4.7 超重和失重（原卷版）高一物理知識(shí)講學(xué)卓越講義（新教材人教版必修第一冊(cè)）

2020-2021學(xué)年高一物理卓越同步講義（新教材人教A版必修第一冊(cè)）第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系4.7超重和失重一．知識(shí)點(diǎn)歸納1．實(shí)重與視重實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力．物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化．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”，大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力．超重與失重不是重力本身變了，而是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Πl(fā)生了變化，即“視重”變化了．若彈力大于重力是超重，反之則是失重．2．超重、失重的比較特征狀態(tài)加速度壓力(拉力)運(yùn)動(dòng)情況受力示意圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下減速失重向下F＝m(g－a)＜mg向上減速或向下加速完全失重a＝gF＝0自由落體，拋體，正常運(yùn)行的衛(wèi)星等3.求解超重與失重問(wèn)題的基本思路超重和失重問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是牛頓第二定律應(yīng)用的延續(xù)，解題時(shí)仍應(yīng)抓住加速度這個(gè)關(guān)鍵量．具體方法是：(1)分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向；(2)判斷物體處于超重(或失重)狀態(tài)；(3)利用牛頓第二定律分析和求解．二、題型分析題型一對(duì)超、失重狀態(tài)的判斷【例1】某同學(xué)利用體重計(jì)研究超重與失重現(xiàn)象．在一次實(shí)驗(yàn)中，她先蹲在體重計(jì)上，在她由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定站姿的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．該同學(xué)處于超重狀態(tài)B．該同學(xué)處于失重狀態(tài)C．體重計(jì)示數(shù)先減小后增大D．體重計(jì)示數(shù)先增大后減小題型二超、失重現(xiàn)象中的計(jì)算【例2】(多選)(2019-2020學(xué)年·石家莊期末)小明站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，電梯靜止時(shí)體重計(jì)示數(shù)為50kg，若電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，他看到體重計(jì)的示數(shù)為45kg時(shí)，取重力加速度g＝10m/s2.下面說(shuō)法中正確是()A．電梯可能在加速上升，加速度大小為9m/s2B．電梯可能在加速下降，加速度大小為1m/s2C．電梯可能在減速上升，加速度大小為1m/s2D．電梯可能在減速下降，加速度大小為9m/s2題型三超、失重現(xiàn)象中的圖象分析【例3】某實(shí)驗(yàn)小組利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象．他們?cè)趯W(xué)校電梯房?jī)?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯天花板上固定一個(gè)力傳感器，測(cè)量掛鉤向下，并在掛鉤上懸掛一個(gè)重為10N的鉤碼，在電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示出如圖所示圖象，以下根據(jù)圖象分析所得結(jié)論錯(cuò)誤的是()A．該圖象顯示出了力傳感器對(duì)鉤碼的拉力大小隨時(shí)間的變化情況B．從時(shí)刻t1到t2，鉤碼處于失重狀態(tài)，從時(shí)刻t3到t4，鉤碼處于超重狀態(tài)C．電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后靜止D．電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后靜止【技巧總結(jié)】(1)拉力大于重力處于超重狀態(tài)，拉力小于重力處于失重狀態(tài)．(2)超重時(shí)電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，也可能向下減速運(yùn)動(dòng)．(3)失重時(shí)，電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上減速運(yùn)動(dòng)．題型四完全失重現(xiàn)象的判斷【例4】(2019-2020學(xué)年·閔行一模)某同學(xué)找了一個(gè)用過(guò)的“易拉罐”在靠近底部的側(cè)面打了一個(gè)洞，用手指按住洞，向罐中裝滿水，然后將易拉罐豎直向上拋出，空氣阻力不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是()A．易拉罐上升的過(guò)程中，洞中射出的水的速度越來(lái)越快B．易拉罐下降的過(guò)程中，洞中射出的水的速度越來(lái)越快C．易拉罐上升、下降的過(guò)程中，洞中射出的水的速度都不變D．易拉罐上升、下降的過(guò)程中，水不會(huì)從洞中射出【提升總結(jié)】判斷超重、失重狀態(tài)的方法從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)從速度變化角度判斷(1)物體向上加速或向下減速時(shí)，超重(2)物體向下加速或向上減速時(shí)，失重課堂訓(xùn)練1.應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出．對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是()A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終處于超重狀態(tài)B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終處于失重狀態(tài)C．在物體離開(kāi)手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開(kāi)手的瞬間，手的加速度大于重力加速度2.(2019-2020學(xué)年·東勝校級(jí)月考)關(guān)于超重和失重的下列說(shuō)法中，正確的是()A．物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)處于超重狀態(tài)，物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．處于完全失重狀態(tài)的物體一定是向下運(yùn)動(dòng)C．超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了D．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)3．(2019-2020學(xué)年·相城校級(jí)月考)下列關(guān)于超重、失重現(xiàn)象的描述中，正確的是()A．電梯正在減速上升，人在電梯中處于超重狀態(tài)B．電梯正在加速下降，人在電梯中處于失重狀態(tài)C．舉重運(yùn)動(dòng)員托舉杠鈴保持靜止，運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)D．列車在水平軌道上加速行駛，車上的人處于超重狀態(tài)4．(2019-2020學(xué)年·上海二模)如圖所示，小芳在體重計(jì)上完成下蹲動(dòng)作．下列F－t圖象能反映體重計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的是()5.如圖所示，電梯與水平地面成θ角，一人靜止站在電梯水平梯板上，電梯以恒定加速度a啟動(dòng)過(guò)程中，水平梯板對(duì)人的支持力和摩擦力分別為FN和f.若電梯啟動(dòng)過(guò)程中的加速度減小為eq\f(a,2)，則下面結(jié)論正確的是()A．水平梯板對(duì)人的支持力變?yōu)閑q\f(FN,2)B．水平梯板對(duì)人的摩擦力變?yōu)閑q\f(f,2)C．電梯加速啟動(dòng)過(guò)程中，人處于失重狀態(tài)D．水平梯板對(duì)人的摩擦力和支持力之比為eq\f(f,FN)四、課后提升作業(yè)1．(2019-2020學(xué)年·浙江模擬)超重與失重是宇航員生活和工作中的兩大難題．實(shí)際上，在我們的生活中也充滿了超重和失重．假如某同學(xué)家住10樓，那么，他從一樓開(kāi)始坐電梯回家的過(guò)程中，體驗(yàn)到的將是()A．先超重，后等重，再失重B．先失重，后等重，再超重C．一直超重D．一直失重2．(2019-2020學(xué)年·黃陵校級(jí)期末)下列關(guān)于超重和失重的說(shuō)法中，正確的是()A．物體處于超重狀態(tài)時(shí)，其重力增加了B．物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，其重力為零C．物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，其慣性比處于靜止時(shí)增加或減小了D．物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，其重力都沒(méi)有變化3.(2019-2020學(xué)年·平谷期末)如圖所示為游樂(lè)場(chǎng)中的一種大型游樂(lè)設(shè)施跳樓機(jī)，它可以使人體驗(yàn)超重和失重．參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由升降機(jī)從靜止開(kāi)始經(jīng)歷加速、勻速、減速過(guò)程，將座椅提升到一定高度處，然后由靜止釋放，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，座椅做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)某一高度時(shí)停下．在上述過(guò)程中，關(guān)于座椅中的人所處的狀態(tài)，下列判斷正確的是()A．座椅在整個(gè)上升的過(guò)程中人都處于超重狀態(tài)B．座椅在減速上升的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)C．座椅在整個(gè)下降的過(guò)程中人都處于失重狀態(tài)D．座椅在減速下降的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)4．(2019-2020學(xué)年·宿遷期末)2018年12月8日2時(shí)23分，中國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射嫦娥四號(hào)探測(cè)器，開(kāi)啟了月球探測(cè)的新旅程．若運(yùn)載火箭在發(fā)射升空過(guò)程中，探測(cè)器先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的是()A．探測(cè)器在加速過(guò)程中慣性變大B．探測(cè)器先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)C．探測(cè)器先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)D．在加速過(guò)程，火箭對(duì)探測(cè)器作用力大于探測(cè)器對(duì)火箭的作用力5．(2019-2020學(xué)年·東勝校級(jí)月考)質(zhì)量為60kg的人在電梯里站在體重計(jì)上與電梯一起勻加速上升，電梯的加速度為5m/s2，則體重計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為(g＝10m/s2)()A．60kg B．90kgC．65kg D．30kg6.如圖所示是我國(guó)長(zhǎng)征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過(guò)程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．火箭加速上升時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài)B．火箭加速上升時(shí)的加速度逐漸減小時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于其重力C．飛船加速下落時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài)D．飛船落地前減速下落時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力大于其重力7．(2019-2020學(xué)年·華寧校級(jí)月考)某人在地面上用彈簧秤稱得其體重為490N．他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時(shí)間段內(nèi)彈簧秤的示數(shù)如圖所示，則電梯運(yùn)行的v－t圖象可能是(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?()8.如圖所示，一乒乓球用細(xì)繩系于盛有水的容器底部，某時(shí)刻細(xì)繩斷開(kāi)，在乒乓球上升到水面的過(guò)程中，臺(tái)秤示數(shù)()A．變大 B．不變C．變小 D．先變大后變小9．(2019-2020學(xué)年·浙江模擬)如圖所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定在升降機(jī)的天花板上，下端掛一小球，在升降機(jī)勻速豎直下降過(guò)程中，小球相對(duì)于升降機(jī)靜止，若升降機(jī)突然停止運(yùn)動(dòng)，設(shè)空氣阻力可忽略不計(jì)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，且小球不會(huì)與升降機(jī)的內(nèi)壁接觸，則小球在繼續(xù)下降的過(guò)程中()A．小球的加速度逐漸減小，小球處于失重狀態(tài)B．小球的加速度逐漸增大，小球處于超重狀態(tài)C．小球的速度逐漸減小，小球處于失重狀態(tài)D．小球的速度逐漸增大，小球處于超重狀態(tài)10．(2019-2020學(xué)年·云南二模)如圖所示，臺(tái)秤上放一個(gè)木箱，木箱內(nèi)有質(zhì)量分別為m1和m2的兩物體P、Q，用細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪相連，m1＞m2.現(xiàn)剪斷Q下端的細(xì)繩，在P下落但還沒(méi)有到達(dá)箱底的過(guò)程中，臺(tái)秤的示數(shù)與未剪斷前的示數(shù)相比將()A．變大 B．變小C．不變 D．先變小后變大11．為了節(jié)省能量，某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯，無(wú)人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢，有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)先慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)．一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過(guò)程，如圖所示．則在加速過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A．顧客受到三個(gè)力的作用B．顧客處于超重狀態(tài)C．扶梯對(duì)顧客沒(méi)有摩擦力的作用D．顧客對(duì)扶梯的壓力等于顧客的重力12.(2019-2020學(xué)年·山東青島高一月考)如圖所示，小球B放在真空容器A內(nèi)，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長(zhǎng)，將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說(shuō)法中正確的是()A．若不計(jì)空氣阻力，上升過(guò)程中，A對(duì)B有向上的支持力B．若考慮空氣阻力，上升過(guò)程中，A對(duì)B的壓力向下C．若考慮空氣阻力，下落過(guò)程中，B對(duì)A的壓力向上D．若不計(jì)空氣阻力，下落過(guò)程中，B對(duì)A沒(méi)有壓力13．某人在以a＝0.5m/s2的加速度勻加速下降的升降機(jī)中最多可舉起m1＝90kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在一勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起m2＝40kg的物體，則此升降機(jī)上升的加速度為多大？(g取10m/s2)14.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量長(zhǎng)距離電動(dòng)扶梯加速度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．將一電子