超重和失重知识点梳理和练习

一、课堂导入

回顾牛顿第一定律和牛顿第二定律

二、新课传授

一、共点力的平衡

一个物体在共点力作用力下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。

共点力作用下物体的平衡条件是：合力等于零，即F合=0。

1、二力平衡条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

2、三力平衡条件：任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

3、解共点力平衡问题的基本思路

1、对研究对象进行受力分析，作出受力图。

2、物体在三个力作用下处于平衡状态，常用解题方法：力的分解法、力的合成法。

3、共面的非平行的三个力平衡时：其中任意两个力的合力必与第三个力等值反向且三个力的作用线必交于一点(三力汇交原理）。

4、物体在三个以上（或三个）力作用下处于平衡状态，通常应用正交分解法。

例1.如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个质量为m的小球，小球处于静止状态，若从左侧将一斜面轻轻推到小球下方与球接触，弹簧保持原长，小球仍静止，则小球受到的力（）

A．重力，弹簧弹力

B．重力，弹簧弹力，斜面弹力

C．重力，斜面弹力

D．弹簧弹力，斜面弹力

例1 物体在共点力作用下，下列说法正确的是( )

A．物体的速度等于零，物体就一定处于平衡状态

B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态

C．物体所受合力为零时，就一定处于平衡状态

D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态

解析本题考查对于平衡状态的判断，处于平衡状态的物体，从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态，从受力上来看，物体所受合外力为零．速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定处于平衡状态，选项A错；物体相对于另一物体静止时，该物体相对地面不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故选

项B 错；选项C 符合平衡条件的判断，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡状态，选项D 错． 答案 C

例2 如图26-2所示，用两根细线把A 、B 两小球悬挂在天花板上的同一点O ，并用第三根细线连接A 、B 两小球，然后用某个力F 作用在小球A 上，使三根细线均处于直线状态，且OB 细线恰好沿竖直方向，两小球处于静止状态．则该力可能为图中的( )

A ．F 1

B ．F 2

C ．F 3

D ．F 4

解析 根据平衡条件分析B 的受力可知AB 绳的拉力情况，从而确定A 球的受力情况，根据平衡条件判断出作用在A 球上的外力F 的可能范围．

因为BO 处于竖直方向，所以B 只受重力和竖直绳OB 的拉力，绳AB 没有力的作用，故而可知A 球只受三个力的作用：重力，绳OA 的拉力、外力．根据平衡条件，A 所受合外力为零，即绳OA 的拉力与重力的合力一定与第三个力是一对平衡力．绳OA 拉力大小不确定，所以其与重力的合力可能范围在两力的夹角内，那么外力的范围是该角的对顶角，综上选项

B 、

C 正确． 答案 BC

变式训练1

(1)在例2中，如果去掉B 球，只存在A 球．A 仍静止在图示位置，那么该题应选哪几项？( )

(2)在例2中，若把OA 换成一绕O 点转动的轻杆，其他条件不变，又应选哪几项？( ) 解析 (1)从上面分析知绳AB 无作用力，即有没有B 球对本题无影响，故选项B 、C 正确．

(2)如果杆上产生的是拉力与原题相同，可能的范围不变；如果杆上产生的是压力，那么外力的可能方向应在竖直方向与OA 夹角的锐角内．故换成杆后的范围增大了一个锐角．故选项B 、C 、D 正确．

答案 (1)BC (2)BCD

二、超重和失重

用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？

物体处于平衡状态

弹簧秤的示数是哪个力的？

物体拉弹簧的力的示数？

根据平衡条件和牛顿第三定律知道：弹簧秤的示数等于物体重力的大小。

思考：

用弹簧秤测物体的重力时，突然向上加速、减速运动，弹簧秤的示数如何变

化？

分析:

物体的受力情况

物体向上加速时：

根据牛顿第二定律：

F －

G ＝ma

F ＝ ma ＋

G =ma+mg=m(a+g)＞

G

物体所受的拉力F 与物体对弹簧秤的拉力F ′（弹簧秤的示数）大于物体的重力。

1、超重

物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受到的重力的情况称为超重现象。

例1、一个质量为70Kg 的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s 2的加速度匀

减速下降，求这时他对电梯地板的压力。（g=10m/s 2）

超重对宇航员的影响

宇航员在飞船起飞和返回地面时，处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的9倍，超重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到3倍重力时既感到呼吸困难；超重达到4倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力。

条件: 物体存在向上的加速度

两种情况：(1)加速上升 (2)减速下降

思考:用弹簧秤匀速拉物体时，突然向上减速运动，弹簧秤的示数如何变化？

物体向上减速时：

根据牛顿第二定律：

G － F ＝ma

F ＝

G － ma ＜ G

物体所受的拉力F 与物体对弹簧秤的压力F ′（弹簧秤的示数）小于物体的重力

2、失重

物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受到的重力的情况称为失重现象。 例2、在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg

①若升降机以2.5m/s 2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？

②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？

解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：

mg － F ＝ma

F ＝ mg － ma

①当a 1=2.5m/s 2 ,F 1=300N

②当自由下落时，a 2=g,F 2=0N

根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N 和0N 。

条件: 物体存在向下的加速度

两种情况：(1)加速下降 (2)减速上升

3、完全失重

物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于0的情况称为完全失重现象。

条件: 物体的 的加速度等于g 解：人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。根据牛顿第二定律得：

F －mg = ma

F= m ( g+a )

F =910N

根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N ，方向竖直向下。