《超重和失重》 完整版课件

1.下面关于超重与失重的判断正确的是（）A.物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B.物体向下运动，必处于失重状态C.做竖直上抛运动的物体，处于超重状态D.物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态【解析】选D.判断物体是否处于超重或失重状态,就是看物体有没有竖直方向的加速度.若物体加速度向下,则处于失重状态.若物体加速度向上,则处于超重状态.A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否超重或失重.C、D两项物体加速度均向下，故处于失重状态，C项中a=g，故完全失重.2.（双选）物体发生超重时（）A.物体的速度方向一定向上B.物体的加速度方向一定向上C.物体的重力增加了D.物体的重力不变【解析】选B、D.所谓超重就是对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）变大了，根据牛顿第二定律，物体一定有了向上的加速度，它的运动可能有两种情况：要么向上加速，要么向下减速.不管发生超重还是失重，物体的实际重力不变，只是视重变大或变小了.超重和失重与物体的速度方向及大小并无直接联系.它只取决于加速度的方向，加速度方向向上，超重，加速度方向向下，失重,故A、C错，B、D正确.3.（2010·惠州高一检测）质量为60kg的人站在升降机内的台秤上，测得体重为680N，则升降机的运动可能是（）A.匀速上升或匀速下降B.加速上升C.减速上升D.加速下降【解析】选B.在升降机内测得人的体重大于他的实际重量，说明人及升降机处于超重状态，故它们的加速度方向一定向上.升降机可能处于向上加速或向下减速的运动状态，B对，A、C、D错.4.BASEjump是从高耸竖直且建筑物相对密集的城市高处跳下的跳伞运动，是极限运动的一种.关于此运动下列说法错误的是（）A.运动员在起跳时支持面对他的支持力等于重力B.运动员在起跳时支持面对他的支持力大于重力C.运动员在打开伞前的下降过程中处于失重状态D.运动员在打开伞后的减速下降过程中处于超重状态【解析】选A.起跳时加速度向上,处于超重状态,支持力大于重力.故A错误,B正确;打开伞前运动员具有向下的加速度处于失重状态,打开伞后减速下降时,处于超重状态,故C、D正确，故选A.5.一把弹簧测力计最多能挂5.4kg重的物体,在实际以1m/s2的加速度下降的电梯里,它最多能挂上多重的物体?如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上4.0kg的物体,此刻电梯在做什么运动,加速度的大小为多少?(取g=10m/s2)【解析】弹簧测力计的最大拉力F=m0g=5.4×10N=54N.当a1=1m/s2,方向向下时,m1g-F=m1a,则m1=kg=6kg.若最多能挂4.0kg的物体,说明物体处于超重状态,加速度方向向上,电梯向上加速运动或向下减速运动.由F-m2g=m2a2,得答案：6kg向上加速运动或向下减速运动3.5m/s2【典例1】（2010·龙岩高一检测）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，如图4-6-3所示.如果让装满水的小筒从高处自由下落，不计空气阻力（1）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D.水将以更大的速度从小孔中喷出（2）上例中的小筒若：①向上加速运动；②向下加速运动a<g;③向下加速运动a>g;④做匀速直线运动，将会出现什么现象？【标准解答】（1）答案：（1）B（2）①流出且更快②流出且变慢③不从孔流出，从上口溢出④流出【变式训练】如图4-6-4所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（）A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）gB.加速下滑时，M对地面压力大于（M+m）gC.匀减速下滑时，M对地面压力小于（M+m）gD.M对地面压力始终等于（M+m）g【解析】选A.物体加速下滑时对整个系统有竖直向下的加速度分量而出现失重现象，故B错误；物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量，处于超重状态，故C错误，匀速下滑时系统处于平衡状态，故A正确.【典例2】某人在以2m/s2加速度匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10m/s2)【思路点拨】解答本题应把握以下两点：【自主解答】此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F，以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同.当升降机以加速度a=2m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g-F=m1a,F=m1(g-a)=75×(10-2)N=600N.设人在地面上最多可举起质量为m0的物体，则F=m0g,m0=F/g=kg=60kg.当升降机以加速度a′匀加速上升时，对物体有：F-m2g=m2a′a′=F/m2-g=(-10)m/s2=2m/s2.所以升降机匀加速上升的加速度为2m/s2.答案：60kg2m/s2【变式训练】（双选）在升降机内，某同学站在磅秤上，发现自己的体重减少了20%，于是他做出了下列判断，你认为正确的是()A.升降机可能以0.8g的加速度加速上升B.升降机可能以0.2g的加速度加速下降C.升降机可能以0.2g的加速度减速上升D.升降机可能以0.8g的加速度减速下降【解析】选B、C.判断物体是超重或失重，只要看加速度的方向即可，只要物体有向上的加速度就超重，只要物体有向下的加速度就失重，本题中他发现体重减少了20%，是失重现象，物体具有向下的加速度，所以物体可能做向上的减速运动，也可能是向下的加速运动，又由牛顿第二定律可求得a=0.2g,故B、C正确，A、D选项错误.【典例3】（2010·泰安高一检测）质量为50kg的人站在升降机中，取竖直向上的方向为正方向，升降机运动的v-t图象如图所示，在t=0至t=2s内，人对升降机地板的压力为_____N；在t=6s至t=10s内，人对升降机地板的压力为_____N.(g取10m/s2)【思路点拨】解答此题应把握以下两点：【标准解答】0～2s时由图象a1=m/s2=1m/s2方向向上由牛顿第二定律N1-mg=ma1得N1=550N由牛顿第三定律对地板压力N1′=N1=550N6s～10s时，由图象方向向下.同理：mg-N2=ma2压力N2′=N2解得N2′=475N答案：5504751.（2010·汕头高一检测）在升降机中的人站在体重计上，发现体重计示数比自己的体重要小，则（）A.升降机可能正在加速上升B.升降机可能正在减速下降C.人受到的重力减小了D.人受到的重力不变【解析】选D.体重计示数比自己的体重小，说明人与升降机正处于失重状态，即升降机有向下的加速度，故可确定升降机向下加速运动或向上减速运动，A、B错.重力只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，人的重力不变，D对.2.（双选）(2010·佛山高一检测）图4-6-5是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景，宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（）A.火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B.飞船加速下落时，宇航员处于失重状态C.飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力D.火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力【解析】选B、C.当物体具有竖直向上的加速度时，处于超重状态，弹力大于重力，故A、D错误，C正确；当物体具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态，故B正确.3.（双选）（2010·兰州高一检测）在以加速度a=g匀加速上升的电梯里，有一质量为m的人，下列说法正确的是（）A.人的重力为mgB.人的重力仍为mgC.人对电梯的压力为mgD.人对电梯的压力为mg【解析】选B、D.超、失重时人所受重力不变,故B正确，A错误；对人由牛顿第二定律N-mg=ma,故人所受的支持力N=mg，人对电梯压力的大小也是mg，故C错误，D正确.4.（2010·德州高一检测）将金属块m,用轻质弹簧卡压在一矩形箱中（如图4-6-6所示），在箱的上底板和下底板有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上、下底板压力传感器分别显示6.0N和10.0N（取g=10m/s2）.(1)若上底板压力传感器示数为下底板压力传感器的一半，试判断箱的运动情况.(2)要使上底板压力传感器示数为零，箱沿竖直方向的运动情况可能是怎样的？【解析】当上底板压力传感器示数为6N，下底板压力传感器示数为10.0N时,金属块受力如图.对物体有：mg+N-F=ma,代入数据得：m=0.50kg（1）弹簧弹力不变mg+F/2-F=ma1,得a1=0箱静止或做匀速运动；（2）上底板压力为零，取向上为正，则F-mg=ma2;代入数据得：a2=10m/s2,要使上底板示数为零，则箱向上的加速度大于或等于10m/s2均可.此时箱向上加速运动或向下减速运动，并且加速度a≥10m/s2.答案：(1)静止或匀速运动（2）向上加速或向下减速，加速度a≥10m/s21.（2010·广东实验中学高一检测）（4分）关于超重和失重，下列说法中正确的是（）A.处于超重状态的物体受的重力变大B.处于超重状态的物体受的重力不变C.在减速上升的升降机中，物体处于超重状态D.相对地静止的悬浮在空中的热气球处于完全失重状态【解析】选B.物体的重力只与它的质量有关，与其他因素无关，物体的质量不变，它在某位置的重力就不变，A错，B对.减速上升的升降机的加速度方向向下，其中的物体处于失重状态，C错.静止在空中的热气球没有加速度，既不处于失重状态，也不处于超重状态，D错.2.（双选）（2010·杭州高一检测）(4分)某实验小组，利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20N的物块，如图1甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示.以下根据图象分析得出的结论中正确的是()A.从时刻t1到t2，物块处于失重状态B.从时刻t3到t4，物块处于失重状态C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层【解析】选B、C.由图可知在0～t1、t2

～t3及t4之后，传感器所受压力大小等于物块的重力大小；t1

～t2时间段内，传感器所受压力大小大于物块重力，处于超重状态，加速度向上；t3

～t4时间段内，压力小于物块重力，处于失重状态，加速度向下.综上所述选项B、C正确.3.（4分）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图2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()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”【解析】选C.对箱子及箱内物体整体分析,由牛顿第二定律得(M+m)g-kv2=(M+m)a,刚投放箱子时,v=0,a=g,物体对箱底压力为零,随着下落速度的增大,空气阻力增大,加速度a减小,对箱内物体mg-N=ma,则N=m(g-a)将逐渐增大,当a=0时N=mg,故物体不会“飘起来”,故C正确,A、B、D错误.4.（4分）下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有（）A.天平B.摆钟C.弹簧测力计D.水银气压计【解析】选C.太空中的国际空间站处于完全失重状态，在此环境下与重力有关的仪器将不能使用，故天平、摆钟、水银气压计不能使用,弹簧测力计能用，选C.5.（双选）(2009·广东高考）（4分）某人在地面上用弹簧测力计称得体重为490N.他将弹簧测力计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内，弹簧测力计的示数如图3所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正）()【解析】选A、D.由题图可知，在t0～t1时间内，弹簧测力计的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度,应向上减速或向下加速运动;在t1～t2阶段弹簧测力计示数等于实际重量，则既不超重也不失重，匀速运动或静止,在t2～t3阶段，弹簧测力计示数大于实际重量，则处于超重状态，具有向上的加速度，应向上加速或向下减速,故A、D均有可能.【思维拓展】6.(10分)学校教学大楼安装了电梯,为了测定电梯在启动时(视为匀加速运动)的加速度,可在电梯内放一台磅秤.当一人站在磅秤上时,发现电梯启动前后磅秤的示数增加了5kg,试估算电梯运动的加速度为多少.(当地的重力加速度为9.73m/s2,人的体重约为60kg)【解析】磅秤的示数增加了Δm=5kg,说明在电梯启动加速时,人对电梯的压力就增大了Δmg,即N=mg+Δmg.设人的质量为m,则在电梯静止时,人对电梯的压力大小为mg.由题意可知,当电梯做加速运动时,磅秤的示数变为mg+Δmg,此值即为电梯在加速时人对电梯的压力N.此时对人进行受力分析,如图所示.由牛顿第二定律得:N-mg=ma即:(mg+Δmg)-mg=ma,Δmg=ma,a=Δmg/m=m/s2=0.81m/s2.答案：0.81m/s27.（2010·通州高一检测）(10分)据报载，我国航天第一人杨利伟的质量为63kg（装备质量不计）.求：（1）假设飞船以8.6m/s2的加速度竖直上升，这时他对坐椅的压力多大？（2）杨利伟训练时承受的压力可达到8个G，这表示什么意思？（3）当飞船返回地面，减速下降时，请你判断一下杨利伟应该有什么样的感觉.【解析】（1）以杨利伟为研究对象，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得：N-mg=ma,N=mg+ma=1159.2N.由牛顿第三定律可知：他对坐椅的压力与坐椅对他的支持力大小相等，方向相反，即N′=N=1159.2N.（2）杨利伟训练时承受压力可达8个G，即N=8G=8mg>mg,处于超重状态.此时加速度：N-mg=ma，即：8mg-mg=ma，a=7g.因此，杨利伟可承受以7g的加速度加速上升或减速下降时的压力.（3）当飞船返回地面时，减速下降,加速度方向向上，处于超重状态.地面对脚的支持力增大，由牛顿第三定律知，脚对地面压力增大.故双脚有明显压迫感,由于处于超重状态,头部血压降低,因此可能出现头晕等现象.答案：（1）1159.2N（2）（3）见解析8.（新题快递）（10分）一条轻绳跨过质量可以忽略的定滑轮，绳子的一端系一质量为M=15kg的重物，重物静止于地面上.有一只质量为m=10kg的猴子从绳子的另一端向上爬，如图4所示.（g取10N/kg）（1）在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度a为多大？（2）若猴子以最大加速度由静止向上爬，爬至高度的一半时又匀减速向上爬，且爬到滑轮处时恰好静止，求猴子匀减速向上爬时，重物对地面的压力多大？【解析】（1）若重物不离开地面，绳子的最大拉力T=Mg=150N故猴子的最大加速度a=m/s2=5m/s2（2）由题意知，加速和减速过程猴子的加速度大小相等，方向相反，设匀减速向上爬时绳对猴子的拉力为T′则mg-T′=ma,故T′=mg-ma=50N则重物受到地面的支持力N=Mg-T′=150N-50N=100N重物对地面的压力N′=N=100N答案：（1）5m/s2（2）100N1.11届全运会在济南成功举行,由此推动了全民健身运动的蓬勃发展.体重为m=50kg的小芳在本届校运会上,最后一次以背越式成功地跳过了1.80m的高度,成为高三组跳高冠军.若忽略空气阻力,g取10m/s2.则下列说法正确的是（）A.小芳在下降过程中处于失重状态B.小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态C.小芳起跳时地面对她的支持力小于她的重力D.小芳起跳时地面对她的支持力等于她的重力【解析】选A.小芳上升和下降过程中只受重力,加速度方向向下,a=g处于完全失重状态,A正确,B错误;起跳时有向上的加速度,N-mg=ma,故N=mg+ma＞mg,即支持力大于重力,C、D错误.2.某电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由此判断此时电梯的情况是（）A.电梯一定是加速上升B.电梯可能是减速上升C.电梯可能匀速向上运动D.电梯的加速度方向一定向上【解析】选D.由于绳子突然断了，说明绳子拉力一定变大了，由此可知，电梯一定有一方向向上的加速度，但电梯并不一定向上运动，故A错误；电梯减速上升加速度向下，B错误；电梯匀速上升，绳子不可能断，C错误，D正确.3.下列说法中正确的是（）A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态【解析】选B.当加速度竖直向下时,物体处于失重状态;当加速度竖直向上时,物体处于超重状态;当竖直方向加速度为零时,物体既不处于超重状态,也不处于失重状态.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时加速度为零,处于平衡状态,A选项不正确;蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度均竖直向下,都处于失重状态,B选项正确;举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内加速度为零,处于平衡状态,C选项不正确;游泳运动员仰卧在水面静止不动时加速度为零,处于平衡状态,D选项不正确.4.一物体挂在弹簧测力计下端，弹簧测力计上端固定在电梯的天花板上，在下列哪种情况下弹簧测力计的读数最小（）A.电梯匀加速上升，且a=B.电梯匀减速上升，且a=C.电梯匀加速下降，且a=D.电梯匀减速下降，且a=