内容正文:
第21讲 超重和失重
内容导航
01 预习航标→ 析目标·明方向:预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知:情境概念深度构
情境启思:从生活或问题出发,激发兴趣
概念构建:梳理核心概念,形成知识框架
考点精讲:聚焦常考要点,讲清逻辑
例题精析:典型题目带路,学会解题思路
即练固基:趁热打铁练一练,巩固刚学内容
03过关检测 → 练考点·强落实:过关检测分层提
关键词
学习目标导航
重力、视重
超重现象、失重现象
完全失重
加速度运动判定
1. 区分实重与视重概念,破除超重失重物体重力改变的误区。
2. 理解超重、失重、完全失重产生条件,对应加速度方向规律。
3. 结合牛顿第二定律,理解超重失重受力本质。
4. 能判断电梯、航天器、抛体运动中的超重失重状态。
学习重点:超重失重判定条件、加速度方向规律、生活实例辨析。
学习难点:速度方向与加速度方向区分、向上减速失重判定、完全失重特点。
情|境|启|思
电梯启动上升时,人会感觉身体变重;电梯减速下落时,身体同样有增重感;自由下落的水杯中水不会流出。物体自身重力真的变大变小了吗?超重失重和速度方向有关,还是和加速度方向有关?
概|念|构|建
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.条件:物体具有竖直向上的加速度。
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.条件:物体具有竖直向下的加速度。
3.完全失重:当物体具有竖直向下的加速度a=g时,物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象。
三、视重和实重
物体在竖直方向做加速运动时,物体对悬挂物的拉力(弹簧测力计的示数T)或对支持物的压力(台秤示数N),通常我们称它(T或N)为视重。而重力是由于地球作用于物体而产生的,始终存在,大小也不会受运动状态改变影响,我们通常称它为实重。
深|研|精|炼
知识点01 对超重、失重的理解
【情境探究】如图所示,找一个用过的易拉罐、金属罐头盒或塑料瓶,在靠近底部的侧面打一个洞,用手指按住洞,在里面装上水。
(1)移开手指,水就从洞中射出来,这是为什么?
(2)如果放开手,让瓶子自由落下,在下落的过程中,水将不再从洞中射出。实际做一做,观察所产生的现象。怎样解释这一现象?
提示:(1)水能从洞中流出的原因是水能产生压力,静止时,洞之上的水产生的压力把洞附近的水压出。
(2)在瓶子自由落下的过程中,水处于完全失重状态,洞附近的水不再受压力,所以水将不再从洞中射出。
1.重力与视重
(1)重力:物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。
(2)视重:当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,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。
2.超重和失重的理解与判断
(1)当视重与物体的重力不同时,即发生了超重或失重现象。
(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。
失重:物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力。
②从加速度的角度判断
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。
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。
[易错提醒]
(1)超重与失重现象仅仅是一种表象,只是拉力(或压力)的增大或减小,物体的重力大小是不变的。
(2)物体处于超重状态时,不一定做向上的加速运动,也可能做向下的减速运动;同理,物体处于失重状态时,不一定做向下的加速运动,也可能做向上的减速运动。
(3)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会消失,比如液体对器壁没有压强、浸在水中的物体不受浮力等。工作原理与重力有关的仪器也不能再使用,如天平、液体气压计等。
【典例1】(25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示.当此车匀减速上坡时,乘客( )
A.处于超重状态 B.受到水平向左的摩擦力作用
C.受到的支持力不断减小 D.所受力的合力沿斜坡向上
【答案】B
【详解】A.当此车减速上坡时,整体的加速度沿斜面向下,乘客具有向下的加速度,所以处于失重状态,故A错误;
B.对乘客进行受力分析,乘客受重力,支持力,由于乘客加速度沿斜面向下,而静摩擦力必沿水平方向,所以受到水平向左的摩擦力作用,故B正确;
C.乘客具有向下大小不变的加速度,所以处于失重状态,受到的支持力小于重力,但保持不变。故C错误;
D.由于乘客加速度沿斜面向下,根据牛顿第二定律得所受力的合力沿斜面向下。故D错误。
故选B。
【探究归纳】当物体加速度存在沿竖直方向的分量时,可根据加速度方向判断超重失重状态:加速度竖直向上时物体处于超重状态,加速度竖直向下时物体处于失重状态;对物体受力分析时,需结合加速度方向,利用牛顿第二定律确定合力方向,进而分析各个力的方向与大小变化,不能凭借运动的直觉经验错误判断受力情况。
【即练1】(25-26高一上·天津河东·期末)质量m=1kg的物块在竖直向上的拉力F作用下由静止开始运动,物块运动的v—t图像如图所示。忽略空气阻力的影响,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.0~2s内,拉力F的大小为2N B.4s时,物块开始下降
C.4~6s内,物体处于超重状态 D.物体上升的最大高度为16m
【答案】D
【详解】A.0~2s内,加速度
根据牛顿第二定律有
解得,故A错误;
B.速度的正负表示方向,0~6s内,速度始终为正,表明速度方向一直向上,可知,4s时,物块仍然向上运动,并没有下降,故B错误;
C.v—t图像斜率的绝对值表示加速度大小,斜率的正负表示加速度方向,4~6s内,斜率为负值,表示加速度方向向下,物体处于失重状态,故C错误;
D.结合上述,0~6s内,物体一直向上运动,物体上升的最大高度,故D正确。
故选D。
【即练2】(25-26高一上·四川绵阳·期末)图甲是某旅游景点观光缆车的实景图,图乙是其简化模型。假定货物放置在缆车的水平底板上,缆车沿倾斜直缆绳上行。则( )
A.若缆车匀速上行,则货物受到底板向左的摩擦力
B.若缆车匀减速上行,则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳向下
C.若缆车匀加速上行,则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳向上
D.若缆车匀加速上行,则货物对底板的压力大于货物的重力
【答案】D
【详解】A.若缆车匀速上行,货物相对于缆车没有相对运动和相对运动趋势,不受摩擦力,故A错误;
B.若缆车匀减速上行,则货物相对于缆车有向左的相对运动趋势,则车厢对货物的摩擦力方向水平向右,故B错误;
C.若缆车匀加速上行,则货物相对于缆车有向右的相对运动趋势,则车厢对货物的摩擦力方向水平向左,故C错误;
D.若缆车匀加速上行,则竖直方向货物有向上的分加速度,处于超重状态,则货物对底板的压力大于货物的重力,故D正确。
故选D。
知识点02 用牛顿运动定律分析超重和失重现象
[情景探究] 站在电梯里的体重计上,感受电梯启动、运行和制动过程中的超重和失重现象。如果电梯自由下落,人会有什么感觉?
提示:电梯匀速运行时,人既不超重也不失重;电梯向上加速启动时人超重,电梯向上减速制动时人失重;电梯向下加速启动时人失重,电梯向下减速制动时人超重。如果电梯自由下落,人只受重力作用,不受电梯的支持力,体重计示数为0,人将感觉不到重力。
特征
状态
加速度
视重(F)与重力关系
运动情况
受力图
平衡
a=0
F=mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F=m(g+a)>mg
向上加速或向下减速
失重
向下
F=m(g-a)<mg(a<g)
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、沿圆轨道运行的卫星
角度1:电梯中超失重现象分析
【典例2】(25-26高一上·云南昆明·期末)如图是一位乘客乘坐电梯的情景,此时电梯正加速向上运动。下列说法正确的是( )
A.乘客正处于失重状态
B.乘客对电梯的压力大小等于电梯对乘客的支持力大小
C.乘客的重力与其所受支持力是一对作用力与反作用力
D.随着电梯速度逐渐增大,乘客的惯性也逐渐增大
【答案】B
【详解】A.电梯正加速向上运动,乘客正处于超重状态,故A错误;
B.乘客对电梯的压力和电梯对乘客的支持力是一对相互作用力,无论乘客处于什么状态,其大小相等方向相反,故B正确;
C.乘客的重力与其所受支持力都是乘客所受的力,不属于相互作用力,故C错误;
D.乘客的惯性由其质量决定,则随着电梯速度逐渐增大,惯性不变,故D错误。
故选B。
【探究归纳】判断相互作用力与平衡力可以从两个维度区分:一是受力物体,相互作用力是两个物体之间的相互作用,两个力分别作用在不同物体上,平衡力是作用在同一物体上的两个力;二是力的性质,相互作用力一定是同种性质的力,而平衡力的性质可以不同。惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,和物体的运动状态、受力情况均无关,不能错误认为速度越大惯性越大。
【即练1】(25-26高一上·山西吕梁·期末)如图所示,某同学在电梯内做一个物理小实验。他在电梯底板上放置一小物块,物块与电梯左侧壁用水平轻弹簧连接起来,弹簧处于拉伸状态,电梯静止时物块恰好不会相对底板滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.若电梯由静止加速上升,物块可能相对底板向左滑动
B.若电梯由静止加速上升,物块受到的摩擦力变大
C.若电梯由静止加速下降,物块一定相对底板向左滑动
D.若电梯由静止加速下降,物块受到的支持力小于对底板的压力
【答案】C
【详解】AB.电梯静止时物块恰好不会相对底板滑动,说明物块受静摩擦力刚好达到最大,且水平方向由二力平衡有
若电梯由静止加速上升,物块处于超重状态,物块对底板压力增大,最大静摩擦力增大,故物块仍相对底板静止,受到的摩擦力仍与弹力平衡,故AB错误;
CD.若电梯由静止加速下降, 物块处于失重状态,物块对底板压力减小(小于重力),最大静摩擦力减小,即最大静摩擦力小于弹力,故物块一定相对底板向左滑动,而物块受到底板的支持力与其对底板的压力是一对作用力与反作用力,始终大小相等,故C正确,D错误。
故选C。
【即练2】(25-26高一上·广东江门·期末)某商场内的观光电梯在竖直方向做直线运动,电梯内有一位乘客手持弹簧测力计,下方悬挂一个质量为m的金属块。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.电梯静止时,弹簧测力计的示数大于mg
B.电梯向上做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
C.电梯向上做匀加速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
D.电梯向上做匀减速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
【答案】C
【详解】A.电梯静止时,加速度为零,,示数等于,故A错误。
B.电梯向上匀速直线运动时,加速度为零,,示数等于,故B错误。
C.电梯向上匀加速直线运动时,加速度向上,超重,则,示数大于,故C正确。
D.电梯向上匀减速直线运动时,加速度向下,失重,则,示数小于,故D错误。
故选C。
角度2:完全失重
【典例3】(25-26高一上·内蒙古阿拉善·期末)(多选)在全盟中学生田径运动会跳高比赛中,小刚同学成功地跳过了1.80m的高度,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.小刚起跳时处于超重状态
B.小刚起跳以后在上升过程中处于失重状态
C.小刚下降过程中处于超重状态
D.小刚下降过程中与起跳时相比重力变小了
【答案】AB
【详解】A.在小刚起跳过程中,向上加速,加速度方向竖直向上,故支持力的大小大于重力的大小,所以小刚向上起跳时处于超重状态,故A正确;
B.小刚起跳以后在上升过程中,只受重力的作用,有竖直向下的重力加速度,小刚处于完全失重状态,故B正确;
C.小刚在下降过程中,只受重力的作用,有竖直向下的重力加速度,小刚处于完全失重状态,故C错误;
D.小刚在下降过程中与在起跳过程中,相比重力没有发生变化,仍相等,只是支持力的大小发生了变化,故D错误。
故选AB。
【探究归纳】判断超重失重只看加速度方向,与速度方向无关:只要加速度竖直向下,无论物体向上运动还是向下运动,都处于失重状态;只要加速度竖直向上,无论物体向上运动还是向下运动,都处于超重状态。同时物体的重力是自身受到的地球引力,不会因为超重失重发生改变,超重失重只是改变了物体对接触面的压力,并不会改变物体自身的重力大小。
【即练1】(25-26高一上·江苏淮安·期中)如图,一个塑料瓶上端、下端、左右都开口,先用手捂住a、b、c三个孔,保持瓶静止及不漏水。现将瓶向不同方向抛出,不计空气阻力,则瓶子在空中运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.瓶子向上抛出后,处于超重状态,水将从上口流出
B.瓶子向下抛出后,处于失重状态,水将从下口处流出
C.瓶子向左抛出后,水将从左口处流出
D.不论瓶子向哪个方向抛出后,都处于完全失重状态,水不会从任何一个出口流出
【答案】D
【详解】无论瓶子向哪个方向抛出,在不计空气阻力的情况下,瓶子和瓶内的水都只受重力作用,具有相同的竖直向下的加速度g。因此,瓶子和水都处于完全失重状态。在完全失重状态下,水对容器的底部和侧壁没有压力,即液体内部的压强为零。既然没有压强,水就不会从任何一个出口流出,故选D。
【即练2】(25-26高一上·江苏无锡·期中)如图,雪碧瓶在靠近底部处钻几个小孔,盛满水后将瓶竖直斜向左上抛出,忽略空气阻力,上升过程中应出现的图为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】盛满水后将瓶竖直斜向左上抛出,忽略空气阻力,只受重力作用,上升过程中处于完全失重状态,故水不会流出来。
故选C。
角度3:超失重的图像分析
【典例4】(25-26高一上·重庆九龙坡·阶段检测)(多选)某同学体重50kg,乘电梯上行时,用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是( )
A.电梯向上减速运动
B.该同学处于失重状态
C.该同学受到的最小支持力约为470N
D.该同学受到的最大支持力约为520N
【答案】BC
【详解】A.由图可知,的加速度为正,电梯运动方向是竖直向上,做加速运动,故A错误;
B.由图可知,的加速度为负,方向是竖直向下,处于失重状态,故B正确;
C.由图可知,处于时,加速度,同学受到的支持力最小,由牛顿第二定律可知
支持力,故C正确;
D.由图可知,处于时,加速度,同学受到的支持力最大,由牛顿第二定律可知
支持力,故D错误。
故选BC。
【即练1】(25-26高一上·江苏淮安·期末)某同学站在置于水平地面的力传感器上做“下蹲”或“站起”的动作,力传感器将采集到的数据输入计算机,可以绘制出压力F随时间t变化的图线。某段时间内图线如图所示,a、b、c为图线上的三点。下列说法正确的是( )
A.为一次“下蹲”过程
B.过程中该同学先超重后失重
C.为“下蹲”过程,为“站起”过程
D.过程速度一直减小,过程速度一直增加
【答案】A
【详解】根据题意,由图可知,过程,压力小于重力,支持力小于重力,合力向下,为失重过程,该同学向下加速,到时速度最大;
过程压力大于重力,支持力大于重力,合力向下,为超重过程,该同学向下减速,到点速度减为0。
综合以上分析可知,为一次“下蹲”过程,故选A。
【即练2】(25-26高一上·浙江宁波·期末)一同学站在体重计上做“下蹲”和“起立”来研究超重与失重现象,发现体重计读数随时间变化关系如图所示。规定由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。则( )
A.前2s内该同学完成了“下蹲”和“起立”各一次
B.“起立”过程中,先出现超重现象,后出现失重现象
C.在5.6s时刻,该同学所受的重力为240N
D.在5.1s时刻,该同学重心的加速度约为,方向竖直向上
【答案】B
【详解】A.下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态,可知前2s内该同学完成了一次“下蹲”,故A错误;
B.“起立”过程中,人先向上做加速运动,后向上做减速运动,所以先处于超重状态后处于失重状态,故B正确;
C.由图可得,稳定时的读数为,5.6s时刻,该同学处于失重状态,但是受重力为500N,故C错误;
D.在5.1s时刻,该同学受到的支持力约,根据
可得加速度,方向竖直向上,故D错误。
故选B。
一、单选题
1.(25-26高一上·湖北孝感·期末)如图所示,甲、乙两位同学利用一把1m长的直尺测量“反应时间”。甲用一只手在直尺下方做捏尺的准备,从他看到乙同学放开直尺开始,到他捏住直尺为止,测出直尺在这段时间内下落的高度为45cm。不计空气阻力,g取,则下列说法正确的是( )
A.甲同学本次测得的“反应时间”约为0.2s
B.甲同学抓住直尺前的瞬间,直尺的速度约为3m/s
C.甲同学捏住直尺使直尺减速的过程中,直尺处于失重状态
D.乙同学放开直尺到甲同学碰到直尺之前,直尺都处于超重状态
【答案】B
【详解】AB.直尺做自由落体运动,根据得出该同学反应时间为
此时速度,故A错误,B正确;
CD.放手后尺子自由落体,处于失重状态,甲捏住尺子减速过程尺子是超重状态,故CD错误。
故选B。
2.(25-26高一上·重庆·阶段检测)如图所示,运动员正在进行网球比赛,若网球可视为质量分布均匀的球体,则关于网球运动中蕴含的力学知识,以下说法正确的是( )
A.网球在空中运动时处于完全失重状态
B.网球撞击球拍时,球拍对网球的力大于网球对球拍的力
C.网球的速度越大,惯性越大
D.球拍对网球的弹力,是因为网球发生弹性形变而产生的
【答案】A
【详解】A.网球在空中运动时,只受重力作用,网球处于完全失重状态,故A正确;
B.网球撞击球拍时,由牛顿第三定律可知球拍对网球的力等于网球对球拍的力,故B错误;
C.网球的惯性由质量决定,与速度无关,故C错误;
D.球拍对网球的弹力,是因为球拍发生弹性形变而产生的,故D错误。
故选A。
3.(25-26高一上·湖南郴州·期末)在巴黎奥运会上,中国跳水梦之队首次实现包揽奥运8金的壮举。全红婵比赛的过程中,可将其视为质点,在空中运动的过程可视为竖直上抛运动,不计空气阻力。如图是其运动的图像,从离开跳台开始计时,图中为直线,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.在图像中,以竖直向上为正方向
B.在时间内,先超重后失重
C.在时间内,加速度先增加后减小
D.离开跳台后重心上升的最大高度为
【答案】D
【详解】A.开始时,运动员离开跳台向上运动,由图可知,速度为负值,时刻之后,运动员向下运动,速度为正值。因此,图像是以竖直向下为正方向,故A错误;
B.根据图线的斜率表示加速度可知,在时间内,运动员的加速度不变,为重力加速度g,即运动员一直处于完全失重,故B错误;
C.根据图线的斜率表示加速度可知,在时间内,加速度先不变后减小再增加,故C错误;
D.开始时,运动员离开跳台向上运动,时刻运动员到达最高点,所以离开跳台后重心上升的最大高度为,故D正确。
故选D。
4.(20-21高二下·江西新余·阶段检测)如图甲所示,在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为m的小球,若升降机在匀速运行过程中突然停止,并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示,g为重力加速度,则( )
A.升降机停止前在向下运动
B.0~t1时间内小球处于失重状态,速率不断增大
C.t2~t3时间内小球处于超重状态,速率不断减小
D.t3~t4时间内小球处于超重状态,速率不断减小
【答案】C
【详解】A.升降机在匀速运行过程中突然停止,由于惯性,小球会继续沿着原来的 运动方向运动一段时间,弹簧处于伸长状态,时间内,小球处于失重状态,弹簧弹力由mg减小为0,说明弹簧逐渐恢复原长,升降机停止前在向上运动,小球在继续向上运动,A错误;
B.时间内,拉力小于重力,小球处于失重状态,加速度的方向向下,与速度反向,则速度逐渐减小,B错误;
CD.同理分析可得:时间内,小球向上减速,加速度方向一直向下,小球处于失重状态;时间内,小球向下加速,加速度方向一直向下,小球处于失重状态;时间内,小球向下减速,加速度方向一直向上,小球处于超重状态;时间内,小球向上加速,加速度方向一直向上,小球处于超重状态,C正确,D错误。
故选C。
5.(24-25高一上·江苏·阶段检测)如图所示,一个圆形水杯底部有一小孔,用手指堵住小孔,往杯子里倒半杯水。手指松开后,下列方式可以使水流出的是(不考虑杯子转动及空气阻力)( )
A.匀速运动 B.竖直向下抛出
C.斜向上抛出 D.静止释放
【答案】A
【详解】BCD.杯子跟水做斜向上抛体运动、自由落体运动、竖直下抛运动时都只受重力,处于完全失重状态,杯子与水相对静止,因此不会有水漏出,BCD错误,;
A.杯子做匀速运动,处于平衡状态,水受重力,会漏出,A正确。
故选A。
6.(25-26高一上·江苏南京·期末)如图,物块A放在一个静止的木箱内,由于A受到弹簧拉力大于最大静摩擦力而不能保持静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使A相对木箱静止不动,下列情况中一定不可以的是( )
A.让木箱向右加速 B.让木箱向上加速
C.让木箱向下加速 D.在物块上加重物
【答案】C
【详解】A.设物块A与木箱间的动摩擦因数为,木箱对物块A的支持力为,由题意可知,物块A放在一个静止的木箱内时,由于物块A受到弹簧拉力大于最大静摩擦力而不能保持静止,则有
且此时
则对物块A列牛顿第二定律方程有
故物块A有向右的加速度,所以要使物块A相对木箱静止不动,可以让木箱向右加速,故A正确,不符合题意;
BD.由上面分析可知,要想使物块A相对木箱静止不动,也可以通过增大物块A与木箱间的最大静摩擦力来实现,如在物块A上加重物或让木箱向上加速(物块处于超重状态,支持力大于重力)都可以使木箱对物块A的支持力增大,从而增大了物块A与木箱间的最大静摩擦力,则可以使物块A相对木箱静止不动,故BD正确,不符合题意;
C.若让木箱向下加速,物块将处于失重状态,木箱对物块A的支持力将减小,从而使物块A与木箱间的最大静摩擦力减小,所以物块A不可能相对木箱静止不动,故C错误,符合题意。
故选C。
7.(25-26高一上·四川攀枝花·阶段检测)在军事演习中,质量为62kg的空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下,沿竖直方向运动的v-t图像如图甲所示,当速度减为零时空降兵恰好落到地面。降落伞用8根对称的绳悬挂空降兵,每根绳与中轴线的夹角均为,如图乙所示。不计空降兵所受的阻力,,,重力加速度g取,则( )
A.空降兵在第一个10s内处于超重状态
B.空降兵在第一个10s内和最后一个10s内的平均速度大小相等方向相反
C.空降兵在整个运动过程中的平均速度大小为7.5m/s
D.落地前瞬间降落伞的每根绳对空降兵的拉力大小为85.25N
【答案】C
【详解】A.由图可知,前10s内伞兵向下做加速运动,加速度的方向向下,则伞兵处于失重状态,故A错误;
B.由图可知,空降兵在第一个10s内和最后一个10s内竖直方向均做匀变速运动,平均速度均为,方向均竖直向下,故B错误;
C.v-t图像的面积大小等于位移大小,由图甲可知空降兵在整个运动过位移大小为
平均速度大小为,故C正确;
D.根据牛顿运动定律可知
根据图像,空降兵落地前加速度的大小为
解得,故D错误。
故选C。
二、多选题
8.(18-19高一上·云南玉溪·期末)一个50kg的人站在电梯里,电梯顶部用一弹簧测力计悬挂着质量为1kg的物体,电梯运行时弹簧测力计示数为12N,重力加速度取g=10m/s2,则此时( )
A.电梯可能正向下做减速运动
B.电梯可能正向下做加速运动
C.人对地板的压力大小为600N
D.人对地板的压力大小为400N
【答案】AC
【详解】AB.以物体为研究对象,它受到竖直向下的重力mg、弹簧秤竖直向上的拉力F作用,根据牛顿第二定律得
代入数据解得物体和电梯的加速度大小
方向竖直向上,但运动方向未知,则电梯向上加速运动或向下减速运动,故A正确,B错误;
CD.以人为研究对象,它受到竖直向下的重力Mg、竖直向上的支持力N作用,根据牛顿第二定律有
代入数据解得
N=600N
根据牛顿第三定律,此时人对地板的压力大小为600N,故C正确,D错误。
故选AC。
9.(25-26高一上·贵州黔南·期末)在一电梯内放一体重计,电梯静止时,某同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯在竖直方向运动过程中,某一段时间内晓敏发现体重计示数如图所示,g取10 m/s2,在这段时间内下列说法正确的是( )
A.该同学所受的重力变小了
B.电梯可能沿竖直向上运动
C.该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力
D.电梯的加速度大小为2 m/s2,方向竖直向下
【答案】BD
【详解】A.某时刻晓敏观察到体重计示数变为40kg,是晓敏对体重计的压力减小了,晓敏的重力没有发生变化,故A错误;
B.晓敏对体重计的压力小于晓敏的重力,晓敏处于失重状态,加速度向下,可能向上减速,也可能向下加速,故B正确;
C.晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力的关系,大小相等,故C错误;
D.以晓敏为研究对象
求得电梯的加速度大小为,方向竖直向下,故D正确;
故选BD。
10.(25-26高一上·广东深圳·期末)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度随时间的变化曲线如图所示,A、B、C、D为曲线上的点,取竖直向上为正方向。则下列说法正确的是( )
A.C点处无人机高度最大
B.无人机在AB段处于超重状态
C.D点处无人机处于失重状态
D.无人机在CD段先超重再失重
【答案】AB
【详解】A.由图可知,C点处无人机高度最大,故A正确;
B.AB段图像越来越陡,表示无人机在AB段竖直向上加速运动,加速度向上,处于超重状态,故B正确;
CD.CD段图像先越来越陡,后越来越平缓,表示无人机在CD段先向下加速后向下减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,D点处无人机处于超重状态,故CD错误。
故选AB。
三、解答题
11.(19-20高一·全国·课后作业)“蹦极”是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激”的惊险娱乐项目。人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处(或悬崖上),用橡皮弹性绳拴住身体,让人头下脚上自由下落,落到一定位置时弹性绳拉紧。设人体立即做匀减速运动,到接近水面时刚好减速为零,然后再反弹。已知某“勇敢者”头戴重为45N的安全帽,开始下落时的高度为75m,设计的系统使人落到离水面30m时,弹性绳才绷紧。不计空气阻力,则:(取g=10m/s2)
(1)当他落到离水面50m位置时戴着的安全帽对人的头顶的弹力为多少?
(2)当他落到离水面20m的位置时,则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽?
【答案】(1)0;(2)112.5N
【详解】(1)人在离水面50m位置时,做自由落体运动,处于完全失重状态,对安全帽有
对整体有
所以F=0,由牛顿第三定律可知,安全帽对人头顶的弹力为0。
(2)人下落到离水面30m处时,已经自由下落
此时
匀减速运动距离为
设人做匀减速运动的加速度为a,由
得
安全帽的质量为
对安全帽,由牛顿第二定律可得
解得
故在离水面20m的位置时,其颈部要用112.5N的力才能拉住安全帽。
12.(23-24高一下·山东济宁·开学考试)小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得其体重为500N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动到t=11s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g取10m/s2。求:
(1)小明在0~2s内加速度a1的大小,并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态;
(2)在10~11s内,台秤的示数F3;
(3)小明运动的总位移大小。
【答案】(1)1m/s2,失重;(2)600N;(3)19m
【详解】(1)由题图可知,在0~2s内,台秤对小明的支持力为
由牛顿第二定律有
解得
加速度方向竖直向下,故小明处于失重状态;
(2)设在10~11s内小明的加速度为a3,时间为t3,0~2s的时间为t1,则
解得
由牛顿第二定律有
解得
(3)0~2s内位移为
2~10s内位移为
10~11s内位移为
小明运动的总位移大小为
13.(24-25高一上·云南昭通·期末)在升降电梯的水平地板上放一电子秤,如图甲所示,某同学站在电子秤上,电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降,时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示,重力加速度,求:
(1)内该同学速度的最大值;
(2)内加速下降的位移大小和匀速下降的位移大小;
(3)内电梯运动的距离。
【答案】(1)1.25m/s
(2)0.625m,2.5m
(3)3.75m
【详解】(1)内对该同学由牛顿第二定律
解得加速度大小
1s末的速度
内匀速下降;内减速下降,加速度大小
则4s末速度为
则该同学速度的最大值1.25m/s。
(2)内加速下降的位移大小
匀速下降的位移大小
(3)电梯减速运动的位移
可得内电梯运动的距离
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第21讲 超重和失重
内容导航
01 预习航标→ 析目标·明方向:预习导航精准定向
02 教材全解 → 析教材·学新知:情境概念深度构
情境启思:从生活或问题出发,激发兴趣
概念构建:梳理核心概念,形成知识框架
考点精讲:聚焦常考要点,讲清逻辑
例题精析:典型题目带路,学会解题思路
即练固基:趁热打铁练一练,巩固刚学内容
03过关检测 → 练考点·强落实:过关检测分层提
关键词
学习目标导航
重力、视重
超重现象、失重现象
完全失重
加速度运动判定
1. 区分实重与视重概念,破除超重失重物体重力改变的误区。
2. 理解超重、失重、完全失重产生条件,对应加速度方向规律。
3. 结合牛顿第二定律,理解超重失重受力本质。
4. 能判断电梯、航天器、抛体运动中的超重失重状态。
学习重点:超重失重判定条件、加速度方向规律、生活实例辨析。
学习难点:速度方向与加速度方向区分、向上减速失重判定、完全失重特点。
情|境|启|思
电梯启动上升时,人会感觉身体变重;电梯减速下落时,身体同样有增重感;自由下落的水杯中水不会流出。物体自身重力真的变大变小了吗?超重失重和速度方向有关,还是和加速度方向有关?
概|念|构|建
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.条件:物体具有竖直向上的加速度。
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.条件:物体具有竖直向下的加速度。
3.完全失重:当物体具有竖直向下的加速度a=g时,物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象。
三、视重和实重
物体在竖直方向做加速运动时,物体对悬挂物的拉力(弹簧测力计的示数T)或对支持物的压力(台秤示数N),通常我们称它(T或N)为视重。而重力是由于地球作用于物体而产生的,始终存在,大小也不会受运动状态改变影响,我们通常称它为实重。
深|研|精|炼
知识点01 对超重、失重的理解
【情境探究】如图所示,找一个用过的易拉罐、金属罐头盒或塑料瓶,在靠近底部的侧面打一个洞,用手指按住洞,在里面装上水。
(1)移开手指,水就从洞中射出来,这是为什么?
(2)如果放开手,让瓶子自由落下,在下落的过程中,水将不再从洞中射出。实际做一做,观察所产生的现象。怎样解释这一现象?
提示:(1)水能从洞中流出的原因是水能产生压力,静止时,洞之上的水产生的压力把洞附近的水压出。
(2)在瓶子自由落下的过程中,水处于完全失重状态,洞附近的水不再受压力,所以水将不再从洞中射出。
1.重力与视重
(1)重力:物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。
(2)视重:当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,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。
2.超重和失重的理解与判断
(1)当视重与物体的重力不同时,即发生了超重或失重现象。
(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。
失重:物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力。
②从加速度的角度判断
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。
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。
[易错提醒]
(1)超重与失重现象仅仅是一种表象,只是拉力(或压力)的增大或减小,物体的重力大小是不变的。
(2)物体处于超重状态时,不一定做向上的加速运动,也可能做向下的减速运动;同理,物体处于失重状态时,不一定做向下的加速运动,也可能做向上的减速运动。
(3)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会消失,比如液体对器壁没有压强、浸在水中的物体不受浮力等。工作原理与重力有关的仪器也不能再使用,如天平、液体气压计等。
【典例1】(25-26高一上·湖南长沙·学业考试模拟)为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示.当此车匀减速上坡时,乘客( )
A.处于超重状态 B.受到水平向左的摩擦力作用
C.受到的支持力不断减小 D.所受力的合力沿斜坡向上
【探究归纳】当物体加速度存在沿竖直方向的分量时,可根据加速度方向判断超重失重状态:加速度竖直向上时物体处于超重状态,加速度竖直向下时物体处于失重状态;对物体受力分析时,需结合加速度方向,利用牛顿第二定律确定合力方向,进而分析各个力的方向与大小变化,不能凭借运动的直觉经验错误判断受力情况。
【即练1】(25-26高一上·天津河东·期末)质量m=1kg的物块在竖直向上的拉力F作用下由静止开始运动,物块运动的v—t图像如图所示。忽略空气阻力的影响,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.0~2s内,拉力F的大小为2N B.4s时,物块开始下降
C.4~6s内,物体处于超重状态 D.物体上升的最大高度为16m
【即练2】(25-26高一上·四川绵阳·期末)图甲是某旅游景点观光缆车的实景图,图乙是其简化模型。假定货物放置在缆车的水平底板上,缆车沿倾斜直缆绳上行。则( )
A.若缆车匀速上行,则货物受到底板向左的摩擦力
B.若缆车匀减速上行,则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳向下
C.若缆车匀加速上行,则车厢对货物的摩擦力方向沿缆绳向上
D.若缆车匀加速上行,则货物对底板的压力大于货物的重力
知识点02 用牛顿运动定律分析超重和失重现象
[情景探究] 站在电梯里的体重计上,感受电梯启动、运行和制动过程中的超重和失重现象。如果电梯自由下落,人会有什么感觉?
提示:电梯匀速运行时,人既不超重也不失重;电梯向上加速启动时人超重,电梯向上减速制动时人失重;电梯向下加速启动时人失重,电梯向下减速制动时人超重。如果电梯自由下落,人只受重力作用,不受电梯的支持力,体重计示数为0,人将感觉不到重力。
特征
状态
加速度
视重(F)与重力关系
运动情况
受力图
平衡
a=0
F=mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F=m(g+a)>mg
向上加速或向下减速
失重
向下
F=m(g-a)<mg(a<g)
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、沿圆轨道运行的卫星
角度1:电梯中超失重现象分析
【典例2】(25-26高一上·云南昆明·期末)如图是一位乘客乘坐电梯的情景,此时电梯正加速向上运动。下列说法正确的是( )
A.乘客正处于失重状态
B.乘客对电梯的压力大小等于电梯对乘客的支持力大小
C.乘客的重力与其所受支持力是一对作用力与反作用力
D.随着电梯速度逐渐增大,乘客的惯性也逐渐增大
【探究归纳】判断相互作用力与平衡力可以从两个维度区分:一是受力物体,相互作用力是两个物体之间的相互作用,两个力分别作用在不同物体上,平衡力是作用在同一物体上的两个力;二是力的性质,相互作用力一定是同种性质的力,而平衡力的性质可以不同。惯性是物体的固有属性,只与物体的质量有关,和物体的运动状态、受力情况均无关,不能错误认为速度越大惯性越大。
【即练1】(25-26高一上·山西吕梁·期末)如图所示,某同学在电梯内做一个物理小实验。他在电梯底板上放置一小物块,物块与电梯左侧壁用水平轻弹簧连接起来,弹簧处于拉伸状态,电梯静止时物块恰好不会相对底板滑动。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.若电梯由静止加速上升,物块可能相对底板向左滑动
B.若电梯由静止加速上升,物块受到的摩擦力变大
C.若电梯由静止加速下降,物块一定相对底板向左滑动
D.若电梯由静止加速下降,物块受到的支持力小于对底板的压力
【即练2】(25-26高一上·广东江门·期末)某商场内的观光电梯在竖直方向做直线运动,电梯内有一位乘客手持弹簧测力计,下方悬挂一个质量为m的金属块。已知重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.电梯静止时,弹簧测力计的示数大于mg
B.电梯向上做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
C.电梯向上做匀加速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
D.电梯向上做匀减速直线运动时,弹簧测力计的示数大于mg
角度2:完全失重
【典例3】(25-26高一上·内蒙古阿拉善·期末)(多选)在全盟中学生田径运动会跳高比赛中,小刚同学成功地跳过了1.80m的高度,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.小刚起跳时处于超重状态
B.小刚起跳以后在上升过程中处于失重状态
C.小刚下降过程中处于超重状态
D.小刚下降过程中与起跳时相比重力变小了
【探究归纳】判断超重失重只看加速度方向,与速度方向无关:只要加速度竖直向下,无论物体向上运动还是向下运动,都处于失重状态;只要加速度竖直向上,无论物体向上运动还是向下运动,都处于超重状态。同时物体的重力是自身受到的地球引力,不会因为超重失重发生改变,超重失重只是改变了物体对接触面的压力,并不会改变物体自身的重力大小。
【即练1】(25-26高一上·江苏淮安·期中)如图,一个塑料瓶上端、下端、左右都开口,先用手捂住a、b、c三个孔,保持瓶静止及不漏水。现将瓶向不同方向抛出,不计空气阻力,则瓶子在空中运动过程中,下列说法中正确的是( )
A.瓶子向上抛出后,处于超重状态,水将从上口流出
B.瓶子向下抛出后,处于失重状态,水将从下口处流出
C.瓶子向左抛出后,水将从左口处流出
D.不论瓶子向哪个方向抛出后,都处于完全失重状态,水不会从任何一个出口流出
【即练2】(25-26高一上·江苏无锡·期中)如图,雪碧瓶在靠近底部处钻几个小孔,盛满水后将瓶竖直斜向左上抛出,忽略空气阻力,上升过程中应出现的图为( )
A. B. C. D.
角度3:超失重的图像分析
【典例4】(25-26高一上·重庆九龙坡·阶段检测)(多选)某同学体重50kg,乘电梯上行时,用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是( )
A.电梯向上减速运动
B.该同学处于失重状态
C.该同学受到的最小支持力约为470N
D.该同学受到的最大支持力约为520N
【即练1】(25-26高一上·江苏淮安·期末)某同学站在置于水平地面的力传感器上做“下蹲”或“站起”的动作,力传感器将采集到的数据输入计算机,可以绘制出压力F随时间t变化的图线。某段时间内图线如图所示,a、b、c为图线上的三点。下列说法正确的是( )
A.为一次“下蹲”过程
B.过程中该同学先超重后失重
C.为“下蹲”过程,为“站起”过程
D.过程速度一直减小,过程速度一直增加
【即练2】(25-26高一上·浙江宁波·期末)一同学站在体重计上做“下蹲”和“起立”来研究超重与失重现象,发现体重计读数随时间变化关系如图所示。规定由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。则( )
A.前2s内该同学完成了“下蹲”和“起立”各一次
B.“起立”过程中,先出现超重现象,后出现失重现象
C.在5.6s时刻,该同学所受的重力为240N
D.在5.1s时刻,该同学重心的加速度约为,方向竖直向上
一、单选题
1.(25-26高一上·湖北孝感·期末)如图所示,甲、乙两位同学利用一把1m长的直尺测量“反应时间”。甲用一只手在直尺下方做捏尺的准备,从他看到乙同学放开直尺开始,到他捏住直尺为止,测出直尺在这段时间内下落的高度为45cm。不计空气阻力,g取,则下列说法正确的是( )
A.甲同学本次测得的“反应时间”约为0.2s
B.甲同学抓住直尺前的瞬间,直尺的速度约为3m/s
C.甲同学捏住直尺使直尺减速的过程中,直尺处于失重状态
D.乙同学放开直尺到甲同学碰到直尺之前,直尺都处于超重状态
2.(25-26高一上·重庆·阶段检测)如图所示,运动员正在进行网球比赛,若网球可视为质量分布均匀的球体,则关于网球运动中蕴含的力学知识,以下说法正确的是( )
A.网球在空中运动时处于完全失重状态
B.网球撞击球拍时,球拍对网球的力大于网球对球拍的力
C.网球的速度越大,惯性越大
D.球拍对网球的弹力,是因为网球发生弹性形变而产生的
3.(25-26高一上·湖南郴州·期末)在巴黎奥运会上,中国跳水梦之队首次实现包揽奥运8金的壮举。全红婵比赛的过程中,可将其视为质点,在空中运动的过程可视为竖直上抛运动,不计空气阻力。如图是其运动的图像,从离开跳台开始计时,图中为直线,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.在图像中,以竖直向上为正方向
B.在时间内,先超重后失重
C.在时间内,加速度先增加后减小
D.离开跳台后重心上升的最大高度为
4.(20-21高二下·江西新余·阶段检测)如图甲所示,在升降机的顶部装了一个能够显示拉力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为m的小球,若升降机在匀速运行过程中突然停止,并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t的变化关系如图乙所示,g为重力加速度,则( )
A.升降机停止前在向下运动
B.0~t1时间内小球处于失重状态,速率不断增大
C.t2~t3时间内小球处于超重状态,速率不断减小
D.t3~t4时间内小球处于超重状态,速率不断减小
5.(24-25高一上·江苏·阶段检测)如图所示,一个圆形水杯底部有一小孔,用手指堵住小孔,往杯子里倒半杯水。手指松开后,下列方式可以使水流出的是(不考虑杯子转动及空气阻力)( )
A.匀速运动 B.竖直向下抛出
C.斜向上抛出 D.静止释放
6.(25-26高一上·江苏南京·期末)如图,物块A放在一个静止的木箱内,由于A受到弹簧拉力大于最大静摩擦力而不能保持静止,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。要使A相对木箱静止不动,下列情况中一定不可以的是( )
A.让木箱向右加速 B.让木箱向上加速
C.让木箱向下加速 D.在物块上加重物
7.(25-26高一上·四川攀枝花·阶段检测)在军事演习中,质量为62kg的空降兵从悬停在空中的直升飞机上跳下,沿竖直方向运动的v-t图像如图甲所示,当速度减为零时空降兵恰好落到地面。降落伞用8根对称的绳悬挂空降兵,每根绳与中轴线的夹角均为,如图乙所示。不计空降兵所受的阻力,,,重力加速度g取,则( )
A.空降兵在第一个10s内处于超重状态
B.空降兵在第一个10s内和最后一个10s内的平均速度大小相等方向相反
C.空降兵在整个运动过程中的平均速度大小为7.5m/s
D.落地前瞬间降落伞的每根绳对空降兵的拉力大小为85.25N
二、多选题
8.(18-19高一上·云南玉溪·期末)一个50kg的人站在电梯里,电梯顶部用一弹簧测力计悬挂着质量为1kg的物体,电梯运行时弹簧测力计示数为12N,重力加速度取g=10m/s2,则此时( )
A.电梯可能正向下做减速运动
B.电梯可能正向下做加速运动
C.人对地板的压力大小为600N
D.人对地板的压力大小为400N
9.(25-26高一上·贵州黔南·期末)在一电梯内放一体重计,电梯静止时,某同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯在竖直方向运动过程中,某一段时间内晓敏发现体重计示数如图所示,g取10 m/s2,在这段时间内下列说法正确的是( )
A.该同学所受的重力变小了
B.电梯可能沿竖直向上运动
C.该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力
D.电梯的加速度大小为2 m/s2,方向竖直向下
10.(25-26高一上·广东深圳·期末)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度随时间的变化曲线如图所示,A、B、C、D为曲线上的点,取竖直向上为正方向。则下列说法正确的是( )
A.C点处无人机高度最大
B.无人机在AB段处于超重状态
C.D点处无人机处于失重状态
D.无人机在CD段先超重再失重
三、解答题
11.(19-20高一·全国·课后作业)“蹦极”是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激”的惊险娱乐项目。人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处(或悬崖上),用橡皮弹性绳拴住身体,让人头下脚上自由下落,落到一定位置时弹性绳拉紧。设人体立即做匀减速运动,到接近水面时刚好减速为零,然后再反弹。已知某“勇敢者”头戴重为45N的安全帽,开始下落时的高度为75m,设计的系统使人落到离水面30m时,弹性绳才绷紧。不计空气阻力,则:(取g=10m/s2)
(1)当他落到离水面50m位置时戴着的安全帽对人的头顶的弹力为多少?
(2)当他落到离水面20m的位置时,则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽?
12.(23-24高一下·山东济宁·开学考试)小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得其体重为500N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从t=0时由静止开始运动到t=11s时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g取10m/s2。求:
(1)小明在0~2s内加速度a1的大小,并判断在这段时间内他处于超重还是失重状态;
(2)在10~11s内,台秤的示数F3;
(3)小明运动的总位移大小。
13.(24-25高一上·云南昭通·期末)在升降电梯的水平地板上放一电子秤,如图甲所示,某同学站在电子秤上,电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降,时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示,重力加速度,求:
(1)内该同学速度的最大值;
(2)内加速下降的位移大小和匀速下降的位移大小;
(3)内电梯运动的距离。
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