用牛顿运动定律解决问题(二) 【学习目标】 1知道超重、失重和完全失重现象,会根据条件判断超重、失重现象 2能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动 【课前预习案】 超重与失重 1.超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象,称 现象 2.失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象,称为 失重现象 如果物体对支持物、悬挂物完全没有作用力的,这时物体正好以大小等于g,方向竖 直向下的加速度运动,此时物体处于完全失重状态 想一想 有人说:“在很高的山顶上,物体所受的重力要小于它在平地上所受的重力,这种 现象也是失重!”这种说法正确吗? 、从动力学看自由落体运动 物体做自由落体运动有两个条件:第一,物体是从静止开始下落的,即运动的_ 第二,运动过程中它只受_的作用,根据牛顿第二定律mg= 所以a=g,方 向竖直向下 想一想 自由落体运动的物体是处于失重还是超重状态呢? 【课堂探究案】 对超重和失重的理解 例1]关于超重和失重,下列说法正确的是( A.物体处于超重时,物体一定在上升 B.物体处于失重状态时,物体可能在上升 C.物体处于完全失重时,地球对它的引力就消失了 D.物体在完全失重时,它所受到的合外力为零 【例2]在升降机中,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20%,于是他作出 下列判断,其中正确的是() A.升降机可能以08g的加速度加速上升 B.升降机可能以0.2g的加速度加速下降 C.升降机可能以02g的加速度减速上升 D.升降机可能以08g的加速度减速下降
1 用牛顿运动定律解决问题（二） 【学习目标】 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象. 2.能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动 【课前预习案】 一、超重与失重 1．超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象，称 为 现象． 2．失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象，称为 失重现象． 如果物体对支持物、悬挂物完全没有作用力的，这时物体正好以大小等于 g，方向竖 直向下的加速度运动，此时物体处于完全失重状态． 想一想： 有人说：“在很高的山顶上，物体所受的重力要小于它在平地上所受的重力，这种 现象也是失重！”这种说法正确吗？ 二、从动力学看自由落体运动 物体做自由落体运动有两个条件：第一，物体是从静止开始下落的，即运动的 ； 第二，运动过程中它只受 的作用．根据牛顿第二定律 mg＝ ，所以 a＝g，方 向竖直向下． 想一想： 自由落体运动的物体是处于失重还是超重状态呢？ 【课堂探究案】 一、对超重和失重的理解 例 1 关于超重和失重，下列说法正确的是( ) A．物体处于超重时，物体一定在上升 B．物体处于失重状态时，物体可能在上升 C．物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了 D．物体在完全失重时，它所受到的合外力为零 例 2 在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了 20%，于是他作出 下列判断，其中正确的是( ) A．升降机可能以 0.8g 的加速度加速上升 B．升降机可能以 0.2g 的加速度加速下降 C．升降机可能以 0.2g 的加速度减速上升 D．升降机可能以 0.8g 的加速度减速下降
二、对完全失重的理解 【例3]如图481所示,A、B两人用安全带连接在一起,从飞机上跳下进行双人跳 伞运动,降落伞未打开时不计空气阻力.下列说法正确的是() A.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定为零 B.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于B的 重 C.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于B的重力 D.在降落伞打开后的下降过程中,安全带的作用力小于B的重力 三、从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动 【例4]气球下挂一重物,以v=10m/s匀速上升,当达到离地面高175m处时,悬 挂重物的绳子突然断裂,那么重物经多长时间落到地面?落地速度多大?(空气阻力不 计,g取10m2) 【当堂检测】 对超重和失重的理解 1.2013年9月10日,在沈阳奥体中心进行的第十二届全运会女子跳高决赛中,福 建名将郑幸娟以1米9的成绩成功卫冕.图482为郑幸娟在本届全运会上以背越式成功 地跳过了1.92米的高度.若忽略空气阻力,g取10m/32则下列说法正确的是() 图482 A.郑幸娟下降过程处于失重状态 D.郑幸娟下降过程处于超重状态 C.郑幸娟起跳以后在上升过程中处于超重状态 D.郑幸娟起跳时地面对她的支持力大于她的重力 2.如图483所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过 tuK(ms-I 程中的vt图象,则() A.物体在0~2s内处于失重状态 B.物体在2~4s内处于超重状态 C.物体在4~5s内处于失重状态
2 二、对完全失重的理解 例 3 如图 481 所示，A、B 两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳 伞运动，降落伞未打开时不计空气阻力．下列说法正确的是( ) A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零 B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于 B 的 重 力 C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于 B 的重力 D．在降落伞打开后的下降过程中，安全带的作用力小于 B 的重力 三、从动力学看自由落体运动和竖直上抛运动 例 4 气球下挂一重物，以 v0＝10 m/s 匀速上升，当达到离地面高 175 m 处时，悬 挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不 计，g 取 10 m/s 2 ) 【当堂检测】 对超重和失重的理解 1．2013 年 9 月 10 日，在沈阳奥体中心进行的第十二届全运会女子跳高决赛中，福 建名将郑幸娟以 1 米 92 的成绩成功卫冕．图 482 为郑幸娟在本届全运会上以背越式成功 地跳过了 1.92 米的高度．若忽略空气阻力，g 取 10 m/s 2 .则下列说法正确的是( ) 图 482 A．郑幸娟下降过程处于失重状态 D．郑幸娟下降过程处于超重状态 C．郑幸娟起跳以后在上升过程中处于超重状态 D．郑幸娟起跳时地面对她的支持力大于她的重力 2．如图 483 所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过 程中的 vt 图象，则( ) A．物体在 0～2 s 内处于失重状态 B．物体在 2～4 s 内处于超重状态 C．物体在 4～5 s 内处于失重状态
D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态 对完全失重现象的理解 3.如图484所示,建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处,采用 的方式是一工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出,在高处的工人乙 将其接住.每块砖的质量均为m,现只考虑最上层的两块砖,不计 空气阻力,下列说法正确的是() A.工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块处于失重状态 B.工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块间作用力等于mg C.工人甲在将砖块抛出后,砖块处于失重状态 D.工人甲在将砖块抛出后,砖块间作用力等于mg 竖直上抛运动的有关计算 竖直上抛的物体,初速度是30m/s,经过20s、30s、4.0s,物体的位移分别是 多大?通过的路程分别是多长?各秒末的速度分别是多大?(g取10m/s2) 【课后训练】 题组一对超重和失重的理解 1.下列关于超重和失重的说法中,正确的是() A.物体处于超重状态时,其重力增加了 B.物体处于完全失重状态时,其重力为零 C.物体处于超重或失重状态时,其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了 D.物体处于超重或失重状态时,其质量及受到的重力都没有变化 2.下列说法正确的是() A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 3.在一电梯的地板上有一压力传感器,其上放一物块,如图485甲所示,当电梯运 行时,传感器示数大小随时间变化的关系图象 如图乙所示,根据图象分析得出的结论中正确 的是() 物块 A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态 感器 B.从时刻t到t4,物块处于失重状态 C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在 高楼层
3 D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态． 对完全失重现象的理解 3．如图 484 所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用 的方式是一工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出，在高处的工人乙 将其接住．每块砖的质量均为 m，现只考虑最上层的两块砖，不计 空气阻力，下列说法正确的是( ) A．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块处于失重状态 B．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块间作用力等于 mg C．工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态 D．工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于 mg 竖直上抛运动的有关计算 4．竖直上抛的物体，初速度是 30 m/s，经过 2.0 s、3.0 s、4.0 s，物体的位移分别是 多大？通过的路程分别是多长？各秒末的速度分别是多大？(g 取 10 m/s 2 ) 【课后训练】 题组一 对超重和失重的理解 1．下列关于超重和失重的说法中，正确的是( ) A．物体处于超重状态时，其重力增加了 B．物体处于完全失重状态时，其重力为零 C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了 D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化 2．下列说法正确的是( ) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 3．在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图 485 甲所示，当电梯运 行时，传感器示数大小随时间变化的关系图象 如图乙所示，根据图象分析得出的结论中正确 的是( ) A．从时刻 t1 到 t2，物块处于失重状态 B．从时刻 t3 到 t4，物块处于失重状态 C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在 高楼层
υ.电梯可能开始停在髙楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在 低楼层 为了节省能量,某商场安裝了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢; 有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两 个过程,如图486所示,那么下列说法中正确的是() A.顾客始终受到三个力的作用 B.顾客始终处于超重状态 C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下 D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下 5.在探究超重和失重规律时,某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲 和起立的动作,传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力F随时间f变化的图象, 则下列图象中可能正确的是() 题组二对完全失重现象的理解 6.如图487所示,一木箱内装一铁球,木箱的内宽与高恰 好与铁球 的直径相等,当木箱自由下落时,下列说法正确的是( A.不计空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力 B.不计空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力 C.有空气阻力时,铁球对木箱上壁有压力 D.有空气阻力时,铁球对木箱下壁有压力 7.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小孔.用手指按住小 孔的同时往罐里装满水,然后将易拉罐向上抛岀,运动过程中罐底始终向下,空气阻力 不计() A.在易拉罐上升过程中,小孔中有水射出,水射出比罐静止时慢 B.在易拉罐下降过程中,小孔中有水射出,水射出比罐静止时快 C.在易拉罐上升、下降过程中,小孔中射出水的快慢都和罐静止时相同 D.在易拉罐上升、下降过程中,水都不会从小孔中射出 8.如图488所示,A、B两物块叠放在一起,当把A、B两物块同时竖直向上抛出() A.A的加速度小于g B.B的加速度大于g A、B的加速度均为g
4 D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在 低楼层 4.为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯．无人乘行时，扶梯运转得很慢； 有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转．一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两 个过程，如图 486 所示．那么下列说法中正确的是( ) A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 5．在探究超重和失重规律时，某体重为 G 的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲 和起立的动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力 F 随时间 f 变化的图象， 则下列图象中可能正确的是( ) 题组二 对完全失重现象的理解 6．如图 487 所示，一木箱内装一铁球，木箱的内宽与高恰 好与铁球 的直径相等，当木箱自由下落时，下列说法正确的是( ) A．不计空气阻力时，铁球对木箱下壁有压力 B．不计空气阻力时，铁球对木箱上壁有压力 C．有空气阻力时，铁球对木箱上壁有压力 D．有空气阻力时，铁球对木箱下壁有压力 7．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小孔．用手指按住小 孔的同时往罐里装满水，然后将易拉罐向上抛出，运动过程中罐底始终向下，空气阻力 不计( ) A．在易拉罐上升过程中，小孔中有水射出，水射出比罐静止时慢 B．在易拉罐下降过程中，小孔中有水射出，水射出比罐静止时快 C．在易拉罐上升、下降过程中，小孔中射出水的快慢都和罐静止时相同 D．在易拉罐上升、下降过程中，水都不会从小孔中射出 8．如图 488 所示，A、B 两物块叠放在一起，当把 A、B 两物块同时竖直向上抛出( ) A．A 的加速度小于 g B．B 的加速度大于 g C．A、B 的加速度均为 g
D.A、B间的弹力为零 题组三与超重和失重有关问题的计 9.如图489所示,电梯的顶部挂有一个弹簧测力计,其下端挂了一个重物,电梯匀 速直线运动时,弹簧测力计的示数为10N,在某时刻电梯中的人观察到 弹簧测力计的示数变为8N,关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取 10m32)() A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2m/s B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为2m/s C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为2m/x2 D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2m/s2 10.在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体 重计示数为50kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图4810 所示,在这段时间内下列说法中正确的是() 04060 图4810 A.晓敏同学所受的重力变小了 B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C.电梯一定在竖直向下运动 D.电梯的加速度大小为是,方向一定竖直向下 11.美国宇航局计划2025年前载人登陆小行星,图4811为畅想登陆小行星的宇航 员.为训练宇航员能在失重状态下工作和生活,需要创造一种失重的环境.在地球表面 附近,当飞机模拟只在重力作用下运动时,就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重 状态.现要求一架飞机在速度大小为v1=500m/s时进入失重状态试验,在速度大小为v =1000ms时退出失重状态试验,重力加速度为g=10m32,下列说法正确的是() A.飞机可以模拟向上的加速运动 B.飞机可以模拟向下的减速运动 C.如果是竖直上抛运动,可计算失重时间是150 D.如果是竖直下抛运动可计算失重时间是50s 12.一个质量是60kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤, 弹簧秤下面挂着一个质量为m=5kg的物体A,当升降机向上运动时,他看到弹簧秤的 示数为40N,g取10m/s2,求: (1)此时升降机的加速度的大小 2)此时人对地板的压力
5 D．A、B 间的弹力为零 题组三 与超重和失重有关问题的计 9．如图 489 所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀 速直线运动时，弹簧测力计的示数为 10 N，在某时刻电梯中的人观察到 弹簧测力计的示数变为 8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g 取 10 m/s 2 )( ) A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为 2 m/s 2 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为 2 m/s 2 C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为 2 m/s 2 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 2 m/s 2 10．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体 重计示数为 50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图 4810 所示，在这段时间内下列说法中正确的是( ) 图 4810 A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为g 5 ，方向一定竖直向下 11．美国宇航局计划 2025 年前载人登陆小行星，图 4811 为畅想登陆小行星的宇航 员．为训练宇航员能在失重状态下工作和生活，需要创造一种失重的环境．在地球表面 附近，当飞机模拟只在重力作用下运动时，就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重 状态．现要求一架飞机在速度大小为 v1＝500 m/s 时进入失重状态试验，在速度大小为 v2 ＝1 000 m/s 时退出失重状态试验．重力加速度为 g＝10 m/s 2，下列说法正确的是( ) A．飞机可以模拟向上的加速运动 B．飞机可以模拟向下的减速运动 C．如果是竖直上抛运动，可计算失重时间是 150 s D．如果是竖直下抛运动可计算失重时间是 50 s 12．一个质量是 60 kg 的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤， 弹簧秤下面挂着一个质量为 m＝5 kg 的物体 A，当升降机向上运动时，他看到弹簧秤的 示数为 40 N，g 取 10m/s 2，求： (1)此时升降机的加速度的大小； (2)此时人对地板的压力．
13.在电梯中,把一重物置于水平台秤上,台秤与力传感器相连,电梯先从静止加 速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其所受的压 力与时间的关系(FMt)图象,如图4812所示,则 024681012141618 时间(s) 图4812 (1)电梯在启动阶段经历了 s加速上升过程 (2)电梯的最大加速度是多少?(g取10ms2) 【学后反思】
6 13．在电梯中，把一重物置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加 速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压 力与时间的关系(FNt)图象，如图 4812 所示，则 图 4812 (1)电梯在启动阶段经历了________s 加速上升过程． (2)电梯的最大加速度是多少？(g 取 10 m/s 2 ) 【学后反思】 ____________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________