教科版高中物理必修第一册精品课件 第4章 牛顿运动定律 7 超重与失重.ppt

规律总结求解超重与失重问题的基本思路超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续,解题时应抓住加速度这个关键量。具体方法是:(1)分析物体运动的加速度方向;(2)判断物体处于超重(或失重)状态;(3)分析其受力,利用牛顿第二定律分析和求解。典例剖析【例题2】某人在以a1=0.5m/s2的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m1=90kg的物体。g取10m/s2。(1)求此人在地面上最多可举起多少千克的物体。(2)若此人在匀加速上升的升降机中最多能举起m2=40kg的物体,求此升降机上升的加速度大小。?解析(1)以物体为研究对象,对物体进行受力分析及运动状态分析,如图甲所示,设人的最大“举力”为F由牛顿第二定律得m1g-F=m1a1所以F=m1(g-a1)=855N当此人在地面上举物体时,设最多可举起质量为m0的物体则有m0g-F=0所以m0=85.5kg。(2)此人在匀加速上升的升降机中最多能举起m2=40kg的物体,此时升降机处于超重状态,对物体进行受力分析和运动情况分析,如图乙所示由牛顿第二定律得F-m2g=m2a2所以=11.375m/s2即升降机加速上升的加速度大小为11.375m/s2。答案(1)85.5kg(2)11.375m/s2方法技巧(1)在不同环境中这个最大“举力”是恒定不变的,即他在以不同的加速度运动的升降机中最大的“举力”恒定。若以物体为研究对象对其进行受力分析,根据人举起的不同质量的物体,可推知物体所处的运动状态;反过来根据物体的运动状态,在最大“举力”相同时也可以推知举起物体的质量。(2)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会消失,比如物体对桌面无压力、浸在水中的物体不受浮力、液体对容器壁没有压强等。靠重力才能使用的仪器也不能使用,如天平、液体气压计等。对点演练2.如图所示,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,电梯中有质量为40kg的乘客,在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时的四分之三,已知重力加速度g取10m/s2,由此可判断此时()A.电梯可能加速下降,加速度大小为5m/s2B.电梯可能减速上升,加速度大小为2.5m/s2C.乘客处于超重状态D.乘客对电梯地板的压力为400NB解析当电梯静止不动时,小球受力平衡,有mg=kx,电梯运行时,弹簧的伸长量比电梯静止时小,说明弹力变小了,由牛顿第二定律有mg-kx=ma,化简可得,加速度大小为a=g=2.5m/s2,方向竖直向下,所以电梯可能加速下降或减速上升,乘客处于失重状态,B正确,A、C错误;对乘客受力分析,由牛顿第二定律得mg-N=ma,可得电梯地板对乘客的支持力大小为N=mg-ma=400N-100N=300N,由牛顿第三定律知,乘客对电梯地板的压力为300N,D错误。即学即用检测与提升12341.(完全失重现象)2021年12月9日,我国航天员进行太空授课,乒乓球浮力消失实验是其中的一个实验。甲图是地面教室中的乒乓球浮在水面上,乙图是空间站中的乒乓球停在水中的任意位置,则乒乓球浮力消失的原因是空间站中()A.水处于完全失重状态B.水的密度变小了C.乒乓球的质量变大了D.乒乓球的重力变大了A1234解析在空间站中的水和乒乓球处于完全失重状态,水是没有浮力的,因此在水中的乒乓球并不会因浮力而上升,而是继续停在水中,故A正确;完全失重时水的密度不变,乒乓球的质量不变,乒乓球的重力不变,故B、C、D错误。12342.(超重、失重现象的分析)如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况中,体重计的示数最大的是()A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0m/s2B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0m/s2C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5m/s2D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5m/s2B1234解析当电梯匀减速上升或匀加速下降时,电梯处于失重状态,设人受到体重计的支持力为N,体重计示数大小即为人对体重计的压力N。由牛顿运动定律可得mg-N=ma,N=N=m(g-a);当电梯匀加速上升或匀减速下降时,电梯处于超重状态,设人受到体重计的支持力为N1,人对体重计的压力N1。由牛顿运动定律可得N1-mg=ma,N1=N1=m(g+a)。代入数据可得B正确。12343.(超重、失重现象的图像问题)(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力为10N的钩码。弹簧