推荐高一物理力学专题提升专题10超重与失重现象Word下载.docx

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物体对支持我的压力（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：

物体对支持我的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象

物体的加速度a=g，且加速度方向向下。

2、对超重、视重的理解

（1）不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重“改变

（2）物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而在于物体具

有向上的加速度还是向下的加速度，这也是判断物体超重或失重的根本所在。

加速度情况

超重或失重

视重F

a=0

不超重、不失重

F=mg

a的方向向上

超重

F=m（g+a）

a的方向向下

失重

F=m（g-a）

a=g,竖直向下

完全 

F=0

【典例精讲】

通过运动分析物体处于超重还是失重，并判断压力或拉力的大小

典例1一质量为m的人站在电梯中，电梯减速上升，加速大小为

g，g为重力加速度．人对电梯底部的压力为（）

A．

mgB．2mgC．mgD．

mg

【答案】A

【解析】由于电梯减速上升，故加速度向下，对人受力分析，受到重力mg，地板支持力FN，

由牛顿第二定律：

mg－FN＝ma，即：

mg－FN＝

mg，解得：

FN＝

mg，根据牛顿第三定律，则人对电梯底部的压力为

mg，A正确．

典例2一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75m的高处，然后让座舱自由落下．落到离地面30m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下．若座舱中某人用手托着m＝5kg的铅球，g取10m/s2，试求：

（1）从开始下落到最后着地经历的总时间．

（2）当座舱落到离地面35m的位置时，手对球的支持力是多大？

（3）当座舱落到离地面15m的位置时，球对手的压力是多大？

【答案】

（1）5s

（2）0（3）125N

典例3一个质量是50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为mA＝5kg的物体A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40N，如下图所示，g取10m/s2，求此时人对地板的压力．

【答案】400N，方向竖直向下

典例4某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验，实验装置如图甲所示．将一电子健康秤置于水平的扶梯台阶上，实验员站在健康秤上相对健康秤静止．使电动扶梯由静止开始斜向上运动，整个运动过程可分为三个阶段，先加速、再匀速、最终减速停下．已知电动扶梯与水平方向夹角为37°

.重力加速度g取10m/s2，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8.某次测量的三个阶段中电子健康秤的示数F随时间t的变化关系，如图乙所示．

（1）画出加速过程中实验员的受力示意图；

（2）求该次测量中实验员的质量m；

（3）求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2.

（1）

（2）60kg（3）0.56m/s20.42m/s2

【解析】

（1）加速过程，加速度斜向右上方，分解后，既有水平向右的加速度，所以水平方向要有水平

a′＝

m/s2≈0.42m/s2

典例5在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图象如图所示．试由此图回答问题：

（g取10m/s2）

（1）该物体的重力是多少？

电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？

（2）算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？

（1）30N不变

（2）6.67m/s26.67m/s2

【总结提升】

1、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分量，物体就会出现超重或失重状态.当方向竖直向上有分量时，物体处于超重状态；

当竖直方向向下有时，物体处于失重状态。

2、尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态。

3、超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了。

在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生变化

4、在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等

【专练提升】

1.质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如下图所示．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

（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．

（1）600N

（2）840N（3）300N

2质量为50kg的人站在升降机内的体重计上．若升降机由静止上升的过程中，体重计的示数F随时间t的变化关系如图所示，g取10m/s2.

（1）求0－10s内升降机的加速度大小；

（2）求20s时间内人上升的高度大小．

（1）4m/s2

（2）600m

3小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示．设小星的质量为50kg，g取10m/s2.求下列情况中台秤的示数．

（1）当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速上升；

（2）当电梯以a＝2m/s2的加速度匀减速上升；

（3）当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速下降；

（4）当电梯以a＝2m/s2的加速度匀减速下降；

（1）600N

（2）400N（3）400N（4）600N

（1）匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图所示．选向上为正方向．根据牛顿第二定律：

FN1－mg＝ma

得：

FN1＝mg＋ma＝50×

（10＋2）N＝600N

由牛顿第三定律得，台秤的示数为600N.

（2）匀减速上升时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图所示．选向下为正方向

根据牛顿第二定律：

mg－FN2＝ma

FN2＝mg－ma＝50×

（10－2）N＝400N

由牛顿第三定律得，台秤的示数为400N

（3）匀加速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图所示，选向下为正方

4小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象．他在地面上用台秤称得其体重为500N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图象如图所示，g取10m/s2.求：

（1）小明在0～2s内加速度a1的大小，并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态；

（2）在10～11s内，台秤的示数F3；

（3）小明运动的总位移x.

（1）1m/s2失重

（2）600N（3）19m

5如图所示，一细绳跨过装在天花板上的滑轮，细绳的一端悬挂一质量为M的物体，另一端悬挂一载人的梯子，人的质量为m，系统处于平衡状态．不计摩擦及滑轮与细绳的质量，要使天花板受滑轮的作用力为零，人应如何运动？

【答案】人应以a＝

g的加速度向下加速运动

【解析】要使天花板受力为零，须使细绳中的拉力为零，物体M应做自由落体运动，故梯子应以加速度g向上匀加速运动，人对梯子的作用力向上，人应向下加速运动．

最初人梯系统处于平衡状态，即Mg＝mg＋m梯g

设人与梯子之间的相互作用力为F，人向下的加速度为a，对梯子运用牛顿第二定律

F－m梯g＝m梯g

对人运用牛顿第二定律F＋mg＝ma

解得：

a＝

g

故人应以a＝

g的加速度向下加速运动，才能使天花板受力为零

6在一种体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施中，用电梯把乘有十多人的座舱，送到76m高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面28m时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某人手中托着质量为5kg的铅球进行这个游戏，g取10m/s2，问：

（1）当座舱落到离地面高度为40m的位置时，铅球对手的作用力多大？

（2）当座舱落到离地面高度为15m的位置时，手要用多大的力才能把铅球托住？

（1）0

（2）135.7N