4.6 超重和失重 微讲小本-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

6.超重和失重 1.通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质; 2.会用牛顿第二定律解决超重和失重的有关问题。 　　我国在航天方面已经取得了举世瞩目的成绩。据航天专家介绍,火箭在起飞阶段,宇航员要承受相当于他们自身重力几倍的力作用,他们一般采用横卧的姿势,以增强宇航员的耐受能力。当飞船进入太空后,宇航员在飞船中漂浮,宇航员的每一动作都很慢、很轻。 在火箭起飞阶段,宇航员为什么会承受很大的压力?进入太空后,为什么不受压力作用呢? 　 知|识|梳|理 一、重力的测量 测量重力常用的两种方法。 (1)利用公式G=mg测量; (2)利用力的平衡条件测量。 二、超重和失重 1.超重:当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象,称为超重现象。 2.失重:当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的现象,称为失重现象。 3.完全失重:当物体向下的加速度a=g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0的状态,称为完全失重状态。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)物体向上运动时一定处于超重状态。 (×) (2)物体处于失重状态时重力减小了。(×) (3)物体处于完全失重状态时,重力消失了。 (×) 2.下列说法中正确的是 (　　) 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 解析　物体具有向上的加速度时,处于超重状态;具有向下的加速度时,处于失重状态,即“上超下失”。故只有B项正确。 答案　B 　 探究一 判断超重和失重状态 判断超重、失重状态的方法 (1)从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断,当物体具有向上(包括斜向上)的加速度时处于超重状态,具有向下(包括斜向下)的加速度时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态。 (3)从运动的角度判断,当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。 　　【例1】　(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器,其上放一物体,如图甲所示,当电梯运行时,传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙,根据图像分析得出的结论中正确的是 (　　) A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态 B.从时刻t3到t4,物块处于失重状态 C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层 D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层 解析　从F-t图像可以看出,0~t1,F=mg,电梯可能处于静止状态或匀速运动状态;t1~t2,F>mg,电梯具有向上的加速度,物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动;t2~t3,F=mg,可能静止或匀速运动;t3~t4,F<mg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态,可能加速向下或减速向上运动。综上分析可知,B、C两项正确。 答案　BC 判断超、失重现象关键是看加速度方向,而不是运动方向,处于超重状态时,物体可能做向上加速或向下减速的运动,处于失重状态时,物体可能做向下加速或向上减速的运动。 　　【针对训练1】　2021年10月16日,“长征二号”遥十二运载火箭成功将载有三名航天员的“神舟十三号”飞船送入预定轨道,并顺利实现其与“天和”核心舱对接。下列说法正确的是 (　　) A.载人飞船加速上升过程中,三名航天员均处于失重状态 B.对接过程中,神舟飞船与“天和”核心舱均可看成质点 C.飞船环绕地球运行过程中,航天员对核心舱有压力作用 D.王亚平做“太空欢乐球”实验中,泡腾片在水球内产生的小气泡没有离开水球,是由于气泡及水球处于完全失重状态 解析　载人飞船加速上升过程中,三名航天员处于超重状态,A项错误;对接过程中,神舟飞船与“天和”核心舱的大小不能忽略,均不可看成质点,B项错误;飞船环绕地球运行过程中,航天员处于完全失重状态,对核心舱没有压力作用,C项错误;王亚平做“太空欢乐球”实验中,泡腾片在水球内产生的小气泡没有离开水球,是由于气泡及水球处于完全失重状态,D项正确。 答案　D 探究二 与超重和失重有关的实际问题 与超重和失重有关的问题实际上是在竖直方向上对牛顿第二定律的应用问题,正确分析受力列出牛顿第二定律的方程是解题的关键。 　　【例2】　某人在以加速度a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75 k