2024年暑假新高一985培优讲义:第21讲 超重和失重(含解析).docx
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1、2024年暑假新高一985培优讲义:第21讲 超重和失重(含解析)第21讲 超重和失重1.结合生活体验,通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。一、重力的测量方法一:先测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测量物体的质量,利用牛顿第二定律可得Gmg。方法二:利用力的平衡条件对重力进行测量。二、超重和失重1.超重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。2.失重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。3.完全失重现象:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现
2、象。物体的重力始终存在,大小没有变化。2.对超重、失重的“三点”理解(1)发生超重和失重时,物体所受的重力并没有变化。(2)物体处于超重还是失重状态,只取决于加速度的方向,与物体的运动方向无关。(3)在完全失重状态下,由重力引起的现象将消失。例如:液体的压强、浮力将为零,水银压强计、天平将无法使用;摆钟停摆;弹簧测力计不能测重力等。3.超重、失重、运动情况与受力情况的比较特征状态 加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a0Fmg静止或匀速直线运动超重方向向上Fm(ga) mg向上加速或向下减速失重方向向下Fm(ga) mg向下加速或向上减速完全失重方向向下agF0抛体运动、自由落体运动
3、、卫星的运动等考点一:生活中的超重失重【例1】蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止悬吊时的位置,人在从p点下落到最低点c点的过程中,下列说法错误的是()A在pa段做自由落体运动,处于完全失重状态B在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力,速度先增大后减小,加速度先减小后增大C在b点速度最大,加速度为零D在c点,速度为零,处于平衡状态考点二:通过图像判断超重失重【例2】某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验,在电梯天花板上固定一个力传感器,测量挂钩向下,并在挂钩上悬挂一个重为
4、10N的钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上显示出如图所示图象,以下根据图象分析所得结论错误的是()A该图象显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态C电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后静止D电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后静止1下列关于失重和超重的说法中,正确的是()A物体处于失重状态时,所受重力减小;处于超重状态时,所受重力增大B在电梯上出现失重现象时,电梯必定处于下降过程C在电梯上出现超重现象时,电梯有可能处于下降过程D只要物体运动的加速度方向向上,物体必定处于失重状态2一个
5、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)()A750 NB762 NC900 ND912 N32021年9月17日,搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场,标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功,航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是()A火箭加速上升时,航天员处于超重状态B火箭加速上升时,航天员对座椅的压力小于自身重力C在飞船绕地球运行时,航天员处于完全失重状态,则航天员的重力消失了D飞船落地前减速下落时,航天员处
6、于失重状态4电梯的顶部挂一个弹簧测力计,测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物,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12 N.关于电梯的运动(如图所示),下列说法正确的是(g取10 m/s2)()A电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2B电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2C电梯一定向上减速运动,加速度大小为4 m/s2D电梯一定向下减速运动,加速度大小为2 m/s252021年4月28日,在西安举行的全运会田径项目测试赛女子撑杆跳高决赛中,浙江队选手徐惠琴以4米50的成绩获得冠军。若不计空气阻力。则下列说法正确的是()
7、A徐惠琴上升过程先处于超重状态,后处于失重状态B徐惠琴上升到最高点时其加速度为零,她既不失重也不超重C徐惠琴从最高点下落到软垫前,这阶段一直处于超重状态D徐惠琴落到软垫后一直做减速运动,一直处于超重状态6如图甲所示,质量为m=60kg的同学,双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示,g取10m/s2,由图像可知()At=0.4s时,他正处于超重状态Bt=0.5s时,他的加速度约为3 m/s2Ct=1.1s时,他受到单杠的作用力的大小约为618 NDt=1.5s时,他正处于超重状态7如图所示,是某同学站在压力传感器上,做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线
8、可知,该同学在28s时间内()A该同学做了一次下蹲、起立的动作B该同学做了两次下蹲、起立的动作C下蹲过程中人一直处于失重状态D下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态8质量为50kg的某同学乘坐电梯从1楼到5楼的v-t图像如图所示,若g取。则下列说法中正确的是()A02s和4s6s该同学的加速度相同B06s内该同学的位移为12mC02s内,该同学处于失重状态D4s6s内该同学对电梯的压力为575N1在升降电梯内的地板上放一体重计,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所示,在这段时间内下列说法中正确的是()A晓敏同学所受
9、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电梯可能在竖直向上运动D电梯的加速度大小为,方向一定竖直向下2一质量为的学生站在竖直方向运动的电梯内的体重计上。电梯从时刻由静止开始上升,在0到内体重计示数F的变化如图所示,g取,可知()A内电梯匀加速上升,加速度大小为B内电梯一定处于静止状态C内电梯处于失重状态,其加速度为D内学生处于超重状态,其加速度为3如图甲所示为门式起重机,它可以将列车上京紫的集装箱竖直向上提升到一定高度。若选竖直向上为正方向,测得集装箱在竖直方向运动过程中的加速度a随位移x变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是()A在x=4m时,集装箱的速度为2m/sB在04
10、m内,集装箱运动的时间为C在4-6m内,集装箱处于失重状态D集装箱上升的最大高度为6m4如图所示,老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超、失重实验,并截取了电脑显示器上所显示F-t图像的其中一段,如图(b)所示,则()At0阶段重物一定处于静止状态Bt1到t2阶段重物先向上加速后向下减速Ct2阶段重物处于超重状态Dt3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态5广州塔又称广州新电视塔,总高度600m,是广州的标志性建筑之一,随着超级高楼越来越多,高速电梯在日常生活中越来越重要。在某次对广州塔高速电梯的测试中,电梯的时间速度图像如图所示,图中倾斜的虚线a、b分别为曲线在时和时的切线,下列说法正
11、确的是()A010s时间内电梯的加速度逐渐增大B时电梯一定处于超重状态C时电梯的加速度大小为D时电梯的加速度为时电梯加速度的6倍6某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重,至时间段内,弹簧秤的示数如图所示,电梯运行的图像可能是(取电梯向上运动的方向为正)()ABCD7在学习了超重失重后,一同学用手机软件测量乘电梯下楼过程中的加速度,得到如图所示的图线已知时电梯处于静止状态,则下列说法正确的是()A时电梯内的乘客处于超重状态B时电梯内的乘客处于超重状态C时间内电梯匀速运动D电梯下行的最大速度大于8弹簧高跷是一种新型的运动器材,如图甲,当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后
12、,人就向上弹起,进而带动高跷跳跃,如图乙,则下列说法正确的是()A弹簧压缩到最低点时,高跷对人的作用力大于人的重力B人向上弹起过程中,一直处于超重状态C人向上弹起过程中,踏板对人的作用力等于人对踏板的作用力D人和高跷离开地面上升过程中处于完全失重状态9如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力随时间变化的图象如图乙如示,则()A时刻小球速度最大B这段时间内,小球的速度一直增加C这段时间内,小球的速度先
13、增大后减小D全过程小球经历了先失重再超重最后又失重的三个过程10盖房子打地基叫打夯,夯锤的结构如图所示。参加打夯的共5人,四个人分别握住夯锤的一个把手,一个人负责喊号,喊号人一声号子,四个人同时向上用力将夯锤提起,号音一落四人同时松手,夯锤落至地面将地基砸实。设夯锤的质量为m,某次打夯时将夯锤提起时,每个人都对夯锤施加竖直向上的力大小均为,力持续的时间为t,然后松手,夯锤落地时将地面砸出一个凹痕。不计空气阻力,则()A在上升过程中,夯锤一定处于超重状态B松手时夯锤一定处于完全失重状态C松手时夯锤的速度大小v=2gtD第21讲 超重和失重1.结合生活体验,通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重
14、、失重现象的条件和实质。2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。一、重力的测量方法一:先测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测量物体的质量,利用牛顿第二定律可得Gmg。方法二:利用力的平衡条件对重力进行测量。二、超重和失重1.超重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。2.失重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。3.完全失重现象:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。物体的重力始终存在,大小没有变化。2.对超重、失重的“三点”理解(1)发生超重和失重时,物体所受的重力并没有变化。(2)物体处于超重还是失重
15、状态,只取决于加速度的方向,与物体的运动方向无关。(3)在完全失重状态下,由重力引起的现象将消失。例如:液体的压强、浮力将为零,水银压强计、天平将无法使用;摆钟停摆;弹簧测力计不能测重力等。3.超重、失重、运动情况与受力情况的比较特征状态 加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a0Fmg静止或匀速直线运动超重方向向上Fm(ga) mg向上加速或向下减速失重方向向下Fm(ga) mg向下加速或向上减速完全失重方向向下agF0抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等考点一:生活中的超重失重【例1】蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人
16、所到达的最低点,b是人静止悬吊时的位置,人在从p点下落到最低点c点的过程中,下列说法错误的是()A在pa段做自由落体运动,处于完全失重状态B在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力,速度先增大后减小,加速度先减小后增大C在b点速度最大,加速度为零D在c点,速度为零,处于平衡状态【答案】D【详解】Aa点是弹性绳的原长位置,故a点之前人只受重力,人做自由落体运动,处于完全失重状态,故A正确,不符合题意;B在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力,由牛顿第二定律知加速度先减小后增大,物体先加速运动,后减速运动,所以速度先增大后减小,故B正确,不符合题意;Cb是人静止悬吊时的位置,所以此点拉力
17、等于重力,此位置加速度为零,速度最大,故C正确,不符合题意;Dc是人所到达的最低点,故c点速度为零,但受到合力不为零,有向上的加速度,故D错误,符合题意。故选D。考点二:通过图像判断超重失重【例2】某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验,在电梯天花板上固定一个力传感器,测量挂钩向下,并在挂钩上悬挂一个重为10N的钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上显示出如图所示图象,以下根据图象分析所得结论错误的是()A该图象显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态C电梯可能先加速向下,接着匀速向下
18、,再减速向下,最后静止D电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后静止【答案】D【详解】A题图中图象显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况。故A正确,不符合题意;B0t1,钩码受力平衡;t1t2,拉力小于10N,钩码处于失重状态;t2t3,钩码受力平衡;t3t4,拉力大于10N,钩码处于超重状态。故B正确,不符合题意;CD由于不知道电梯运动方向,则电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后静止;电梯也可能先匀速向上,接着减速向上,再静止,然后加速向上,最后匀速。故C正确,不符合题意,D错误,符合题意。故选D。1下列关于失重和超重的说法中,正确的是()A物体处于失重状态时
19、,所受重力减小;处于超重状态时,所受重力增大B在电梯上出现失重现象时,电梯必定处于下降过程C在电梯上出现超重现象时,电梯有可能处于下降过程D只要物体运动的加速度方向向上,物体必定处于失重状态【答案】C【详解】AD加速度方向向下,物体处于失重状态,加速度方向向上,物体处于超重状态,超重和失重并非物体的重力增大或减小,而是使悬绳(或支持面)的弹力增大或减小,故AD均错误;BC电梯加速向上运动时,物体处于超重状态,电梯减速下降时,物体也处于超重状态,电梯减速上升时,物体处于失重状态,故B错误,C正确。故选C。2一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,
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