专题提升(三)牛顿运动定律的综合应用超重与失重现象1.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关.(2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.2.对超重、失重的理解(1)不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.(2)物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而在于物体的加速度方向,只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态.(3)当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g的加速度效果,不再有其他效果.角度1超重失重的判断[例1]在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重.她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程.关于她的实验现象,下列说法中正确的是(D)A.只有“起立”过程,才能出现失重现象B.只有“下蹲”过程,才能出现超重现象C.“下蹲”的过程,先出现超重现象后出现失重现象D.“起立”“下蹲”的过程,都能出现超重和失重现象审题指导:人下蹲过程中的运动特点:先向下做加速运动,后向下做减速运动;而起立的过程则是先向上加速后向上减速.解析:下蹲过程中,人先向下做加速运动,后向下做减速运动,所以先处于失重状态后处于超重状态;人从下蹲状态站起来的过程中,先向上做加速运动,后向上做减速运动,最后回到静止状态,人先处于超重状态后处于失重状态,故A,B,C错误,D正确.超重和失重现象判断的“两”角度角度2超重失重的计算[例2]某人在地面上最多可举起50kg的物体,当他在竖直向上运动的电梯中最多举起了60kg的物体时,电梯加速度的大小和方向为(g=10m/s2)(D)A.2m/s2竖直向上B.m/s2竖直向上C.2m/s2竖直向下D.m/s2竖直向下审题指导:解此题关键有两点:(1)人的“举力”无论在何种状态下总是不变;(2)人的“举力”与物体重力的合力提供加速度.解析:由题意可知,在地面上,人的最大举力为Fmax=mg=500N,在电梯中人能举起60kg物体,物体一定处于失重状态,对60kg的物体:m′g-Fmax=m′a,即a=m/s2=m/s2,所以选项D正确.1.在一个封闭装置中,用弹簧测力计测一物体的重力,根据读数与物体实际重力之间的关系,判断以下说法中正确的是(C)A.读数偏大,表明装置加速上升B.读数偏小,表明装置加速下降C.读数为0,表明装置运动的加速度等于重力加速度,但无法判断是向上运动还是向下运动D.读数准确,表明装置匀速上升或下降解析:读数偏大,表明装置处于超重状态,其加速度方向向上,可能的运动情况是加速上升或减速下降,故A项错误,同理知B项也错误.弹簧测力计读数为0,即完全失重,这表明整个装置运动的加速度等于重力加速度g.但是,a=g,速度方向有可能向上,也有可能向下,故C项正确.读数准确,装置可能静止,也可能正在向任意一个方向做匀速直线运动,故D项错误.2.将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中,上顶板和下底板装有压力传感器.当箱子随电梯以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动,上顶板的传感器显示的压力为4.0N,下底板显示的压力为10.0N.取g=10m/s2,若上顶板示数是下底板示数的一半,则电梯的运动状态可能是(B)A.匀加速上升,加速度为5m/s2B.匀加速下降,加速度为5m/s2C.匀速上升D.静止状态解析:当箱子随电梯以a=4.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,设上顶板对金属块向下的压力为N上,下底板通过弹簧对金属块向上的支持力为N下,对金属块由牛顿第二定律知N上+mg-N下=ma,代入数据解得m==kg=1kg,所以金属块的重力为G=mg=10N若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半,由于弹簧形变未变化,故弹力不变,则下面传感器示数不变,仍为10N,则上顶板传感器的示数是5N,取向下为正方向,由牛顿第二定律知N上′+mg-N下′=ma′解得a′=5m/s2,方向向下,故升降机以5m/s2的加速度匀加速下降,或以5m/s2的加速度匀减速上升,故A,C,D错误,B正确.动力学中的连接体问题1.连接体的类型(1)物体叠放连接体(2)弹簧连接体(3)轻绳(杆)连接体2.连接体的运动特点(1)轻绳——在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等.(2)轻杆——平动时,连接体具有相同的平动速度;转动时,连接体具有相同的角速度,...
