版步步高高中物理教科版必修一教师用书第三章 牛顿运动定律 6 Word版含答案Word文档下载推荐.docx

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2．失重：

由mg－F＝ma可得F＝mg－ma，即拉力小于重力．失重“ma”，加速度a越大，失重越多．

3．完全失重：

由mg－F＝ma和a＝g联立解得F＝0，即拉力为0，失重“mg”．

判断下列说法的正误．

（1）超重就是物体受到的重力增加了．（×

）

（2）物体处于完全失重时，物体的重力就消失了．（×

（3）物体处于超重时，物体一定在上升．（×

（4）物体处于失重时，物体可能在上升．（√）

（5）物体做竖直上抛运动时，处于超重状态．（×

一、超重和失重

如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动．

图1

（1）电梯启动瞬间加速度方向向哪？

人受到的支持力比其重力大还是小？

电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？

（2）电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？

答案　

（1）电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；

电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力．

（2）减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力．

1．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”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．

当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了．

2．判断物体超重与失重的方法

（1）从受力的角度判断：

超重：

物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力，即视重大于实重．

失重：

物体所受向上的拉力（或支持力）小于重力，即视重小于实重．

完全失重：

物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）为零，即视重为零．

（2）从加速度的角度判断：

①当物体的加速度方向向上（或竖直分量向上）时，处于超重状态．

根据牛顿第二定律：

N－mg＝ma，此时N>

mg，即处于超重状态．

②当物体的加速度方向向下（或竖直分量向下）时，处于失重状态．

mg－N＝ma，此时N<

mg，即处于失重状态．

③当物体的加速度为g时，处于完全失重状态，根据牛顿第二定律：

mg－N＝ma，此时a＝g，即N＝0.

例1　下列关于超重和失重的说法正确的是（　　）

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

答案　B

解析　从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；

从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上．A、C、D中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重状态．

1．物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了．

2．发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度变化、大小均无关．

3．完全失重状态的说明：

在完全失重的状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液体柱不再产生向下的压强等．靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用（如天平、液体气压计等）．

例2　（多选）某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一个弹簧测力计，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码．弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图2所示．则下列分析正确的是（　　）

图2

A．从t1到t2，钩码处于失重状态

B．从t3到t4，钩码处于超重状态

C．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在3楼

D．电梯可能开始在3楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼

答案　ABD

解析　从t1到t2，由题图可知钩码对传感器的拉力小于钩码的重力，钩码处于失重状态，加速度向下，电梯向下加速运动或向上减速运动，选项A正确；

从t3到t4，由题图可知钩码对传感器的拉力大于钩码的重力，钩码处于超重状态，加速度向上，电梯向下减速运动或向上加速运动，选项B正确；

综合得出，选项C错误，选项D正确．

针对训练　如图3所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是（　　）

图3

A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零

B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力

C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力

D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力

答案　A

解析　据题意，降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；

降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：

T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>

mg，故D错误．

二、超、失重的比较及有关计算

特征状态

加速度

视重（F）与重力关系

运动情况

受力示意图

平衡

a＝0

由F－mg＝0得F＝mg

静止或匀速直线运动

超重

向上

由F－mg＝ma得

F＝m（g＋a）>

mg

向上加速或向下减速

失重

向下

由mg－F＝ma得

F＝m（g－a）<

向下加速或向上减速

完全失重

a＝g

由mg－F＝ma得F＝0

自由落体运动，抛体运动

例3　（多选）在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是（　　）

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

答案　BC

解析　若a＝0.8g，方向竖直向上，由牛顿第二定律有F－mg＝ma得F＝1.8mg，其中F为人的视重，即人此时处于超重状态，A、D错误．若a＝0.2g，方向竖直向下，根据牛顿第二定律有mg－F′＝ma，得F′＝0.8mg，人的视重比实际重力小×

100%＝20%，B、C正确．

1．（对超重和失重现象的理解）在田径运动会跳高比赛中，小明成功跳过了1.7m的高度．若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A．小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力

B．小明起跳以后在上升过程中处于超重状态

C．小明下降过程处于失重状态

D．小明起跳以后在下降过程中重力消失了

答案　C

解析　小明起跳的初始阶段加速度的方向向上，所以地面对他的支持力大于他的重力，故A错误；

起跳以后在上升过程，只受重力的作用，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，故B错误；

起跳以后在下降过程，也是只受重力的作用，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，故C正确；

小明起跳以后在下降过程中处于完全失重状态，重力提供向下的加速度，没有消失，故D错误．

2．（超、失重现象的分析）（多选）在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图4所示，在这段时间内下列说法正确的是（　　）

图4

A．晓敏同学所受的重力变小了

B．晓敏对体重计的压力小于晓敏的重力

C．电梯一定在竖直向下运动

D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下

答案　BD

解析　晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A错误，B正确；

人处于失重状态，加速度向下，可能向上减速运动，也可能向下加速运动，故C错误；

以竖直向下为正方向，有：

mg－F＝ma，即50g－40g＝50a，解得a＝，方向竖直向下，故D正确．

3.（超重和失重问题的分析）如图5所示为一物体随升降机由一楼竖直向上运动到某高层的过程中的v－t图像，则（　　）

图5

A．物体在0～2s处于失重状态

B．物体在2～8s处于超重状态

C．物体在8～10s处于失重状态

D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态

解析　从加速度的角度判断，由题意知0～2s物体的加速度竖直向上，则物体处于超重状态；

2～8s物体的加速度为零，物体处于平衡状态；

8～10s物体的加速度竖直向下，则物体处于失重状态，故C正确．

4.（超重、失重的有关计算）质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图6所示．重力加速度g取10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数．

图6

（1）匀速上升；

（2）以4m/s2的加速度加速上升；

（3）以5m/s2的加速度加速下降．

答案　

（1）600N　

（2）840N　（3）300N

解析　

（1）匀速上升时，由平衡条件得：

N1＝mg＝600N，

由牛顿第三定律得，人对体重计压力为600N，即体重计示数为600N.

（2）加速上升时，由牛顿第二定律得：

N2－mg＝ma1，

N2＝mg＋ma1＝840N

由牛顿第三定律得，人对体重计压力为840N，即体重计示数为840N.

（3）加速下降时，由牛顿第二定律得：

mg－N3＝ma3，

N3＝mg－ma3＝300N，

由牛顿第三定律得，人对体重计压力为300N，即体重计示数为300N.

一、滑块—木板模型

1．模型概述：

一个物体在另一个物体上发生相对滑动，两者之间有相对运动．问题涉及两个物体、多个过程，两物体的运动时间、速度、位移间有一定的关系．

2．常见的两种位移关系

滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；

若滑块和木板向相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度．

3．解题方法

此类问题涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各个运动过程中的加速度（注意两过程的连接处加速度可能突变），找出物体之间的位移（路程）关系或速度关系是解题的突破口．求解中应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度．

典题1　如图7所示，厚度不计的薄板A长l＝5m，质量M＝5kg，放在水平地面上．在A上距右端x＝3m处放一物体B（大小不计），其质量m＝2kg，已知A、B间的动摩擦因数μ1＝0.1，A与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2，原来系统静止．现在板的右端施加一大小恒定的水平力F＝26N，持续作用在A上，将A从B下抽出．g＝10m/s2，求：

图7

（1）A从B下抽出前A、B的加速度各是多大；

（2）B运动多长时间离开A.

答案　

（1）2m/s2　1m/s2　

（2）2s

解析　

（1）对于B：

μ1mg＝maB

解得aB＝1m/s2

对于A：

F－μ1mg－μ2（m＋M）g＝