第4节 超重与失重
[学习目标] 1.[物理观念]知道什么是超重和失重. 2.[科学思维与科学方法]知道产生超重和失重的条件. 3.[科学思维与科学方法]会分析、解决超重和失重问题.
一、超重现象
1.超重现象: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.产生条件:物体具有竖直向上的加速度,与物体的速度大小和方向无关.
3.运动类型:超重物体做向上的加速运动或向下的减速运动.
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.产生条件:物体具有竖直向下的加速度.
3.运动类型:失重物体做向上的减速运动或向下的加速运动.
4.完全失重
(1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态.
(2)产生条件:物体竖直向下的加速度等于重力加速度.
(3)所有的抛体运动,在不计阻力的情况下,都处于完全失重状态.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)物体处于超重状态时,一定向上运动. (×)
(2)物体处于超重状态时,可能向下运动. (√)
(3)竖直向上抛出的物体,在上升过程中处于超重状态. (×)
(4)只要物体向下运动,就会引起失重现象. (×)
(5)物体在完全失重的条件下,对支持它的支撑面压力为零. (√)
(6)物体完全失重时,不受重力作用. (×)
2.下列说法中正确的是( )
A.只有正在向上运动的物体,才有可能处于超重状态
B.超重就是物体所受的重力增大
C.物体处于超重状态时,地球对它的引力变大
D.超重时物体所受的重力不变
D [只要物体加速度方向向上,物体就处于超重状态,物体也可能向下做减速运动,故A错误;超重时物体的重力不变,地球对物体的吸引力也不变,故B、C错误,D正确.]
3.如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是( )
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D.下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
A [以A、B作为整体,上升过程只受重力作用,所以系统的加速度为g,方向竖直向下,故系统处于完全失重状态,A、B之间无弹力作用,B错误;下降过程,A、B仍是处于完全失重状态,A、B之间也无弹力作用,A正确,C、D错误.]
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超重现象
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1.实重与视重
(1)实重:物体实际所受重力.物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化.
(2)视重:用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时,弹簧测力计或台秤的示数叫作物体的视重.当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时,视重等于实重;当存在竖直方向的加速度时,视重不再等于实重.
2.超重现象
(1)超重现象: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)产生超重的原因:当物体具有竖直向上的加速度a时,支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得:F-mg=ma.所以F=m(g+a)>mg.由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg.
(3)超重的动力学特点:
超重加速度方向向上(或有向上的分量).
【例1】 一个站在升降机上的人,用弹簧测力计提着一个质量为1 kg的鱼,弹簧测力计的读数为12 N,该人的体重为750 N,则他对升降机地板的压力为(g取10 m/s2)( )
A.750 N B.762 N
C.900 N D.912 N