超重与失重

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1、超重与失重例1、升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘上放一个质量为2kg的物体，当升降机: 以 4m/s 速度匀速上升时，台秤读数是多少？ 以1m/s2的加速度竖直上升时，台秤读数是多少？ 以 1 m/ s 2的加速度减速下降时，台秤的读数是多少？ 注意：台秤的示数是物体对台秤的压力造成的，求压力 提问：同学们思考：求物体对台秤的压力应选谁作为研究对象呢？ 转换研究对象：以物体作为研究对象取向上为正方向(与加速度方向一致)解： 由升降机匀速上升，则a=0N=mg=2X9.8N=19.6N而台秤显示示数即视重为物体对台秤的正压力大小，由牛顿第三定律 视重=19.6N=实重 当升降机以a=1m/s2

2、向上匀加速，由牛顿第二定律：Nmg=maN=m(g+a)=2X (9.8 + 1)=21.6Nmg 当升降机以a=1m/s2减速下降，由牛顿第二定律得Nmg=maN=m(g+ a)=21.6N由牛顿第三定律得：视重N =N=21.6Nmg.1. 视重：物体对水平面的压力或弹簧秤对悬挂物的拉力称为视重2. 实重：物体在某一点的实际重力大小 一、超重现象1、超重：物体对水平面支持物的压力（或悬绳的拉力）大于物体自身所受重力的现象 就是超重现象注意：超重现象并不是说物体的重力变大，而是对水平面支持物的压力（或对悬 绳的拉力）变大，即视重变大，但重力在地球同一地点是不变的2、超重产生条件：当物体具有竖

3、直向上的加速度或竖直向上的加速度分量时，即加速 上升或减速下降时举例：飞机起飞或降落时二、失重现象例 2 、升降机地板上放一个弹簧或台秤，秤盘上有一质量为 m 的物体当台秤随升降机加速下降或减速上升，加速度竖直向下为a.解：取向下为正方向（沿a方向）F =mg N=ma合N=m（ga）由牛顿第三定律视重N =N=m（ga）mg1、失重：当物体有向下的加速度或向下的加速度分量时，物体对支持物的压力或 对悬绳的拉力小于物体所受重力，这种现象叫做失重现象.注意：失重并不是物体的重力变小，而是物体对水平支持物的压力或对悬绳拉力 小于物体所受重力.2、产生失重条件：当物体具有竖直向下的加速度或向下的加速

4、度分量时，即加速 下降或减速上升的过程，发生失重现象.3、完全失重：当物体有向下的加速度且a=g时，物体对支持物的压力或对悬绳的 压力为 0，产生完全失重现象.注意：发生完全失重现象，并不是物体重力完全消失，物体所受重力仍不变，只 是重力完全提供向下的重力加速度g对外表现出来视重为0.思考与演示：找一个用过的饮料瓶，向瓶中装满水，向壁的一端侧壁上钻几个小 孔，则水会喷射出来，这是由于水的重力产生的压强对瓶壁的作用，使水喷射出 来.如果松开拿瓶的手，让瓶自由下落，平抛、斜抛，这时可以看到水立即停止喷 出，这是由于正在自由下落的水的重力完全提供向下的重力加速度g,使水处于完全失 重状态，水层之间不

5、再存在压力，故水不会从孔中流出.在完全失重状态下，单摆停摆、天平测质量、液体浮力消失，液柱不再产生压强 (水银气压计失效).1、质量为60 kg的人站在升降机的体重计上，如图(a)所示，当升降机做下列各种运 动时，体重计读数是多少？(g取10 m/s2)(1) 升降机匀速上升.升降机以4 m/s2的加速度加速上升.(3) 升降机以5 m/s2的加速度加速下降.(4) 升降机以重力加速度g加速下降.解析：以人为研究对象进行受力分析，如图(b)所示，由牛顿第三定律可知，人受到的 支持力跟人对体重计的压力大小相等，所以体重计的读数即为支持力的大小，人只受 重力和支持力.L(b)解：(1)匀速上升时，

6、a=0,则 Fmg=O，故 F=mg=600N.加速上升时，取向上为正方向，则Fmg=ma,故F=mg+ma=60 X 10 N+60X4 N=840N.(3) 加速下降时，取向下为正方向，则mgF二ma,故F=mg ma=(60X 1060X 5)N=300N.(4) a=g向下时，取向下为正方向，则mgF二ma,故F=0(完全失重).答案： (1)600 N (2)840 N (3)300 N(4)02、游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉.下 列描述正确的是( )A. 当升降机加速上升时，游客处在失重状态B. 当升降机减速下降时，游客处在超重状态C. 当升

7、降机减速上升时，游客处在失重状态D. 当升降机加速下降时，游客处在超重状态解析：超重与失重并不是物体的重力发生了变化，而是物体对支持物的压力比重力大 或者小的现象.加速度竖直向上时，物体超重，加速度竖直向下时，物体失重，由此 可知， B、C 正确.答案： BC3、“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳由高空P点自由下落，图中 a点是弹性绳的原长位置，c点是人所到达的最低点，b点是人静止悬吊着时的平衡位 置，人在从P点落下到最低点c的过程中()A. 人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态B. 在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C. 在be段绳的拉力小于人的重力，人处于失重

8、状态D. 在e点，人的速度为零，其加速度为零解析：根据题中所提供的信息，把物理情景转化为一种物理模型分析人的运动过程，结合超、失重问题来处理人从P点到e点的过程中，Pa段做自由落体运动，加 速度为g，方向竖直向下；ab段做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向向下；be 段做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向向上，故A、B正确.答案：AB 4、一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为対g为重力加速 度人对电梯底部的压力大小为（ ）ACmgB2mgD.孰解析：人在电梯中受重力和电梯对他的支持力FN,因为加速度向上，根据牛顿第二定14-mg mg律得F mg=，得F=，由牛顿第三定律知

9、人对电梯底部的压力大小为NN答案： D5、直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示设投放初速度为 零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持 图示姿态在箱子下落过程中，下列说法正确的是（ ）A. 箱内物体对箱子底部始终没有压力B. 箱子刚从飞机投下时，箱内物体受到的支持力最大C. 箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D. 若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”解析：因为下落速度不断增大，而阻力f*v2所以阻力逐渐增大，当F=mg时，物体 开始匀速下落以箱和物体为整体： （Mm）gf=（Mm）a， f 增大则加速度 a

10、 减小对 物体：Mg-N=ma，加速度减小，则支持力N增大所以物体后来受到的支持力比开始 时要增大，不可能“飘起来”答案： C6、如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔，静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假 设容器在下述运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（ ）A. 容器自由下落时，小孔向下漏水B. 将容器竖直抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下 漏水C. 将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D. 将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水 答案：C解析：容器沿各个方向抛出时均处于完全失重状态，水对小孔不再产生压力，故 不漏水7、原来做匀速运动的升降机内有一被

11、伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止放 在地板上，如图所示现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运 动可能是（ ）B.减速上升A.加速上升C.加速下降D.减速下降解析：由于A被拉向右方，说明摩擦力减小，即A与升降机地板间的弹力减小，故 应为失重现象，加速度向下，故选B、C.答案： BC8、如图所示，在台秤的托盘上放一底面粗糙、倾角为8的斜面体，质量为M,斜面上 放一个质量为m的物体，如果斜面光滑，求物体从斜面向下滑的过程中，台秤的读数 F解析：物体沿光滑斜面下滑的加速度a=gsin8，如图所示，将加速度沿水平方向和 竖直方向分解，因a竖直向下，故物体失重，失重在数值上等于ma

12、，又M无加速度， 所以M和m组成的系统处于失重状态，总的失重等于m的失重，M对台秤的压力即台秤 的读数对M、m的整体在竖直方向上由牛顿第二定律知：(M+m)gF二ma , a=asin0 yy=gsin20，故台秤的读数为 F=(M+m) gmgsioB =(M+mcos20 )g.也可如下分析：台秤示数等于M、m对托盘压力的“贡献”之和，M无超重失重， 故“贡献为Mg，而m处于失重状态，故“贡献”为m(ga)=mg(l sioB )=mgcos2 y0 所以读数为 F=(M+mcos20 )g.9、在太空空间站中，一切物体均处于完全失重状态，现有下列仪器：弹簧测力计;天平；水银气压计；密度计；温度计这些仪器中，在太空站内无法使用的 是解析：处于完全失重状态时，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，天平是 一个等臂杠杆，利用了重力；水银气压计利用了水银重力产生的压强；密度计利用了 液体的浮力，而浮力是液体的压力差引起的故天平、水银气压计、密度计均利用了 重力，在太空站内无法使用在太空站用弹簧测力计称重物，读数为零，但不能误认 为弹簧测力计在太空站内无法使用弹簧测力计挂钩受多大拉力，就有多大读数，这 一性质在太空站中不会改变，故弹簧测力计在太空站内可以使用答案：