(讲义)第4章 7.超重与失重-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(教科版2019)

7．超重与失重 1．理解超重、失重和完全失重现象． 2．能够在具体实例中判断超重、失重现象． 3．能用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象． 一、超重现象 1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象． 2．产生条件：物体有向上的加速度． 3．运动状态：包括向上加速运动和向下减速运动两种运动情况． 二、失重现象 1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象． 2．产生条件：物体有向下的加速度． 3．运动状态：包括向上减速运动和向下加速运动两种运动情况． 4．完全失重 (1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态． (2)产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)超重就是物体受到的重力增加了． (×) (2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了． (×) (3)物体处于超重时，物体一定在上升． (×) (4)物体处于失重时，物体可能在上升． (√) 2．下面关于失重和超重的说法，正确的是(　　) A．物体处于失重状态时，所受重力减小；处于超重状态时，所受重力增大 B．在电梯上出现失重现象时，电梯必定处于下降过程 C．在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程 D．只要物体运动的加速度方向向上，物体必定处于失重状态 C　[只要物体加速度方向向上，物体就处于超重状态，加速度方向向下，物体就处于失重状态，运动可能处于上升也可能处于下降过程，故选项B、D错误，C正确；超重和失重时物体的重力不变，故选项A错误．] 3．下列说法正确的是(　　) 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 B　[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B正确．] 人站在体重计上，一起随电梯向上运动，体重计的示数等于人的体重吗？ 提示：不等于． 考点1　超重现象 1．实重与视重 (1)实重：物体实际所受重力．物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化． (2)视重：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫作物体的视重．当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时，视重等于实重；当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于实重． 2．产生超重的原因 当物体具有竖直向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma.所以F＝m(g＋a)>mg.由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg. 3．超重的动力学特点 超重加速度方向向上(或有向上的分量). 【典例1】　质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2) (1)升降机匀速上升； (2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升． [解析]　以人为研究对象受力分析如图所示： (1)匀速上升时a＝0，所以N－mg＝0 N＝mg＝600 N 据牛顿第三定律知 N′＝N＝600 N. (2)匀加速上升时，a向上，取向上为正方向，则 N－mg＝ma N＝m(g＋a)＝60×(10＋4)N＝840 N 据牛顿第三定律知 N′＝N＝840 N. [答案]　(1)600 N　(2)840 N 对超重现象理解的两点注意 (1)物体处于超重状态时，实重(即所受重力)并不变，只是视重变了，视重比实重增加了ma. (2)决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度，与速度无关，即物体可以向上加速运动，也可以向下减速运动． 1．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明(　　) A．电梯一定是在上升 B．电梯一定是在下降 C．电梯的加速度方向一定是向下 D．乘客一定处在超重状态 D　[电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球的重力相等．现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力增大，小铁球受到的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态．但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，故D正确．] 考点2　失重现象 1．对失重现象的理解 (1)从力的角度看：失重时物体受到竖直悬绳(或测力计)的拉力或水平支撑面(或台秤)的支持力小于重力，好像重力变小了，正是由于这样，把这种现象定义为“失重”． (2)从加速度的角度看：根据牛顿第二定律，处于失重状态的物体的加速度方向向下(a≤g，如图)，这是物体失重的条件，也是判断物体失重与否