第4节超重与失重.docVIP

第4节 超重与失重 名师导航 知识梳理 1．超重、失重现象 (1)超重：当物体具有竖直向上的__________时，这个物体对支持物的压力（或绳子对悬挂物的拉力）__________它所受的重力，称为超重现象. (2)失重：当物体具有向下的__________时，这个物体对支持物的压力（或绳子对悬挂物的拉力）__________它所受的重力，称为失重现象.如果物体对支持物的压力（或绳子对悬挂物的拉力）__________，叫完全失重现象. 2．超重与失重的特点 (1)超重现象中，物体具有__________的加速度，物体做__________的加速运动或__________的减速运动. (2)失重现象中，物体具有__________的加速度，物体做__________的加速运动或__________的减速运动.当物体向下的加速度等于__________加速度时，物体发生完全失重现象. 疑难突破 1．超重和失重现象的实质 (1)物体的重力 重力是地球对物体的吸引作用，这种吸引作用的大小取决于物体的质量和地球上不同位置． (2)视重 是指当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计和台秤的示数．即视重等于物体所受的拉力或支持力，实际上反映的是“弹力”． (3)超重时，物体所受的拉力（或支持力）与重力的合力方向向上，测力计的示数为F，即视重：F-mg=ma，即F=m（g+a），物体的视重比实际重力超出ma. (4)失重时，物体所受的拉力（或支持力）与重力的合力方向向下：mg-F=ma，即F=m（g-a），视重小于实重.当向下的加速度a=g时，F=0，即完全失重. 2.判定超重、失重的方法 (1)物体处于超重状态时，物体不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动，即只要物体的加速度方向是竖直向上，物体都处于超重状态. 同样，物体处于失重状态时，物体的加速度竖直向下，物体既可以是向下做加速运动，也可以是向上做减速运动. (2)物体不在竖直方向运动，只要其加速度在竖直方向有分量，即ay≠0，则当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖直向下时，物体处于失重状态. 3．解答超重、失重问题的一般方法 (1)明确研究对象. (2)对研究对象进行受力分析和运动情况分析. (3)确定加速度方向. (4)根据牛顿第二定律列方程求解. 问题探究 问题1 跳高运动员在起跳过程和落到海绵垫子上的过程中哪个过程是超重，哪个过程是失重? 探究：跳高运动员起跳时先经历一个向上加速的过程，这段时间的加速度是向上的，因此是超重过程，此时它对地面的压力大于人的重力；当人落到海绵垫子上时，开始时重力大于弹力，仍然向下加速一段很短的时间，这段时间是失重，接着弹力大于运动员的重力，运动员减速，这个过程是超重；运动员在空中的运动过程，加速度始终是向下的，并且大小等于g，所以，这个过程是完全失重. 问题2 请探究：超重和失重是由于物体具有竖直方向上的加速度时，出现的物体对支持物的压力比自身的重力大或小的现象.那么，发生超重、失重现象时物体本身的重力变化吗？我们常听说宇航员在太空中处于完全失重状态，是说宇航员在太空中不受重力的作用吗？ 探究：宇航员在太空有竖直向下的加速度，处于失重状态，他本身还是受重力的. 典题探究 例1 跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法正确的是（ ） A.运动员给地面的压力大于运动员受到的重力 B.地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力 C.地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力 D.地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力 思路解析 地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，永远大小相等、方向相反，作用在一条直线上，与运动员的运动状态无关.所以选项C错误，选项D正确.跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这是因为地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力，运动员所受合外力竖直向上的结果，所以选项B正确.依据牛顿第三定律可知，选项A正确. 答案：ABD 例2 质量是60 kg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?（取g=10 m/s2） （1）升降机匀速上升； （2）升降机以4 m/s2的加速度加速上升； （3）升降机以5 m/s2的加速度加速下降. 思路解析 人站在升降机中的受力情况如图6-4-1所示. 图6-4-1 （1）当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得：N-mg=0 所以，人受到的支持力N=mg=60×10 N=600 N. 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600 N. （2）当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律得N-mg=ma，N=mg+ma=60×（10+4） N=8