超重与失重

5.5超重与失重

一、课标要求

1．知道什么是超重、失重，什么是完全失重。

2．理解产生超重、失重及完全失重的条件．

3．学会应用牛顿定律解决有关超重、失重等问题．

二、课前复习

1.应用牛顿定律解题的两种基本类型是：一、已知运动情况求受力情况；二、已知受力情况求运动情况。

2．利用牛顿定律解题的一般步骤为：

（1）明确研究对象．根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体．可以是一个整体或进行隔离．由具体情况而定．

（2）进行受力分析和运动状态分析，画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程．

（3）选取正方向或建立坐标系，通常以加速度的方向为正方向或以速度方向为某一坐标轴的正方向．

（4）根据运动过程求a或由受力分析求答．

（5）根据牛顿第二定律F=ma列方程求解．

三、自主探究

1.什么是超重和失重

思考与讨论1:用手掌托着一叠较重的书．先让手缓缓上下移动，体会一下书对手掌的压力，跟静止时是否相同?

相同

思考与讨论2:若后手突然竖直上升或竖直下降，手掌受到的压力跟静止时有什么不同?

突然上升时手受到的压力比静止时增大了；突然下降时手受到的压力比静止时减小了。

思考与讨论3:在测力计下端挂一钩码，观察测力计静止时、缓缓上升时和下降时、突然上升和突然下降时测力计示数有什么样的变化规律？

静止时、缓缓上升时和下降时示数不变；突然上升时示数增大、突然下降时示数减小思考与讨论4：在测力计的示数发生变化时物体的重力变化了吗？

产生重力的条件没有变化所以重力没有变化。

2.超重和失重

（1）物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体重力的现象叫做超重。

（2）物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体重力的现象叫做失重。

思考与讨论1：当物体以大小等于g的加速度竖直下落时，它对悬挂物或支持物完全没有作用力，物体处于完全失重状态。若物体在忽略空气阻力的条件下被竖直向上抛出时，物体处于何种状态？

由于此时物体和自由下落时的受力完全相同故仍处于完全失重状态。

思考与讨论2：处于超重和失重状态下的物体运动中的加速度方向有何特点？

处于超重状态下的物体具有竖直向上的加速度或分加速度；处于失重状态下的物体具有竖直向下的加速度或分加速度。

四、典型例题

知识点1：对超重和失重的理解

例1：四位同学对超重、失重现象作了如下总结，其中不正确的是

A．超重就是物体重力增加了，失重就是物体重力减小了

B．物体加速向上运动属于超重，物体加速向下运动属于失重

C．不论超重、失重、还是完全失重，物体所受重力不变

D．超重就是物体对竖直悬挂物的拉力(或对水平支持物的压力)大于重力的现象，失重则是小于重力的现象

答案：A

点拨：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，处于失重现象，但不管处于什么状态，物体受到的重力不变．

知识点2：超重和失重的计算

例题2：

例3：某人在以a=2m ／s 2匀加速下降的升降机中最多能举起m l =75kg 的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最多能兴起50kg 的物体，则此升降机上升的加速度是多大?(g 取10 m ／s 2) 【导析】先明确物体加速度的大小和方向，利用牛顿第二定律，列方程求解．

【解析】设此人在地面上的最大“举力”为F ，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍为F.以物体为研究对象，受力分析如图所示，且物体的加速度与升降机相同。

当升降机以加速度a=2m ／s 2匀加速下降时，

对物体有：m l g-F=m l a ， 则：

设人地面上最多可举起质量为m 0的物体，则

当升降机以加速度a 、加速上升时，对物体有： F-m 2g=m 2a 、

【答案】60kg 2m ／s 2

点拨：超重和失重问题实质上是牛顿运动定律应用的延伸。它作为解题的一种思路方法，解题时应抓住“加速度”这一纽带，应用牛顿运动定律处理问题的方法解决。

五、检测归纳

1．对于超重力和失重的认识，以下正确的是

A．人站在体重计时，突然下蹲，体重计示数不变

B．蹦床运动员在上升到最高点时处于平衡状态

C．在减速上升的电梯里人对地板的压力小于重力

D．自由下落的物体不再受重力作用

【解析】人在体重计上突然下蹲时，是一个向下加速的过程，具有向下的加速度，处于失重状态，因此人对体重计的压力小于本身重力，体重计示数要变化，故选项A错误；运动员在最高点时要受到重力作用，不是平衡状态，选项B错误；减速上升的电梯中的人具有向下的加速度，处于失重状态，对地板的压力小于本身重力，选项C正确；物体自由下落时，要受重力作用，选项D错误．【答案】C

2．下面关于超重与失重的判断正确的是

A．物体做变速运动时，必处于超重或失重状态

B．物体向下运动，必处于失重状态

C．做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态

D．物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态

【解析】判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向的加速度．若物体加速度向下，则处于失重状态．若物体加速度向上，则处于超重状态．A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重．C、D 两项物体均有向下的加速度或分加速度，故处于失重状态，C项中a=g，故完全失重．

【答案】CD

3．某同学找了一个用过的“易拉罐”，在靠近底部的侧面打了一个孔，用手指按住孔，向罐中装满水，然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，下列说法正确的是

A．易拉罐上升的过程中，孔中射出的水的速度越来越大

B．易拉罐下降的过程中，孔中射出的水的速度越来越大

C．易拉罐上升、下降的过程中，孔中射出的水的速度都不变