資源簡介

4.6 超重和失重
學習目標：　
1.知道測量重力的兩種方法；
2.知道什么是視重；
3.知道什么是超重和失重現象；
4.會利用牛頓運動定律分析超重和失重的問題。
【自主學習】（閱讀教材）
一、重力的測量
1．方法一：利用牛頓第二定律
先測量物體做自由落體運動的加速度g，再用天平測量物體的_________，利用牛頓第二定律可得G＝ ；
2．方法二：利用力的平衡條件
將待測物體懸掛或放置在__________上，使它處于靜止狀態．這時物體所受的重力和測力計對物體的拉力或支持力的大小__________．
二、超重和失重
1．視重：體重計的_________稱為視重，反映了人對體重計的_________．
2．失重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)_______物體所受重力的現象．
(2)產生條件：物體具有__________(選填“向上”或“向下”)的加速度．
3．超重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)________物體所受重力的現象．
(2)產生條件：物體具有__________(選填“向上”或“向下”)的加速度．
4．完全失重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)__________的狀態．
(2)產生條件：a＝g，方向__________．
【問題探究1】超重和失重現象的理解
如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運動。
(1)電梯啟動瞬間加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大還是小？電梯勻速向上運動時，人受到的支持力比其重力大還是小？
(2)電梯將要到達目的地減速運動時加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大還是小？
【例1】下列關于超重、失重現象的描述中，正確的是(　　)
A.電梯正在減速上升，在電梯中的乘客處于超重狀態
B.在空中做自由落體運動的物體，處于完全失重狀態
C.磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時，車上乘客處于超重狀態
D.人站在地面上，當其由站立狀態開始下蹲的瞬間，處于超重狀態
【針對訓練1】小敏隨著十幾個人一起乘電梯上五樓，走進電梯時電梯沒有顯示超載，但電梯剛啟動時報警器卻響了起來。對這一現象的解釋，下列說法正確的是(　　)
A.剛啟動時，物體的加速度向下，人處于超重狀態
B.剛啟動時，人所受的重力變大了
C.剛啟動時，人對電梯底板的壓力大于底板對人的支持力
D.剛啟動時，人對電梯底板的壓力變大了
總結：超重、失重的比較
特征狀態 加速度 視重(F)與重力的關系 運動情況 受力圖
平衡
超重
失重
完全失重
【問題探究2】超重、失重的分析和計算
【例2】一人站在電梯內體重計上，電梯靜止時體重計示數500 N。若電梯在豎直方向運動過程中，他看到體重計的示數為600 N，取g＝10 m/s2。電梯的運動情況可能是(　　)
A.電梯的加速度大小為2 m/s2，方向豎直向上
B.電梯的加速度大小為2 m/s2，方向豎直向下
C.電梯可能向下加速運動，也可能向上減速運動
D.電梯可能向上減速運動，也可能向下加速運動
【針對訓練2】質量為60 kg的人站在升降機中的體重計上，如圖所示，重力加速度g取10 m/s2，當升降機做下列各種運動時，求體重計的示數．
(1)勻速上升；
(2)以4 m/s2的加速度加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度加速下降．
總結：解決超重和失重問題的一般思路
【問題探究3】利用圖像分析超重和失重
【例3】如圖是某同學站在壓力傳感器上做下蹲—起立的動作時傳感器記錄的壓力隨時間變化的圖線，縱坐標為壓力，橫坐標為時間。由圖線可知，該同學的體重約為650 N，除此以外，還可以得到以下信息(　　)
A.1 s時人處在下蹲的最低點
B.2 s時人處于下蹲靜止狀態
C.0.8～1.7 s在做起立的動作
D.下蹲過程中人始終處于失重狀態
【針對訓練3】 如圖甲所示是某人站在力傳感器上做下蹲—起跳動作的部分示意圖。如圖乙所示是根據傳感器畫出的力—時間圖像，其中力的單位是N，時間的單位是s。兩圖中的點均對應，取重力加速度g＝10 m/s2。請根據這兩個圖所給出的信息，判斷下列選項正確的是(　　)
A.此人的質量約為60 kg
B.此人從站立到蹲下的過程對應乙圖中1到6的過程
C.此人在狀態2時處于超重狀態
D.此人向上的最大加速度大約為1.9g
【問題探究4】超重、失重的綜合應用
1．若加速度方向向上(或斜向上)，物體處于超重狀態；若加速度方向向下(或斜向下)，物體處于失重狀態．
2．若系統中某一部分有向上或向下的加速度，則系統整體也處于超重或失重狀態．
例4　如圖所示，質量為M的斜面體始終處于靜止狀態，重力加速度為g，當質量為m的物體以加速度a沿斜面加速下滑時有(　　)
A．地面對斜面體的支持力大于(M＋m)g
B．地面對斜面體的支持力等于(M＋m)g
C．地面對斜面體的支持力小于(M＋m)g
D．由于不知道a的具體數值，無法判斷地面對斜面體的支持力的大小與(M＋m)g的關系

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