2023年高三物理一轮复习教学案14牛顿第二定律的应用――超重和失重doc高中物理.docx

2023高三物理一轮复习教学案（14）--牛顿第二定律的应用――超重和失重 　　　　　　　　　　　　　　　　　 【学习目标】 知识目标： 1.知道什么是超重和失重 2.知道产生超重和失重的条件 能力目标：会分析、解决超重和失重问题 【自主学习】 1.超重：当物体具有　　　　　的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力　　　　　自身重力的现象。 2.失重：物体具有　　　　　　的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力　　　　　自身重力的现象。 3.完全失重：物体以加速度a＝g向　　　　　竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于　　　　　的现象。 4.思考：①超重是不是物体重力增加？失重是不是物体重力减小？ ②在完全失重的系统中，哪些测量仪器不能使用？ 【典型例题】 例1.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N，那么可能是（　　） A.电梯加速向上运动 B.电梯减速向上运动 C.电梯加速向下运动 D.电梯减速向下运动 例2.在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，站在磅秤上，那么此人称得自己的“重量〞为（　　） A.ma B.m(a+g) 　C.m(g－a) 　D.mg 例3.如下列图，一根细线一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木球浸没在水中，整个装置在台秤上，现将细线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），那么台秤上的示数（　） A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 【针对训练】 1.以下说法正确的选项是（　　） A.体操运发动双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B.蹦床运发动在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重运发动在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D.游泳运发动仰卧在水面静止不动时处于失重状态 2.升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，那么升降机的运动状况可能是（　　） A.以1m/s2的加速度加速下降 B.以4.9m/s2的加速度减速上升 C.以1m/s2的加速度加速上升 D.以4.9m/s2的加速度加速下降 3.人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐减小时，以下说法正确的选项是（　） A.人对底板的压力小于人所受重力 B.人对底板的压力大于人所受重力 C.人所受重力将减小 D.人所受重力保持不变 4.以下说法中正确的选项是（　　） A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象 B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象 C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失 D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不变 5.质量为600kg的电梯，以3m/s2的加速度匀加速上升，然后匀速上升，最后以3m/s2的加速度匀减速上升，电梯在上升过程中受到的阻力都是400N，那么在三种情况下，拉电梯的钢绳受的拉力分别是　　　　　、　　　　　　和　　　　　　。 6.如下列图，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（　　） m M A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）g B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g C.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g D.M对地面压力始终等于（M+m）g 甲 【能力训练】 1.如图，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧测力计。 将挂有质量为M的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上，某人手提甲的提环， 乙 向下做加速度a＝0.25g的匀减速运动，那么以下说法正确的选项是（　　） A.甲的示数为1.25（M+m）g B.甲的示数为0.75（M+m）g M C.乙的示数为1.25Mg D.乙的示数为0.75Mg 2.一个容器装了一定量的水，容器中有空气，把这个容器带到绕地球运转的宇宙飞船中，那么容器中的空气和水的形状应如图中的（　　） M m 　 　　　　　　A B 　C D 3.如下列图为杂技“顶竿〞表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人〞的压力大小为（　　） A.（M+m）g B.（M+m）g－ma C.（M+m）g+ma D.（M－m）g 4.如下列图，A、B两个带异种电荷的小球，分别被两根绝缘细线系在木盒内的一竖直线上，静止时，木盒对地的压力为FN，细线对B的拉力为F，假设将系B的细绳断开，以下说法中正确的选项是（　　） A B A.刚断开时，木盒对地压力仍为FN B.刚断开时，木盒对地压力为（FN+F） C.刚断开时，木盒对地压力为（FN－F） D.在B上升过程中，木盒对地压力逐渐变大 B C O A 5.如图中A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）和总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳拉力F的大小为（　　） A.F＝mg B.mg＜F＜（M+m）g C.F=（M+m）g D.F＞（M+m）g v O t1 t2 t 6.一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过屡次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如下列图的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和停表测量这座楼房的高度。他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层。在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示。但由于0－3.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来，假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g取10m/s2。 （1）电梯在0－3.0s时间段内台秤的示数应该是多少？ （2）根据测量的数据计算该楼房每一层的平均高度。 时间/s 台秤示数/kg 电梯启动前 5.0 0－3.0 3.0－13.0 5.0 13.0－19.0 4.6 19.0以后 5.0 t3 v v0 O t1 t2 7.在电梯中用磅秤称质量为m的物体，电梯下降过程中的t v－t图像如下列图，填写以下各段时间内秤的示数： （1）0－t1　　　；（2）t1－t2　　　；（3）t2－t3　　　。 8.一个人蹲在台秤上，试分析：在人突然站起的过程中，台秤的示数如何变化？ 9.某人在以a＝2.5m/s2的加速下降的电梯中最多可举起m1＝80kg的物体，那么此人在地面上最多可举起多少千克的物体？假设此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，那么此高速电梯的加速度多大？（g取10m/s2） 9.解：人的最大支持力应不变，由题意有：m1g－F＝m1a 所以F＝m1g－m1a＝80×10N－80×2.5N＝600N 又因为：G＝mg　　 所以m＝G/g=F/g＝＝60kg 故人在地面上可举起60kg的物体。 在匀加速电梯上：F－m2g＝m2a a＝ 10.一条轻绳最多能拉着质量为3m的物体以加速度a匀加速下降；它又最多能拉着质量为m的物体以加速度a匀减速下降，绳子那么最多能拉着质量为多大的物体匀速上升？ 10.解：物体匀速上升时拉力等于物体的重力，当物体以a匀加速下降时，物体失重 那么有：FT＝3mg－3ma　　① 物体以a匀减速下降时，物体超重故：FT=mg+ma　　② 联立①②有：FT＝mg+mg/2=3mg/2 所以：绳子最多能拉着质量为3m/2的物体匀速上升。 超重、失重参考答案 自主学习 1.向上　　大于　　　　2.向下　　小于　　　　　3.下　　零 4.①不是重力增加或减少了，是视重改变了。　　　②天平、体重计、水银气压计。 典型例题 例1.AD　析：由于物体超重，故物体具有向上的加速度。　 a mg 例2.解析：首先应清楚，磅秤称得的“重量〞实际上是人对磅秤的压力，也即磅秤对人的支持力FN。取人为研究对象，做力图如下列图，依牛顿第二定律有：　　　　FN 人 FN－mg＝ma　　FN＝m（g+a） 即磅秤此时称得的人的“重量〞大于人的实际重力，人处于超重状 态，应选B。 例3.解析：系统中球加速上升，相应体积的水加速下降，因为相应体积水的质量大于球的质量，整体效果相当于失重，所以台秤示数减小。应选B。 针对训练 1.B　　2.BD　　3.AD　　4.BD　　　5.8200N　　6400N　　4600N　　6.ABC　　 能力训练 1.A　　　2.C　　　3.B　　　4.BD　　　5.D　　　　6.（1）5.8kg　　（2）2.9m 7.（1）m(g－) 　　　（2）mg （3）m(g+) 8.台秤的示数先偏大，后偏小，指针来回摆动一次后又停在原位置。