衔接19 超重与失重、连接体问题-2021年初升高物理无忧衔接（2019人教版）

衔接19：超重与失重、连接体问题 一、几个重要概念 1.视重： ①定义：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读数称为视重。 ②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力大小或台秤所受物体的压力。 2.超重： ①定义：物体对支持我的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 ②产生的条件：物体具有向上的加速度 3.失重： ①定义：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。 ②产生的条件：物体具有向下的加速度 4.完全失重： ①定义：物体对支持我的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象 ②产生的条件：物体的加速度a=g，且加速度方向向下。 小试牛刀： 例：下列说法中正确的是(　　) A．只有正在向上运动的物体，才有可能处于超重状态 B．超重就是物体所受的重力增大 C．物体处于超重状态时，地球对它的引力变大 D．超重时物体所受的重力不变 【答案】D 【解析】只要物体加速度方向向上，物体就处于超重状态，物体也可能向下做减速运动，故A错误．超重时物体的重力不变，地球对物体的吸引力也不变，故B、C错误，D正确． 二、超重和失重分析 状态 加速度 视重（F）和实重 （mg）的关系 运动情况 受力图 平衡 静止或匀速 直线运动 超重 向上 向上加速或 向下减速 失重 向下 向下加速或 向上减速 完全 失重 向下 向下加速或 向上减速 [特别提醒] 1.从牛顿第二定律可以知道，加速度方向是超、失重判断的关键，若加速度方向向上(包括斜向上)，物体处于超重状态；若加速度方向向下(包括斜向下)，物体处于失重状态。 2.物体处于超重状态，它的加速度不一定竖直向上，但加速度一定有竖直向上的分量；同理处于失重状态的物体，其加速度方向不一定竖直向下，但一定有竖直向下的分量。 小试牛刀： 例：小丁同学在地面上最多能举起60 kg的重物，重力加速度g＝10 m/s2，小丁同学站在正以加速度5 m/s2上升的升降机中最多能举起的重物为(　　) A.40 kg　　　　　　　　　 B.30 kg C.60 kg D.50 kg 【答案】A 【解析】升降机以加速度为5 m/s2匀加速上升，重物在竖直方向有加速度，会出现超重现象，可知C错；在地面上最多能举起60 kg的重物，可知小丁对重物竖直方向的最大作用力F＝600 N，对重物应用牛顿第二定律有F－m1g＝m1a，解得m1＝40 kg。 三、连接体问题 1、整体法与隔离法 在实际问题中，常常遇到几个相互联系的、在外力作用下一起运动的物体系。因此，在解决此类问题时，必然涉及选择哪个物体为研究对象的问题。 方法 研究对象 选择原则 整体法 将一起运动的物体系作为研究对象 求解物体系整体的加速度和所受外力 隔离法 将系统中的某一物体为研究对象 求解物体之间的内力 2、内力和外力 1．系统：相互作用的物体称为系统．系统由两个或两个以上的物体组成． 2．系统内部物体间的相互作用力叫内力，系统外部物体对系统内物体的作用力叫外力． 3、系统牛顿第二定律 牛顿第二定律不仅对单个质点适用，对系统也适用，并且有时对系统运用牛顿第二定律要比逐个对单个物体运用牛顿第二定律解题要简便许多，可以省去一些中间环节，大大提高解题速度和减少错误的发生。 对系统运用牛顿第二定律的表达式为： 即系统受到的合外力(系统以外的物体对系统内物体作用力的合力)等于系统内各物体的质量与其加速度乘积的矢量和。 若系统内物体具有相同的加速度，表达式为： 4、整体法与隔离法的综合应用 实际上，不少问题既可用“整体法”也可用“隔离法”解，也有不少问题则需要交替应用“整体法”与“隔离法”。因此，方法的选用也应视具体问题而定。 1.求内力：先整体求加速度，后隔离求内力。 2.求外力：先隔离求加速度，后整体求外力。 小试牛刀： 例：相同材料的物块m和M用轻绳连接，在M上施加恒力 F，使两物块作匀加速直线运动,求在下列各种情况下绳中张力T。 （1）地面光滑，T=? （2）地面粗糙，T=？ （3）竖直加速上升，如图，T=? （4）放在光滑斜面加速上升，如图，T=? 【答案】均为T=mF/(M+m) 【解析】（1）由牛顿第二定律，对整体可得：F=(M+m)a , 隔离m可得：T=ma 联立解得：T=mF/(M+m) (2) 由牛顿第二定律，对整体可得：F-μ(M+m)g=(M+m)a, 隔离m可得：T-μmg =ma 联立解得：T=mF/(M+m) (3)由牛顿第二定律，对整体可得：F- (M+m)g=(M+m)a ,隔离m可得：T-mg=ma 联立解得：T=mF/(M+m) (4)由牛顿第二定律，对整体可得：F- (M