第四章第6节超重和失重（原卷版）

第四章第6节超重和失重——精剖细解预习讲义学问点回忆：超重和失重学校物理并未学习这局部学问。首先学校物理只学习了变速运动的学问，仅要求同学能够把握一些简洁的变速运动类型，也不涉及运动过程的受力分析和运动分析。其次学校物理并没有学习牛顿其次定律，对物理过程的定量计算并没有太高要求，更多的是要求同学会定性分析即可。学问点1：超重和失重1、超重、失重和完全失重类型定义产生条件超重物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕大于物体所受重力的现象。物体具有向上的加速度。失重物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕小于物体所受重力的现象。物体具有向下的加速度。完全失重物体对支持物的压力〔或对竖直悬挂物的拉力〕等于零的现象称为完全失重现象。物体的加速度a＝g，方向竖直向下。2、实重和视重实重：物体实际所受的重力。视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。视重大于实重为超重；视重小于实重为失重；视重为0为完全失重。3、对超重和失重的理解发生超重和失重时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕变大或变小了。超重、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变化而已。物体发生超重和失重时的运动状态：类型受力分析加速度方向视重运动状态超重在竖直方向上有Fmg=ma那么F=mg+ma>mg向上F=mg+ma物体可能是向上加速运动或向下减速运动。失重在竖直方向上有mgF=ma,那么F=mgma<mg向下F=mgma物体可能是向下加速运动或向上减速运动。完全失重F=0，加速度a=g竖直向下F=0宇宙飞船等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有重量，物体就会消失超重或失重状态。物体处于超重状态还是失重状态只取决于加速度的方向，与速度没有关系。在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消逝，如天平失效等。4、超重和失重的推断方法速度变化角度物体向上加速或向下减速时为超重；物体向下加速或向上减速时为失重。加速度的角度物体具有向上的加速度时为超重；具有向下的加速度时为失重。受力的角度物体受到向上的拉力〔或支持力〕大于重力时为超重；物体受到向上的拉力〔或支持力〕小于重力时处于失重状态。超重和失重的概念1．一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g，g为重力加速度。人对电梯底部的压力大小为〔〕A．mgB．2mgC．mgD．mg2．某试验小组的同学为了模拟卫星的放射，自制了一个小，小升空后的图像如下图。假设空气的阻力以及小的推力大小恒定不变，末推力消逝，重力加速度取。以下说法正确的选项是〔〕A．第末小到达最高点B．与的平均速度之比为2：3C．小上升的最大高度为D．小在内处于超重状态3．港珠澳大桥工程的技术及设备规模制造了多项世界纪录，被誉为“超级大国的超级工程〞。建筑大桥过程中最困难的莫过于沉管隧道的沉放和精确安装，每节沉管隧道质量约8万吨，超过了一台中型航母的质量。假设将该沉管在向下沉放过程中看成是减速运动，关于此过程，以下说法正确的选项是〔〕A．沉管所受的合外力为0B．沉管所受合外力不为0，且方向向下C．该沉管处于超重状态D．该沉管处于失重状态电梯中的超重和失重现象分析4．在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如下图，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，那么升降机运动状况是〔〕A．以的加速度加速下降B．以的加速度减速上升C．以的加速度加速上升D．以的加速度减速下降5．如下图，质量为m的人站在倾斜的电梯上随电梯一起斜向上运动，电梯斜面的倾角为θ，重力加速度大小为g，以下说法正确的选项是〔〕A．假设电梯匀速运动，那么人相对电梯斜面有向上运动的趋势B．假设电梯带动人一起斜向上加速运动，那么人处于失重状态C．假设电梯带动人一起匀速运动，那么人处于完全失重状态D．假设电梯匀速运动，那么电梯斜面对人的作用力大小为mg6．目前大局部都内置了加速度传感器，某同学在电梯内利用测量电梯运行时的加速度，得到图1所示的图线，经计算机处理后将图线简化为图2所示的图像。该同学的质量为60kg，时电梯处于静止状态，规定竖直向上为正方向，那么以下说法正确的选项是〔〕〔〕A．时电梯开头向下运动B．4~9s内该同学先处于超重状态，后处于失重状态D．整个过程中，该同学受到的最大支持力为630N依据超重或失重推断物体的运动状态7．以下关于超重和失重的说法正确的选项是〔〕A．游泳高手可以静躺在水面上，那时的人处于完全失重状态B．跳水运发动在入水前处于失重状态，入水后短时间内处于超重状态C．飞船利用放射后，上升过程中处于超重状态，返回地面过程中处于失重状态D．给物块一个初速度沿斜面上滑，上滑的过程中物块处于超重状态，到最高点后下滑，下滑的过程中物块处于失重状态8．如下图，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，在电梯静止时轻质弹簧的伸长量等于电梯运动时伸长量的五分之四、，由此可推断〔〕A．电梯可能加速上升，加速度大小为B．电梯可能减速上升，加速度大小为C．电梯可能加速下降，加速度大小为D．电梯可能减速下降，加速度大小为9．某同学站在力传感器上做下蹲、起立动作，如下图是力传感器的压力F随时间t变化的图线，取g=10m/s2，那么由图线可知该同学〔〕A．在1.0~2.0s内完成了一次下蹲、起立的动作B．起立动作过程的最大加速度约为4m/s2C．在5.4~5.8s内做起立动作，加速度先减小后增大，处于失重状态完全失重10．2020年学校金秋体育节运动会上，余飞同学在跳高工程中，以背越式胜利跳过了1.85m，如下图，那么以下说法正确的选项是〔〕A．余飞同学起跳时地面对她的支持力等于她的重力B．余飞同学起跳以后在上升过程中处于超重状态C．余飞同学起跳以后在下降过程中处于失重状态D．余飞同学起跳以后在下降过程中重力消逝了11．同学找了一个用过的易拉罐，在靠近底部的侧面打了一个洞，用手指按住洞，在里面装上水.然后将易拉罐向上抛出，空气阻力不计，那么以下说法正确的选项是〔〕A．在易拉罐上升、下降过程中，洞中射出水的速度都不变B．在易拉罐上升、下降过程中，水不再从洞中射出C．在易拉罐上升过程中，洞中射出水的速度越来越慢D．在易拉罐下降过程中，洞中射出水的速度越来越快12．蹦极是一项特别刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊时的位置，人在从p点下落到最低点c点的过程中，以下说法错误的选项是〔〕A．在pa段做自由落体运动，处于完全失重状态B．在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力，速度先增大后减小，加速度先减小后增大C．在b点速度最大，加速度为零D．在c点，速度为零，处于平衡状态利用Ft图像计算升降机的位移13．图甲是莱芜一中尚清华同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图，图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像，图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。依据图像分析可知〔〕A．尚清华的重力可由b点读出，为300NB．尚清华在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态C．尚清华在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态D．尚清华在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度14．如图甲，在力传感器下端悬挂一钩码。某同学手持该传感器，从站立状态下蹲，再从下蹲状态起立回到站立状态，此过程中手和上身保持相对静止。下蹲过程传感器受到的拉力随时间变化状况如图乙，那么起立过程传感器受到的拉力随时间变化状况可能是〔〕A．B．C．D．15．小红和小明用体重计讨论人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观看到体重计的示数随时间变化的图像如下图。升降电梯从时经受了三个阶段：由静止开头匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。以下说法正确的选项是〔〕A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态B．升降电梯在小明观看的这段时间内向下运动C．小红在内匀速运动的速度为D．小红在内位移为22m多项选择题1．利用传感器和计算机可以讨论力的大小变化状况，试验时让某同学从桌子上跳下，自由下落H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了h。计算机显示该同学受到地面支持力FN随时间变化的图像如下图。依据图像供应的信息，以下推断正确的选项是〔〕A．在0至t2时间内该同学处于失重状态B．在t2至t3时间内该同学处于超重状态C．t3时刻该同学的加速度为零D．在t3至t4时间内该同学的重心连续下降2．我国选手朱雪莹在2020年蹦床世界杯系列赛巴库站女子网上个人决赛中勇敢夺冠。假设将弹簧床等效为竖直轻弹簧，一运发动在一次蹦床过程中从最低点由静止竖直向上运动的过程中〔弹簧始终在弹性限度内〕，其速度–时间图像如下图，其中段为曲线，直线与曲线相切于c点，局部关于对称。该运发动的质量为45kg，等效弹簧的劲度系数为，取，不计空气阻力，那么〔〕A．时弹簧处于原长状态B．时运发动到达最高处C．时弹簧的压缩长度为75cmD．0~0.3s内运发动处于失重状态3．如下图，甲乙两乘客质量相同，甲乘坐台阶式自动扶梯上楼，乙乘坐履带式自动扶梯上楼，两种扶梯倾角相同，启动时加速度相同且不变，在电梯启动的过程中，以下说法正确的选项是〔〕A．扶梯对乙的作用力竖直向上B．甲乘客受到的支持力小于乙乘客受到的支持力C．甲乘客受到的摩擦力小于乙乘客受到的摩擦力D．甲乘客在电梯启动过程中处于超重状态4．小夏同学乘坐竖直升降电梯下楼，其位移x与时间t的图像如下图，其中到时间段图像为直线。那么以下说法正确的选项是〔〕A．时间内，小夏同学处于失重状态B．时间内，小夏同学做加速直线运动C．时间内，小夏同学对电梯的压力大于自身的重力D．时间内，小夏同学对电梯的压力小于电梯对小夏同学的支持力5．如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图像，纵坐标为压力，横坐标为时间。以下说法正确的选项是〔〕A．从a到b的过程中，人的加速度方向向下B．从a到b的过程中，人的重力先减小后增大C．下蹲过程中人始终处于失重状态D．6s内该同学做了1次下蹲—起立的动作6．蹦极是一项特别刺激的体育运动。如下图，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长度位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人从P点下落到最低点c的过程中〔〕A．人在b点时速度最大B．人在ab段做加速度增大的加速运动，处于失重状态C．在bc段绳的拉力大于人的重力，人处于超重状态D．在c点，人的速度为零，处于平衡状态7．如下图，左图为大型游乐设备升降机，右图为其结构简图。升降机由静止开头从a位置自由下落到b位置，再从b位置开头以恒力制动竖直下落到c位置停下。升降机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽视空气阻力，那么〔〕A．升降机从a到b与从b到c过程运动的时间之比为2：1B．升降机从a到b与从b到c过程运动的加速度大小之比为1：2C．从a到b，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的2倍D．从b到c，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的3倍8．如图，某一处于松弛状态的弹性绳，上端拴在O点，下端拴一重物，从O点正下方的A点开头自由下落，至图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，D点是重物所能到达的最低点且到达D点时未超过弹性绳的弹性限度，C点时重物静止悬吊时的平衡位置，不计空气阻力，那么重物在从A点下落的过程中〔〕A．在AB段做自由落体运动，处于完全失重状态B．BC段绳的拉力在增大，重物先失重再超重C．CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态D．D点时重物的速度为零，处于平衡状态9．某同学用台秤讨论在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为500N，