内容正文:
代入得a=mgsinθ-fm =
270-240
60 m
/s2=0.5m/s2,
由匀变速直线运动位移与时间关系式知L=12at
2,
代入得t=4 2s.
(2)设下滑到斜面最低点速度为v,动摩擦因数为μ,
滑行距离为x,由匀变速直线运动速度与时间关系式
知v=at,
由速度与位移关系式知0-v2=-μgx,
代入得μ=0.8.
[答案] (1)t=4 2s;(2)μ=0.8
情境模型素养
提示:首先分析小孩的受力,利用牛顿第二定律求出
其下滑的加速度,然后根据公式v2=2ax和x=12at
2
即可求得小孩滑到底端的速度和需要的时间.
智能衔接训练
1.解析:(1)根据牛顿第二定律可得F=ma,
解得a=Fm =12m
/s2,
即赛车的加速度大小为12m/s2.
(2)根据匀变速直线运动位移与时间的关系可得赛车
在t=2.0s内的位移s=12at
2=24m.
答案:(1)12m/s2 (2)24m
2.解析:(1)根据速度与位移的关系有v2=2ax,
解得a=2m/s2.
(2)根据牛顿第二定律有F-kmg=ma,
解得F=1.1×104N.
(3)根据速度公式有v=at,
解得t=30s.
答案:(1)2m/s2 (2)1.1×104N (3)30s
3.解析:(1)以滑雪运动员为研究对象,
受重力、支持力和摩擦力,受力如图.
(2)由牛顿第二定律可得mgsinθ-f
=ma,
所以运动员受到的阻力f=mgsinθ
-ma=70×10×12N-70×4N=70N.
答案:
(1) (2)f=70N
4.解析:(1)根据速度与位移的关系式有v2=2ax,
解得a=0.5m/s2.
(2)由题意有f=0.2mg,
根据牛顿第二定律有F-f=ma,
解得F=500N.
答案:(1)0.5m/s2;(2)500N
5.解析:(1)以冰壶为研究对象,由共点力作用下物体的
平衡条件:在水平方向有Fcosθ=μN,
在竖直方向有Fsinθ+mg=N,
解得μ=0.02.
(2)由匀变速直线运动的位移速度加速度关系式得
0-v20=2(-a)s,
由牛顿运动定律得μmg=ma,
代入数据后联立解得v0=4m/s.
答案:(1)μ=0.02;(2)4m/s
6.解析:(1)根据牛顿第二定律有F-mg-f=ma,
解得F=70N.
(2)设无人机失去升力时的速度大小为v1,向上做匀
减速直线运动的位移大小为x2,加速度大小为a2,则
有加速阶段v21=2ah,
减速阶段v21=2a2x2,
mg+f=ma2,
总位移 H=h+x2,
解得 H=10.5m.
答案:(1)F=70N;(2)H=10.5m
7.解析:(1)根据牛顿第二定律F-mg-f=ma1,
解得a1=7.5m/s2.
(2)发动机熄火后,火箭在重力和空气阻力作用下,做
匀减速直线运动,火箭的最大速率为vm=a1t=15m/s.
(3)发动机熄火,根据牛顿第二定律mg+f=ma2,
解得a2=12.5m/s2,
加速上升到位移为h1=
vm
2t=15m
,
减速上升的位移为h2=
v2m
2a2
=9m,
所以,火箭上升的最大高度为 H=h1+h2=24m.
答案:(1)7.5m/s2 (2)15m/s (3)24m
第6讲 超重和失重
高中知识衔接
[例1] [解析] (1)重力与质量的关系式为G=mg.
(2)因为北京和上海的重力加速度g 不相同,所以同
一物体分别在北京和上海用测力计称其重力不相同.
[答案] (1)G=mg;(2)不同
[例2] [解析] 在自由下落的过程中人只受重力作
用,做自由落体运动,处于失重状态,故 A 错误;座舱
下落的整个过程中人先自由落体,再减速下降,故人
先失重后超重,故B、D 错误;在减速运动的过程中人
受重力和座位对人向上的支持力,做减速运动,所以
加速度向上,人处于超重状态,故C正确.
[答案] C
[例3] [解析] 2~4s人的加速度向下,人处于失重
状态,故 A错误;14~18s人的加速度向上,人处于超
重状 态,故 B 正 确;由 牛 顿 第 二 定 律,有 mg-FN
=ma,
可得人对地板的压力为FN=mg-ma,
由图可知t=1s时的加速度小于t=3s时的加速度,
所以t=1s时人对地板的压力大于t=3s时人对地
板的压力,故 C 正确;由牛顿第二定律,有 FN-mg
=ma,
可得人对地板的压力为FN=mg+ma,
由图可知t=14s时的加速度小于t=16s时的加速
度,所以t=14s时人对地板的压力小于t=16s时人
对地板的压力,故 D错误.
[答案] BC
情境模型素养
1.提示:体重计的示数先减小后增大,最后等于重力G.
人在下蹲的过程中,重心下移,即向下做先加速后减
速的运动,加速度的方向先向下后向上,所以人先处
于失重状态再处于超重状态,最后处于平衡状态.
121
参考答案
2.提示:开始时电梯从静止做加速运动,使文博同学及
书包和电梯一起处于失重状态,使得书包对他的压力
变小,小于书包的重力,从而感觉书包变轻了;快到楼
底时,电梯有一个减速过程,该过程中文博同学及书
包和电梯一起处于超重状态,使得书包对他的压力增
大,大于书包的重力,从而感觉书包变重了.
智能衔接训练
1.C [电梯竖直向上加速运行,小球不处于平衡状态,
小球受到的重力与弹簧秤对小球的拉力大小不相等,
不是一对平衡力,故 A错误;小球质量不变,重力加速
度不变,小球所受重力不变,故B错误;弹簧秤对小球
的拉力与小球对弹簧秤的拉力是一对相互作用力,大
小相等方向相反,故 C正确;弹簧秤发生的形变是由
于小球对弹簧的拉力产生的,小球对弹簧秤的拉力是
由于小球形变产生的,故 D错误.]
2.D [物体对弹簧秤的压力是由于物体的形变产生的,
而物体所受的重力是由于地球的吸引产生的,因此压
力不是重力,A 错误;物体对弹簧秤的压力作用在弹
簧秤上,而物体所受重力作用在物体上,两者不是一
对平衡力,B错误;物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物
体的支持力是一对作用力和反作用力,C 错误;如果
在竖直上升的电梯中,当电梯加速上升时,物体处于
超重状态,台秤读数大于物体的重力;如果电梯减速
上升,物体处于失重状态,台秤读数小于物体的重力,
D正确.]
3.D [处于超重状态的物体,重力大小不变,故 A 错
误,D正确;处于失重状态的物体,重力大小不变,故B
错误;处于完全失重状态的物体,重力大小不变,故 C
错误.]
4.B [根据题意可知,由于体重计的示数大于乘客的体
重,则具有向上的加速度,处于超重状态,电梯可能向
上加速运动,也可能向下减速运动.]
5.B [由题意可知,磅秤对人的支持力大于重力,属于
超重状态,A、C错误,B正确;由于人处于超重状态,
有加速度,升降机和人处于相对静止状态,故升降机
此刻不可能做匀速直线运动,D错误.]
6.A [在小明乘坐电梯快到达一层时,电梯减速下降,
加速度向上,小明处于超重状态.]
7.AD [当电梯减速上升时,加速度向下,则物体 A 处
于失重状态,A 正确;当电梯加速上升时,加速度向
上,则物体 A处于超重状态,B错误;当电梯减速下降
时,加速度向上,则物体 A 处于超重状态,C错误;当
电梯加速下降时,加速度向下,则物体 A 处于失重状
态,D正确.]
8.BC [体重计读数此时为40kg<50kg,可知小花失
重,电梯的加速度向下,电梯可能向下加速或者向上
减速.]
9.B [t1~t2 时间内人先失重后超重,加速度先向下后
向上,可知处于下蹲过程,t1 时刻人处在下蹲的过程
中,不在最低点,选项 A、D 错误;t3 时刻人对传感器
的压力大于重力,则人处于超重状态,选项 B正确;由
图可知,人的重力大小为F1,选项C错误.]
10.C [由图乙可知,无人机在0~t5 内一直向上运动,
所以在t2 时刻离地面不是最高,故 A 错误;由图乙
可知,无人机在t3~t4 时间内向上做减速运动,加速
度方向向下,处于失重状态,故B错误;由图乙可知,
无人机在t1~t2 时间内向上做加速运动,加速度方
向向上,处于超重状态,故C正确;根据vGt图像的切
线斜率绝对值表示加速度大小,由图乙可知,无人机
在t4~t5 时间内的加速度保持不变,根据牛顿第二
定律 可 知,无 人 机 受 到 的 合 外 力 保 持 不 变,故 D
错误.]
11.解析:(1)在运动着的升降机中只能举起m1=100kg
的重物,可见该重物超重了,升降机应具有向上的加
速度,设此加速度为a1,对物体由牛顿第二定律得F
-m1g=m1a1,
解得a1=2m/s2.
(2)当升降机以a2=2.5m/s2 的加速度加速下降时,
重物失重,设此时运动员能举起的重物质量为 m2,
对物体由牛顿第二定律得m2g-F=m2a2,
解得m2=160kg.
答案:(1)2m/s2;(2)160kg
12.解析:(1)当 升 降 机 匀 速 上 升 时,根 据 FN=mg=
200N,
根据 牛 顿 第 三 定 律,物 体 对 台 秤 的 压 力 大 小 为
200N.
(2)当升降机以1m/s2 的加速度竖直上升时,加速度
方向向上,物体处于超重状态,根据牛顿第二定律
FN′-mg=ma1,
解得FN′=220N,
由牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小为220N.
(3)当升降机以5m/s2 的加速度减速上升时,加速度
方向向下,物体处于失重状态,根据牛顿第二定律
mg-FN″=ma2,
解得FN″=100N,
由牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小为100N.
(4)当升降机自由下落时,加速度等于重力加速度,
则物体处 于 完 全 失 重 状 态,则 物 体 对 台 秤 的 压 力
为0.
答案:(1)200N;(2)超重,220N;(3)失重,100N;
(4)0
入学综合检测卷(一)
1.D [牛顿第一定律是在可靠的事实基础上,通过科学
推理概括出来的,不能直接用实验来验证,故 A 错误;
在国际单位制中,力学的三个基本单位是千克、米、
秒,故B错误;惯性只与物体的质量有关,“强弩”的惯
性不会减小,故 C错误;根据牛顿第二定律可知物体
加速度的大小由物体质量和所受合力大小决定,与物
体速度大小无关,故 D正确.]
2.D [“12分钟”指的是时间间隔,故 A 错误;“2.1公
里”表示物体实际轨迹的长度,指路程,故 B错误;由
于物体初末位置相同,即位移相同,“当前路线”所用
时间最短,所以“当前路线”的平均速度比其他路线平
均速度大,故C错误;当物体的大小、形状对所研究的
问题没有影响或者影响很小时,可将物体看成质点,
所以 定 位 小 榕 当 前 位 置 可 以 把 他 视 为 质 点,故 D
正确.]
3.B [由题图可知,初速度约为20km/h,末速度约为
60km/h,根据加速度的定义式a=ΔvΔt
,解得汽车的加
速度为a=ΔvΔt=
(60-20)
3.6×10 m
/s2≈1.1m/s2.]
221
物 理
知识衔接篇
第6讲 超重和失重
重力的测量
[方法一] 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,利用
牛顿第二定律可得G=mg.
[方法二] 利用力的平衡条件对重力进行
测量.
[例1] 如图甲、乙所示,应用弹簧测力计
或台秤测量物体的重力大小.
(1)重力大小与物体的质量有什么关系?
(2)同一物体分别在北京和上海用测力
计称其重力是否相同?
超重和失重
1.超重现象: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.失重现象: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.
3.完全失重现象:物体对支持物(或悬挂
物)完全没有作用力的现象.
物体的重力始终存在,大小没有变化.
4.超重、失重和完全失重的比较
超重 失重 完全失重
产生
条件
物体具 有 向
上的加速度
物体具 有 向
下的加速度
物体向下的
加速度a=g
运动
形式
向上加 速 运
动或向 下 减
速运动
向上减 速 运
动或向 下 加
速运动
如自由落体
运动和竖直
上抛运动
5.对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时,物体所受的重力并
没有变化.
(2)物体处于超重还是失重状态,只取决于加
速度的方向,与物体的运动方向无关.
(3)在完全失重状态下,由重力引起的现象
将消失.例如:液体的压强、浮力将为
零,水银压强计、天平将无法使用;摆钟
停摆;弹簧测力计不能测重力等.
6.超重、失重、运动情况与受力情况的比较
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
方向
向上
F=m
(g+a)
>mg
向上加
速或向
下减速
失重
方向
向下
F=m
(g-a)
<mg
向下加
速或向
上减速
完全
失重
方向
向下
a=g
F=0
抛体运
动、自由
落体运
动、卫
星的运
动等
39
第二部分
[例2] 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
[例3] (多选)(2025四川绵阳期末)一
人乘高速电梯从顶楼开始下降,设竖直
向上为加速度a 的正方向,在下降过程
中加速度a随时间t变化的图线如图所
示,则 ( )
A.2~4s,人处于超重状态
B.14~18s,人处于超重状态
C.t=1s时人对地板的压力大于t=3s
时人对地板的压力
D.t=14s时人对地板的压力大于t=16s
时人对地板的压力
1.人站在体重计上静止时,
体重计的示数就显示了人
的体重.人从站立状态到
完全蹲下,体重计的示数
如何变化? 为什么会发生这样的变化?
2.文博同学每天上学都要乘垂直
电梯下楼.在电梯下楼时,开始
他觉得背的书包变轻了,快到
楼底时他觉得书包又似乎变重
了.这是为什么?
[基础对点练]
▶[知识点一] 重力的测量
1.(2025四川自贡期末)
如图所示,竖直向上加速
运行的电梯内用弹簧秤
悬挂的小球相对电梯静
止.下列说法中正确的是
( )
A.小球受到的重力与弹
簧秤对小球的拉力是
一对平衡力
B.弹簧秤的示数将大于小球的重力,这
是因为小球处于超重状态从而使重力
增加了的缘故
C.弹簧秤对小球的拉力与小球对弹簧秤
的拉力大小相等方向相反
D.弹簧秤发生的形变以及小球对弹簧秤
的拉力都是因为小球的重力而产生
2.(2025北京海淀期中)如
图所示,一个物体静止地放
在水 平 地 面 上 的 台 式 弹 簧
秤上,下列说法正确的是
( )
49
物 理
知识衔接篇
A.物体对弹簧秤的压力就是物体所受的
重力
B.物体对弹簧秤的压力与物体所受重力
是一对平衡力
C.物体对弹簧秤的压力与弹簧秤对物体
的支持力是一对平衡力
D.如果在竖直上升的电梯中,台秤读数
不一定等于物体的重力
▶[知识点二] 超重和失重
3.关于超重与失重,下列说法正确的是
( )
A.处于超重状态的物体,重力增加了
B.处于失重状态的物体,重力减小了
C.处于 完 全 失 重 状 态 的 物 体,重 力 消
失了
D.处于超重状态的物体,重力大小不变
4.(2025福建福州期末)一乘客站立在放
置于电梯底部的体重计上.现发现体重
计的示数突然变大,则此时 ( )
A.电梯向上减速,乘客处于失重状态
B.电梯向上加速,乘客处于超重状态
C.电梯向下减速,乘客处于失重状态
D.电梯向下加速,乘客处于超重状态
5.(2025甘肃武威期末)
如图所示,质量为50kg
的小红同学站在升降机
中的磅秤上,某一时刻她
发 现 磅 秤 的 示 数 为
60kg,则以下说法正确
的是 ( )
A.小红处于失重状态
B.小红处于超重状态
C.小红处于完全失重状态
D.升降机做匀速直线运动
6.(2025河南驻马店期末)
小明乘坐电梯从六层下到
一层,他站在电梯里,可以
简化为如图所示的示意
图.在小明乘坐电梯快到达一层时,小明
所处状态说法正确的是 ( )
A.超重状态 B.失重状态
C.平衡状态 D.完全失重状态
7.(多选)如图所示,能垂直起降
的载 货 电 梯 内 放 有 一 个 物 体
A.关 于 物 体 A 的 说 法 正 确
的是 ( )
A.电梯减速上升时,物体 A 处于失重
状态
B.电梯加速上升时,物体 A 处于失重
状态
C.电梯减速下降时,物体 A 处于失重
状态
D.电梯加速下降时,物体 A 处于失重
状态
8.(多选)(2025新疆克孜勒苏期末)在电
梯内放一体重计,电梯静止时,小花站在
体重计上示数为50kg,电梯运动过程
中,某段时间内小花发现体重计示数如
图所 示,在 这 段 时 间 内 下 列 说 法 正 确
的是 ( )
A.电梯可能竖直向上加速运动
B.电梯可能竖直向下加速运动
C.电梯可能向上减速运动
D.电梯可能向下减速运动
9.如图是某同学站在压力传感器上做下蹲
—起立的动作时,传感器记录的压力随
时间变化的图像,纵坐标为压力F,横坐
标为时间t.由图像可知 ( )
A.t1~t2 时间内人处于起立过程
B.t3 出时刻人处于超重状态
C.人的重力大小为F2
D.t1 时刻人处在下蹲的最低点
59
第二部分
[能力提升练]
10.(2025福建漳州期末)2024年6月,中
国无人机成功飞越了“世界之巅”.如图
甲所示,某次无人机从地面静止开始竖
直向上飞行,图乙为它运动的vGt图像,
其中AB 段为直线.则无人机 ( )
A.在t2 时刻离地面最高
B.在t3~t4 时间内处于超重状态
C.在t1~t2 时间内处于超重状态
D.在t4~t5 时间内受到的合外力越来
越小
11.举重运动员在地面上能举起120kg的
重物,而在运动着的升降机中却只能举
起100kg的重物,求:
(1)升降机运动的加速度大小;
(2)若在以2.5m/s2 的加速度加速下降
的升降机中,此运动员能举起质量多大
的重物? (g取10m/s2)
12.升降机地板上放一个弹簧式台秤,秤盘放
一个质量为20kg的物体(g=10m/s2),则:
(1)当升降机匀速上升时,物体对台秤
的压力大小是多少?
(2)当升降机以1m/s2 的加速度竖直上
升时,物体处于超重状态还是失重状
态? 物体对台秤的压力大小是多少?
(3)当升降机以5m/s2 的加速度减速上
升时,物体处于超重状态还是失重状
态? 物体对台秤的压力大小是多少?
(4)当升降机自由下落时,物体对台秤
的压力为多少?
69
物 理