超失重和链接体问题.docx
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超失重和链接体问题
§4.3牛顿第二定律的应用――超重失重
1.超重：
当物体具有 的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象。
2.失重：
物体具有 的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象。
3.完全失重：
物体以加速度a＝g向 竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于 的现象。
4.思考：
①超重是不是物体重力增加？
失重是不是物体重力减小？
②在完全失重的系统中，哪些测量仪器不能使用？
【典型例题】
例1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。
当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N，则可能是（ ）
A.电梯加速向上运动B.电梯减速向上运动
C.电梯加速向下运动D.电梯减速向下运动
例2.在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，站在磅秤上，则此人称得自己的“重量”为（ ）
A.maB.m（a+g） C.m（g－a） D.mg
例3.如图所示，一根细线一端固定在容器的底部，另一端
系一木球，木球浸没在水中，整个装置在台秤上，现将细
线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），则台秤上
的示数（ ）
A.增大B.减小C.不变D.无法确定
【针对训练】
1.下列说法正确的是（ ）
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
2.升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（ ）
A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度减速上升
C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降
3.人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐减小时，以下说法正确的是（ ）
A.人对底板的压力小于人所受重力B.人对底板的压力大于人所受重力
C.人所受重力将减小D.人所受重力保持不变
4.下列说法中正确的是（ ）
A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象
B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象
C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失
D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不变
5.质量为600kg的电梯，以3m/s2的加速度匀加速上升，然后匀速上升，最后以3m/s2的加速度匀减速上升，电梯在上升过程中受到的阻力都是400N，则在三种情况下，拉电梯的钢绳受的拉力分别是 、 和 。
6.如图所示，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）g
B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g
C.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g
D.M对地面压力始终等于（M+m）g
【能力训练】
1.如图，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧测力计。
将挂有质量为M的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上，某人手提甲的提环，
向下做加速度a＝0.25g的匀减速运动，则下列说法正确的是（ ）
A.甲的示数为1.25（M+m）gB.甲的示数为0.75（M+m）g
C.乙的示数为1.25MgD.乙的示数为0.75Mg
2.一个容器装了一定量的水，容器中有空气，把这个容器带到绕地球运转的宇宙飞船中，则容器中的空气和水的形状应如图中的（ ）
AB CD
3.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为
M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，
竿对“底人”的压力大小为（ ）
A.（M+m）gB.（M+m）g－ma
C.（M+m）g+maD.（M－m）g
4.如图所示，A、B两个带异种电荷的小球，分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上，静止时，木盒对地的压力为FN，细线对B的拉力为F，若将系B的细绳断开，下列说法中正确的是（ ）
A.刚断开时，木盒对地压力仍为FN
B.刚断开时，木盒对地压力为（FN+F）
C.刚断开时，木盒对地压力为（FN－F）
D.在B上升过程中，木盒对地压力逐渐变大
5.如图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）
和总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂
于O点。
当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉
力F的大小为（ ）
A.F＝mgB.mg＜F＜（M+m）g
C.F=（M+m）gD.F＞（M+m）g
6.一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。
他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。
在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。
但由于0－3.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g取10m/s2。
（1）电梯在0－3.0s时间段内台秤的示数应该是多少？
（2）根据测量的数据计算该楼房每一层的平均高度。
时间/s
台秤示数/kg
电梯启动前
5.0
0－3.0
3.0－13.0
5.0
13.0－19.0
4.6
19.0以后
5.0
7.在电梯中用磅秤称质量为m的物体，电梯下降过程中的v－t图像如图所示，填写下列各段时间内秤的示数：
（1）0－t1 ；
（2）t1－t2 ；（3）t2－t3 。
8.一个人蹲在台秤上，试分析：
在人突然站起的过程中，台秤的示数如何变化？
9.某人在以a＝2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起m1＝80kg的物体，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？
若此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，则此高速电梯的加速度多大？
（g取10m/s2）
10.一条轻绳最多能拉着质量为3m的物体以加速度a匀加速下降；它又最多能拉着质量为m的物体以加速度a匀减速下降，绳子则最多能拉着质量为多大的物体匀速上升
§4.4 牛顿第二定律的应用――― 连接体问题
【自主学习】
一、连接体与隔离体
两个或两个以上物体相连接组成的物体系统，称为 。
如果把其中某个物体隔离出来，该物体即为 。
二、外力和内力
如果以物体系为研究对象，受到系统之外的作用力，这些力是系统受到的 力，而系统内各物体间的相互作用力为 。
应用牛顿第二定律列方程不考虑 力。
如果把物体隔离出来作为研究对象，则这些内力将转换为隔离体的 力。
三、连接体问题的分析方法
1.整体法：
连接体中的各物体如果 ，求加速度时可以把连接体作为一个整体。
运用 列方程求解。
2.隔离法：
如果要求连接体间的相互作用力，必须隔离其中一个物体，对该物体应用 求解，此法称为隔离法。
3.整体法与隔离法是相对统一，相辅相成的。
本来单用隔离法就可以解决的连接体问题，但如果这两种方法交叉使用，则处理问题就更加方便。
如当系统中各物体有相同的加速度，求系统中某两物体间的相互作用力时，往往是先用 法求出 ，再用 法求 。
【典型例题】
例1.两个物体A和B，质量分别为m1和m2，互相接触放在光滑水平面上，如图所示，对物体A施以水平的推力F，则物体A对物体
B的作用力等于（ ）
A.
B.
C.FD.
扩展：
1.若m1与m2与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为μ则对B作用力等于 。
2.如图所示，倾角为
的斜面上放两物体m1和m2，用与斜面
平行的力F推m1，使两物加速上滑，不管斜面是否光滑，两物体
之间的作用力总为 。
例2.如图所示，质量为M的木板可沿倾角为θ的光滑斜面下滑，
木板上站着一个质量为m的人，问
（1）为了保持木板与斜面相
对静止，计算人运动的加速度？
（2）为了保持人与斜面相对静止，
木板运动的加速度是多少？
【针对训练】1.如图光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接。
在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动，设A和B的质量分别为mA和mB，当突然撤去外力
F时，A和B的加速度分别为（ ）
A.0、0 B.a、0
C.
、
D.a、
2.如图A、B、C为三个完全相同的物体，当水平力F作用
于B上，三物体可一起匀速运动。
撤去力F后，三物体仍
可一起向前运动，设此时A、B间作用力为f1，B、C间作
用力为f2，则f1和f2的大小为（ ）
A.f1＝f2＝0 B.f1＝0，f2＝F C.f1＝
，f2＝
D.f1＝F，f2＝0
3.如图所示，在前进的车厢的竖直后壁上放一个物体，物体与壁间
的静摩擦因数μ＝0.8，要使物体不致下滑，车厢至少应以多大的
加速度前进？
（g＝10m/s2）
4.如图所示，箱子的质量M＝5.0kg，与水平地面的动摩擦因
数μ＝0.22。
在箱子顶板处系一细线，悬挂一个质量m＝1.0kg
的小球，箱子受到水平恒力F的作用，使小球的悬线偏离竖直
方向θ＝30°角，则F应为多少？
（g＝10m/s2）
【能力训练】1.如图所示，质量分别为M、m的滑块A、B叠放在固定的、
倾角为θ的斜面上，A与斜面间、A与B之间的动摩擦因数
分别为μ1，μ2，当A、B从静止开始以相同的加速度下滑时，
B受到摩擦力（ ）
A.等于零B.方向平行于斜面向上 C.大小为μ1mgcosθD.大小为μ2mgcosθ
2.如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定在框架上，下端固定一个质量为m的小球。
小球上下振动时，框架始终
没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球的加
速度大小为（ ）
A.g B.
C.0 D.
3.如图，用力F拉A、B、C三个物体在光滑水平面上运动，现在中间的B物体上加一个小物体，它和中间的物体一起运动，且原拉力F不变，那么加上物体以后，两段绳中的拉力Fa和Fb的变化情况是（ ）
A.Ta增大B.Tb增大
C.Ta变小D.Tb不变
4.如图所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量
为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，
竿对“底人”的压力大小为（ ）
A.（M+m）g B.（M+m）g－ma C.（M+m）g+ma D.（M－m）g
5.如图，在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计
的薄板，将薄板上放一重物，并用手将重物往下压，然后突
然将手撤去，重物即被弹射出去，则在弹射过程中，（即重
物与弹簧脱离之前），重物的运动情况是（ ）
A.一直加速B.先减速，后加速
C.先加速、后减速D.匀加速
6.如图所示，木块A和B用一轻弹簧相连，竖直放在木块
C上，三者静置于地面，它们的质量之比是1:
2:
3，设所有
接触面都光滑，当沿水平方向抽出木块C的瞬时，A和B
的加速度分别是aA=，aB＝ 。
7.如图所示，一细线的一端固定于倾角为45°的光滑楔形滑块
A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。
当滑块至
少以加速度a＝ 向左运动时，小球对滑块的压力等
于零。
当滑块以a＝2g的加速度向左运动时，线的拉力大小
F＝ 。
8.如图所示，质量分别为m和2m的两物体A、B叠放在一起，放在光滑的水平地面上，已知A、B间的最大摩擦力为A物体重力的μ倍，若用水平力分别作用在A或B上，使A、B保持相对静止做加速运动，则作用于A、B上的最大拉力FA与FB之比为多少？
9.如图所示，质量为80kg的物体放在安装在小车上的水平磅称上，小车沿斜面无摩擦地向下运动，现观察到物体在磅秤上读数只有600N，则斜面的倾角θ为多少？
物体对磅秤的静摩擦力为多少？
10.如图所示，一根轻弹簧上端固定，下端挂一质量为mo的平盘，盘中有一物体，质量为m，当盘静止时，弹簧的长度比自然长度伸长了L。
今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度以内，刚刚松开手时盘对物体的支持力等于多少？
4.阶段检测
（一）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题给出四个选项中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来）
1．根据牛顿运动定律，以下选项中正确的是（ ）
A．人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢内的原来位置
B．人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
C．人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
D．人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方
2．下列关于作用力与反作用力的说法中，正确的有（ ）
A．作用力在前，反作用力在后，从这种意义上讲，作用力是主动作用力，反作用力是被动作用力
B．马拉车，车被马拉动了，说明马拉车的力比车拉马的力大
C．在氢原子中，电子绕着原子核（质子）做圆周运动，而不是原子核（质子）做圆周运动，说明原子核对电子的吸引力比电子对原子核（质子）的吸引力大
D．上述三种说法都是错误的
3．一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的光滑定滑轮，绳的一端系一质量m＝15kg
的重物，重物静止于地面上，有一质量m＇＝10kg的猴子，从绳子的另一端沿绳向上爬，
如图所示，在重物不离地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度（g=10m/s2）（ ）
A．25m/s2B．5m/s2
C．10m/s2D．15m/s2
4．一升降机在箱底装有若干个弹簧，如图所示，设在某次事故中，
升降机吊索在空中断裂，忽略摩擦力，则升降机在从弹簧下
端触地后直到最低点的一段运动过程中（ ）
A．升降机的速度不断减小
B．升降机的加速度不断变大
C．先是弹力做的负功小于重力做的正功，然后是弹力做的负功大于重力做的正功
D．到最低点时，升降机加速度的值一定大于重力加速度的值
5．作用于水平面上某物体的合力F与时间t的关系如图所示，
设力的方向向右为正，则将物体从下列哪个时刻由静
止释放，该物体会始终向左运动（ ）
A．t1时刻B．t2时刻
C．t3时刻D．t4时刻
6．质量为m的三角形木楔A置于倾角为
的固定斜面上，如图所示，它与斜面间的动摩擦因数为
，一水平力F作用在木楔A的竖直面上。
在力F的推动下，木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动，则F的大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．在无风的天气里，雨滴在空中竖直下落，由于受到空气的阻力，最后以某一恒定速度下落，这个恒定的速度通常叫做收尾速度。
设空气阻力与雨滴的速度成正比，下列对雨滴运动的加速度和速度的定性分析正确的是（ ）
①雨滴质量越大，收尾速度越大②雨滴收尾前做加速度减小速度增加的运动
③雨滴收尾速度大小与雨滴质量无关④雨滴收尾前做加速度增加速度也增加的运动
A．①②B．②④C．①④D．②③
8．如图所示，将一个质量为m的物体，放在台秤盘上
一个倾角为
的光滑斜面上，则物体下滑过程中，台秤
的示数与未放m时比较将（ ）
A．增加mgB．减少mg
C．增加mgcos2
D．减少mg2（1＋sin2
）
9．质量为m和M的两个物体用轻绳连接，用一大小不变的拉力F拉M，使两物体在图中所示的AB、BC、CD三段轨道上都做匀加速直线运动，物体在三段轨道上运动时力F都平行于轨道，且动摩擦因数均相同，设在AB、BC、CD上运动时m和M之间的绳上的拉力分别为T1、T2、T3，则它们的大小（ ）
A．T1＝T2＝T3B．T1＞T2＞T3
C．T1＜T2＜T3D．T1＜T2＝T3
10．如图所示，在光滑水平面上，放着两块长度相同，质量分别为M1和M2的木板，在两木板的左端各放一个大小、形状、质量完全相同的物块，开始时，各物均静止，今在两物体上各作用一水平恒力F1、F2，当物块和木块分离时，两木块的速度分别为v1、v2，物体和木板间的动摩擦因数相同，下列说法：
①若F1＝F2，M1＞M2，则v1＞v2；②若F1＝F2，M1＜M2，则v1＞v2；③F1＞F2，M1＝M2，则v1＞v2；④若F1＜F2，M1＝M2，则v1>v2，其中正确的是（ ）
A．①③B．②④
C．①②D．②③
二、填空题（本题共4小题，每小题5分，共20分）
11．如图所示，小车上固定着光滑的斜面，斜面的倾角为
，
小车以恒定的加速度向左运动，有一物体放于斜面上，相对斜
面静止，此时这个物体相对地面的加速度是。
12．某人在一以2.5m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体，在地面上最多能举起kg的物体；若此人在一匀加速上升的电梯中最多能举起40kg物体，则此电梯上升的加速度为m/s2。
（g取10m/s2）
13．质量相等的A、B、C三个球，通过两个相同
的弹簧连接起来，如图所示。
用绳将它们悬挂于O
点。
则当绳OA被剪断的瞬间，A的加速度为，
B的加速度为，C的加速度为。
14．如图所示，小木箱ABCD的质量M＝180g，高L＝0.2m，
其顶部离挡板E的距离h＝0.8m，木箱底部有一质量m＝20g
的小物体P。
在竖直向上的恒力T作用下，木箱向上运动，
为了防止木箱与挡板碰撞后停止运动时小物体与木箱顶部相撞。
则拉力T的取值范围为。
三、计算题（本题共3小题，第15、16题均13分，第17题14分）
15．如图所示，平行于斜面的细绳把小球系在倾角为
的斜面上，为使球在光滑斜面上不发生相对运动，斜面体水平向右运动的加速度不得大于多少？
水平向左的加速度不得大于多少？
16．如图所示，底座A上装有一根直立杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦。
当圆环从底端以某一速度v向上飞起时，圆环的加速度大小为a，底座A不动，求圆环在升起和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？
17．风洞实验室中可产生水平方向的，大小可调节的风力。
现将一套有球的细直杆放入风洞实验室。
小球孔径略大于细杆直径。
如图所示。
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上做匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数。
（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少？
（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
4.阶段测试
（二）
一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题给出四个选项中，至少有一个是正确的，把正确答案全选出来）
1．关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是（ ）
A．物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变
B．物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变
C．物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态
D．物体的运动方向一定与它所受的合力的方向相同
2．下列说法正确的是（ ）
A．运动得越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大
B．小球在做自由落体运动时，惯性不存在了
C．把一个物体竖直向上抛出后，能继续上升，是因为物体仍受到一个向上的推力
D．物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小
3．下列说法中正确的是（ ）
A．一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速运动），这两个力在同一段时间内的冲量一定相同
B．一质点受两个力作用处于平衡状态（静止或匀速运动），这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反
C．在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反
D．在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正负号也不一定相反
4．三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上，它们与桌面间的动摩擦因数都相同。
现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在1和2上，用
F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速运动，令a1、a2、a3分别代表物块
1、2、3的加速度，则（ ）
A．a1＝a2＝a3B．a1＝a2，a2＞a3
C．a1＞a2，a2＜a3D．a1＞a2，a2＞a3
5．如图所示，轻质弹簧上面固定一块质量不计的薄板，竖立在水平面上，在薄板上放一重物，用手将重物向下压缩到一定程度后，突然将手撤去，
则重物将被弹簧弹射出去，则在弹射过程中（重物与弹簧
脱离之前）重物的运动情况是（ ）
A．一直加速运动B．匀加速运动
C．先加速运动后减速运动D．先减速运动后加速运动
6．公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。
一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。
取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t=0，其振动图象如图所示，则（ ）
A．t＝
T时，货物对车厢底板的压力最大
B．t＝
T时，货物对车厢底板的压力最小
C．t＝
T时，货物对车厢底板的压力最大
D．t＝
T时，货物对车厢底板的压力最小
7．物块1、2放在光滑水平面上并用轻质弹簧秤相连，如图所示，今对物块1、2
分别施以方向相反的水平力F1、F2。
且F1大于F2，则弹簧秤的示数（ ）
A．一定等于F1＋F2B．一定等于F1－F2
C．一定大于F2小于F1D．条件不足，无法确定
8．如图所示，光滑水平面上，在拉力F作用下，AB共同以加速度a做匀加速直线运动，
某时刻突然撤去拉力F，此瞬时A和B的加速度为a1和a2，则（ ）
A．a1＝a2＝0a1＝a，a2＝0
C．a1＝
a，a2＝
aD．a1＝a，a2＝－
a
9．物块A1、A2、B1、B2的质量均为m，A1、A2用刚性轻杆连接，B1、B2用轻质弹簧连接，两个装置都放在水平的支托物上，处于平衡状态，如图所示，今突然迅速地撤去支托物，让物块下落，在除去支托物的瞬间，A1、A2受到的合力分别为FA1和FA2，B1、B2受到的合力分别为FB1和FB2，则（ ）
A．FA1＝0，FA2＝2mg，FB1＝0，FB2＝2mg
B．FA1＝mg，FA2＝mg，FB1＝0，FB2＝2mg
C．FA1＝0，FA2＝2mg，FB1＝mg，FB2＝mg
D．FA1＝mg，FA2＝2mg，FB1＝mg，FB2＝mg
10．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力
F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间
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