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(共8张PPT)
第5节　超重与失重
1.实重
物体实际所受的重力称为实重。物体所受的重力不会因为物体运动状态的变化而变化。
2.视重
当物体挂在弹簧测力计下或放在台式测力计上时,弹簧测力计或台式测力计的示数称为视重。
3.超重现象
物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象称为超重现象,即视重
大于实重。
知识点 1 相关概念
知识 清单破
4.失重现象
物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象称为失重现象,即视重
小于实重。
5.完全失重现象
物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象称为完全失重现象,即视重为零。
在完全失重状态下,由重力产生的一切物理现象都会消失,比如物体对支持物无压力、液体
对器壁没有压强、浸在液体中的物体不受浮力等;工作原理与重力有关的仪器也不能正常
使用,比如天平、液体气压计等。
状态 加速度a 视重F与重力mg 的关系 运动情况 举例 受力图
平衡 a=0 F=mg 静止或匀速直线运动
超重 方向向上 F=mg+ma>mg 向上加速或向下减速
知识点 2 超重和失重的分析
状态 加速度a 视重F与重力mg 的关系 运动情况 举例 受力图
失重 方向向下 F=mg-ma完全 失重 方向向下, a=g F=0 自由落体运动、竖直 上抛运动
(1)无论超重、失重,还是完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变而已。
(2)超重、失重现象与物体的运动方向无关,只取决于加速度的方向。
(3)完全失重时,物体的“视重”为零,即对支持物的压力或悬挂物的拉力为零,此时一切与
重力有关的现象都完全消失。
(4)即使物体加速度不在竖直方向上,但只要其加速度在竖直方向上有分量,那么物体就会
处于超重或失重状态。
知识点 3 对超重和失重问题的理解
1.超重时物体重力变大,失重时物体重力变小。 (　 )
由G=mg知,物体的重力大小与超重、失重无关。
2.电梯启动时,电梯里的人一定处于超重状态。 (　 )
电梯向上启动时,电梯里的人处于超重状态;电梯向下启动时,电梯里的人处于失重状态。
3.若将体重计放在电梯中测体重,则电梯向上加速运动时,体重计的示数一定大于人的重
力。 (　 )
4.物体处于超重或失重状态,完全由物体加速度的方向决定,与速度方向无关。 (　 )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。


√
√
讲解分析
1.超重现象的定量分析
人站在具有向上加速度a(向上加速或向下减速)的电梯里的体重计上,以人为研究对象
由牛顿第二定律有:F合=F-mg=ma
即体重计对人的支持力为:F=mg+ma
则人对体重计的压力为:F'=F=mg+ma
因此体重计的示数为:F'=mg+ma>mg
疑难 情境破
疑难 超重、失重问题的分析与计算
2.失重现象的定量分析
人站在具有向下加速度a(向下加速或向上减速)的电梯里的体重计上,以人为研究对象
由牛顿第二定律有:F合=mg-F=ma
即体重计对人的支持力为:F=mg-ma
则人对体重计的压力为:F'=F=mg-ma
因此体重计的示数为:F'=mg-ma3.完全失重
当物体具有向下的加速度且a=g时,则F'=mg-mg=0。第5章　牛顿运动定律
第5节　超重与失重
基础过关练
题组一　超重和失重现象
1.蹦极是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志。运动员从高处跳下,弹性绳被拉展前做自由落体运动,弹性绳被拉展后在弹性绳的缓冲作用下,运动员下落一定高度后速度减为零。在下降的全过程中,下列说法中正确的是 (　　)
A.弹性绳被拉展前运动员处于失重状态,弹性绳被拉展后运动员处于超重状态
B.弹性绳被拉展后运动员先处于失重状态,后处于超重状态
C.弹性绳被拉展后运动员先处于超重状态,后处于失重状态
D.运动员一直处于失重状态
2.下列关于超重、失重现象的描述中,正确的是 (　　)
A.电梯正在减速上升,人在电梯中处于超重状态
B.电梯正在加速下降,人在电梯中处于失重状态
C.举重运动员托举杠铃保持静止,运动员处于超重状态
D.列车在水平轨道上加速行驶,车上的人处于超重状态
题组二　利用图像分析超重和失重现象
3.某人在地面上用体重计称得其体重为490 N。他将体重计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内体重计的示数如图所示,则电梯运行的v-t图像可能是(取电梯向上运动的方向为正) (　　)
题组三　利用牛顿第二定律定量分析超重和失重
4.将一台悬挂式测力计放在电梯中,并在测力计上挂上一重物,当电梯平稳运行时,测力计的示数为1 N;从某时刻起,发现测力计的示数稳定在1.2 N,取g=10 m/s2,则 (　　)
A.重物的质量变为0.12 g
B.电梯可能正在以2 m/s2的加速度加速上升
C.电梯可能正在以2 m/s2的加速度加速下降
D.电梯已经停在顶楼
能力提升练
题组一　超重与失重现象
1.一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重,一个可乘10多个人的环形座舱套在竖直柱子上由升降机先送上几十米的高处,然后让座舱自由落下,落到一定位置,制动系统启动,到地面时刚好停下,则下落过程中座舱 (　　)
A.一直处于失重状态
B.先失重后超重
C.一直处于超重状态
D.先超重后失重
2.随着超级高楼越来越多,高速电梯对于人们的日常生活越来越重要。某人乘坐高速电梯从大厦1楼到110楼,设此过程中人随电梯一起先做加速直线运动,再做匀速运动,最后做减速直线运动到停止。则 (　　)
A.人在电梯中一直处于超重状态
B.人在电梯中一直处于失重状态
C.人在减速上升过程中,人对电梯底板的压力小于人自身的重力
D.人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,则人对电梯的压力小于其重力
3.某次直升式电梯由静止从低处到高处时,记录电梯启动过程中牵引绳索对电梯的牵引力随时间变化的图像如图所示,已知电梯与乘客总质量为m,重力加速度为g,下列说法正确的是 (　　)
A.0~t1电梯速度先增大后减小,先超重再失重
B.t1~t2电梯匀速上升,既不超重也不失重
C.t2~t3电梯速度继续增大,处于超重状态
D.t3以后电梯保持静止,既不超重也不失重
4.(多选题)为了节能,商场安装了如图所示节能电动扶梯,无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先加速,再匀速运转,一位顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,则下列说法中正确的是 (　　)
A.扶梯加速时,扶梯对顾客的摩擦力方向为水平向左
B.扶梯加速时,扶梯对顾客的支持力大小大于顾客的重力大小
C.扶梯对顾客作用力的方向先向右上方,再竖直向上
D.顾客一直受到三个力的作用
题组二　利用图像分析超重和失重现象
5.(多选题)图甲是某人站在力传感器上做下蹲—起跳动作的示意图,中间的“·”表示人的重心。图乙是根据传感器画出的F-t图像。两图中a~g各点一一对应,其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g=10 m/s2。则下列说法中正确的是 (　　)
A.此人的质量约为70 kg
B.此人重心在b点时处于失重状态
C.此人重心在d点时的加速度方向向下
D.在a、b、d三点中,此人重心在d点时加速度最大
6.一质量为60 kg的人站在观光电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是(g取10 m/s2) (　　)
A.在5~10 s内,该人对电梯底板的压力等于500 N
B.在0~5 s内,观光电梯在加速上升,该人所受的支持力为624 N,处于超重状态
C.在10~20 s内,该人所受的支持力为490 N,处于失重状态
D.在20~25 s内,该人所受的支持力为490 N,处于超重状态
7.(多选题)在学习了超重失重后,一同学用手机软件测量乘电梯下楼过程中的加速度,得到如图所示的图线。已知t=0时电梯处于静止状态,则下列说法正确的是　 (　　)
A.t=5 s时电梯内的乘客处于超重状态
B.t=17 s时电梯内的乘客处于超重状态
C.9~16 s时间内电梯匀速运动
D.电梯下行的最大速度大于2.5 m/s
8.在蹦床运动过程中,用力传感器测出弹簧床对运动员的弹力F,下图是绘制的F随时间t的变化图像,不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是 (　　)
A.运动员的质量为40 kg
B.运动员在3.6 s~4.8 s内处于超重状态
C.运动员的最大加速度大小为50 m/s2
D.运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2 m
题组三　利用牛顿第二定律定量分析超重和失重
9.某人站在沿竖直方向运动的电梯内,他受到电梯的支持力为所受重力的,则以下判断正确的是(g=10 m/s2) (　　)
A.电梯加速度大小为9 m/s2,人处于超重状态
B.电梯加速度大小为1 m/s2,人处于失重状态
C.电梯加速度大小为1 m/s2,人处于超重状态
D.电梯加速度大小为9 m/s2,人处于失重状态
答案与分层梯度式解析
第5章　牛顿运动定律
第5节　超重与失重
基础过关练
1.B　弹性绳被拉展前运动员做自由落体运动,处于完全失重状态;弹性绳被拉展后的一段时间内,运动员先做加速度减小的加速运动,当拉力大于重力时做加速度增大的减速运动,所以弹性绳被拉展后运动员先处于失重状态,后处于超重状态,故B正确。
2.B　电梯正在减速上升,加速度向下,故电梯中的乘客处于失重状态,故A错误;电梯正在加速下降,加速度向下,故电梯中的乘客处于失重状态,故B正确;举重运动员托举杠铃保持静止,运动员处于平衡状态,故C错误;列车在水平轨道上加速行驶,车上的人的加速度沿水平方向,故人既不处于超重状态也不处于失重状态,故D错误。
3.A　由题图可以看出,t0~t1时间内,视重小于其重力,t1~t2时间内,视重等于其重力,t2~t3时间内,视重大于其重力,则t0~t1时间内,该人具有向下的加速度,t1~t2时间内,该人处于平衡状态,t2~t3时间内,该人具有向上的加速度,所以可能的图像为A。
4.B　物体的质量是物体的固有属性,不随测力计的示数变化而变化,故A错误;测力计的示数稳定在F=1.2 N时,重物处于超重状态,加速度竖直向上,根据牛顿第二定律有F-G=ma,G=mg=1 N,解得a=2 m/s2,故物体可能正在以2 m/s2的加速度加速上升或以2 m/s2的加速度减速下降,故B正确,C、D错误。
能力提升练
1.B　制动前,座舱做自由落体运动,处于失重状态,制动后,座舱向下做减速运动,则座舱处于超重状态,故B正确,A、C、D错误。
2.C　电梯竖直向上做匀加速运动时,电梯的加速度方向向上,人处于超重状态;当电梯向上做匀速直线运动时,电梯没有加速度,处于平衡状态;当电梯向上做减速运动时,电梯的加速度的方向向下,人处于失重状态。故A、B错误。人在减速上升过程中,加速度向下,合力向下,电梯对人的支持力小于人的重力,根据牛顿第三定律可知,人对电梯底板的压力小于人自身的重力,故C正确。人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,加速度始终向上,处于超重状态,则人对电梯的压力大于其重力,故D错误。
3.C　0~t1牵引绳索对电梯的牵引力大于重力,则电梯的加速度向上,速度增加,电梯处于超重状态,选项A错误;t1~t2牵引绳索对电梯的牵引力大于重力且保持不变,则电梯匀加速上升,电梯处于超重状态,选项B错误;t2~t3牵引绳索对电梯的牵引力仍大于重力,电梯加速度向上,则速度继续增大,处于超重状态,选项C正确;t3以后牵引绳索对电梯的牵引力等于重力,电梯保持匀速运动,既不超重也不失重,选项D错误。
4.BC　扶梯加速时,顾客加速度斜向右上方,合力斜向右上方,因而顾客受到的摩擦力水平向右,扶梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上方,扶梯对顾客的支持力大小大于顾客的重力大小;在匀速运动的过程中,顾客处于平衡状态,只受重力和支持力,顾客与扶梯间的摩擦力等于零,扶梯对顾客作用力的方向竖直向上。所以扶梯对顾客作用力的方向先指向右上方,再竖直向上,顾客先受到三个力的作用,后受到两个力的作用。故A、D错误,B、C正确。
5.ABD　题图中a表示人处于静止状态,此时力传感器示数约为700 N,则此人质量约为70 kg,选项A正确;b点对应的力小于人的重力,故人处于失重状态,选项B正确;d点对应的时刻人处于超重状态,加速度方向向上,选项C错误;a点对应的加速度为0,b点对应的加速度大小为 m/s2≈7.1 m/s2,d点对应的加速度大小为 m/s2≈18.6 m/s2,选项D正确。
6.B　在5~10 s内,由图像知电梯匀速运动,该人对电梯底板的压力等于他所受的重力,为600 N,A错误;在0~5 s内,由图像知,加速度为a== m/s2=0.4 m/s2,根据牛顿第二定律得F-mg=ma,解得F=624 N,电梯的加速度方向向上,人处于超重状态,B正确;在10~20 s内,该人匀减速上升,加速度方向向下,处于失重状态,由图像知,此时加速度大小为0.2 m/s2,根据牛顿第二定律得mg-F=ma,解得F=588 N,C错误;在20~25 s内,观光电梯在加速下降,电梯的加速度方向向下,此时人处于失重状态,D错误。
7.BCD　下楼过程对乘客有mg-N=ma,由题图可知,t=5 s时加速度大于零,乘客的重力大于支持力,处于失重状态,9~16 s时间内加速度为零,电梯匀速运动,t=17 s时加速度小于零,电梯内的乘客处于超重状态,故A错误,B、C正确;由题图可知,在t=9 s时,加速度减小为零,此时电梯速度最大,图线与坐标轴所围成面积表示电梯的速度变化,即Δv=1×0.2×21 m/s=4.2 m/s>2.5 m/s,故D正确。故选B、C、D。
8.D　由题可知mg=F1=500 N,所以m=50 kg,故A错误;由图可知,运动员在3.6 s~4.2 s内所受弹力大于重力,加速度方向向上,运动员处于超重状态,在4.2 s~4.8 s内所受弹力小于重力,加速度方向向下,处于失重状态,故B错误;当运动员处于最低点时,加速度最大,根据牛顿第二定律可得am== m/s2=40 m/s2,故C错误;由图可知,运动员离开蹦床在空中运动的时间为t=8.4 s-6.8 s=1.6 s,所以运动员离开蹦床上升的最大高度为h=g=3.2 m,故D正确。
9.B　电梯对人的支持力N=mg,根据牛顿第二定律得:mg-N=ma,解得人的加速度a=0.1g=1 m/s2,方向竖直向下,人处于失重状态,故选B。

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