4.6超重和失重-2023-2024学年高一物理必修一同步精品讲义（人教版2019）

( 4.6 超重与失重 ) 考点一、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． 考点二、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． 知识深化 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．判断物体超重与失重的方法 (1)从受力的角度判断： 超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力，即视重大于重力． 失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力，即视重小于重力． 完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)为零，即视重为零． (2)从加速度的角度判断： ①当物体的加速度方向向上(或竖直分量向上)时，处于超重状态，如图2. 根据牛顿第二定律：FN－mg＝ma，此时FN>mg，即处于超重状态． 可能的运动状态：向上加速或向下减速． 　　　　　　 图2　　　　　图3　　　　　图4 ②当物体的加速度方向向下(或竖直分量向下)时，处于失重状态，如图3. 根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN<mg，即处于失重状态． 可能的运动状态：向下加速或向上减速． ③当物体的加速度为g时，处于完全失重状态，如图4. 根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时a＝g，即FN＝0. 可能的运动状态：自由落体运动或其他抛体运动． 1．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．发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度方向、大小均无关． ( 课后作业 ) 一、单选题 1．如图甲，水火箭受水流的反作用力竖直上升。图乙是水火箭发射后时间内的图像，时刻的纵坐标为，则水火箭（　　）      A．在时刻处于超重状态 B．在时刻的平均速度大小为 C．在时间内做加速运动 D．在时间内做竖直上抛运动 2．很多智能手机都有加速度传感器，加速度传感器能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的手机在竖直方向上的加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）    A．手机始终与手掌存在作用力 B．手机在t1时刻处于平衡状态 C．手机在t2时刻改变运动方向 D．手机在t3时刻处于完全失重状态 3．质量为m的人站在电梯内，电梯从1楼上升到40楼，此过程中电梯速度v随时间t变化的图像如图所示，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）    A．时间内电梯对人的支持力小于mg B．时间内人处于超重状态 C．时间内人处于超重状态 D．时间内电梯对人的支持力不断增大 4．有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，如图所示，其环形座舱套在竖直柱子上，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．座舱下落的整个过程中人处于超重状态 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 5．在蹦床运动过程中，用力传感器测出弹簧床对运动员的弹力F，下图是绘制的F随时间t的变化图像，不计空气阻力，重力加速度，则下列说法正确的是（　　） A．运动员的质量为40kg B．运动员在内处于超重状态 C．运动员的最大加速度大小为40m/s2 D．运动员离开蹦床上升的最大高度为12.8m 二、多选题 6．为了节约能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那么下列说法中正确的是（    ）    A．顾客始终受到扶梯给的摩擦力的作用 B．顾客在加速过程是超重状态，匀速阶段则失重 C