物理人教版 (新课标)3 牛顿第二定律导学案

还没有安徽省霍邱中学高一物理《4.3 牛顿第二定律的应用――超失重》学案

【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，则可能是（　　）

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，则此人称得自己的“重量”为（　　）

A.ma B.m(a+g)  　C.m(g－a) 　D.mg

例3.如图所示，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），则台秤上

的示数（　）

A.增大   B.减小  C.不变  D.无法确定

【针对训练】

1.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

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，则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.下列说法中正确的是（　　）

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，则在三种情况下，拉电梯的钢绳受的拉力分别是　　　　　、　　　　　　和　　　　　　。

6.如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（　　）

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

【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，

向下做加速度a＝0.25g的匀减速运动，则下列说法正确的是（　　）

A.甲的示数为1.25（M+m）g  B.甲的示数为0.75（M+m）g

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，则容器中的空气和水的形状应如图中的（　　）

　　　　　　　A              B             　C             D

3.如图所示为杂技“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.如图所示，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，若将系B的细绳断开，下列说法中正确的是（　　）

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

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

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，经过多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图所示的规律，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。

7.在电梯中用磅秤称质量为m的物体，电梯下降过程中的v－t图像如图所示，填写下列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，则此人在地面上最多可举起多少千克的物体？若此人在一匀加速上升的电梯中，最多能举起m2=40kg的物体，则此高速电梯的加速度多大？（g取10m/s2）

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，绳子则最多能拉着质量为多大的物体匀速上升？

【学后反思】

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

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。　

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，做力图如图所示，依牛顿第二定律有：　　　　FN

 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，故选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。故选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。

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.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

则有：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。