 1000 N,比物重小1000N ,即失重，這時物體做勻減速上升運動，向下的加速度a2 Mg一F3 5