第27讲 超重和失重-2022年初升高物理无忧衔接（人教版）

第27讲 超重和失重 在乘竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯里上楼时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到楼顶时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。在电梯里，下楼时，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到楼底时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。 (1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？ (2)电梯向上将要到达目的地减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？ (3)若电梯下降启动的瞬间或到达楼梯底前减速运动时，人处于超重还是失重状态？ 提示：(1)竖直向上，超重。 (2)竖直向下，失重。 (3)向下启动瞬间，加速度向下，失重；向下减速运动时加速度向上，超重。 一、重力的测量 1．方法一：利用牛顿第二定律 先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量m，利用牛顿第二定律可得G＝mg. 2．方法二：利用力的平衡条件 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态．这时物体受到的重力的大小等于测力计对物体的拉力或支持力的大小． 二、超重和失重 1．视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力． 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向下(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度． 3．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向上(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度． 4．完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态． (2)产生条件：a＝g，方向竖直向下． 例题1. 如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　) A．失重、失重　　　　　　 B．超重、超重 C．失重、超重 D．超重、失重 对点训练1. “蹦极”是一项体育运动。某人(视为质点)身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示。图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b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．在ab段，人处于失重状态 B．在a点，人的速度最大 C．在bc段，人处于失重状态 D．在c点，人的速度为零，加速度也为零 例题2. [多选]有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是(　　) A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态 B．座舱自由下落的过程中人处于失重状态 C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态 D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态 对点训练2. 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，假设容器在下述几种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．将容器竖直向上抛出，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 一、超重和失重的判断 1．对视重的理解 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了． 2．超重、失重的比较 特征状态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 竖直向上或有竖直向上的分量 由F－mg＝ma得 F＝m(g＋a)>mg 向上加速 或向下减速 失重 竖直向下或有竖直向下的分量 由mg－F＝ma得 F＝m(g－a)<mg 向下加速或 向上减速 完全 失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动 二、超重、失重的有关计算 解决超重和失重问题的一般思路 超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时： (1)分析物体运动的加速度方向； (2)判断物体处于超重状态还是失重状态； (3)对物体进行受力分析； (4)利用牛顿第二定律分析和求解． 例题3. 某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)．根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是(　　) A．在0～20 s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态 B．在0～5 s内，电梯在加速上升，该同学