高中物理《用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）》學(xué)案（新人教版必修1）

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111牛頓第二定律的應(yīng)用超重 失重【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：1.知道什么是超重和失重2.知道產(chǎn)生超重和失重的條件能力目標(biāo)：會(huì)分析、解決超重和失重問(wèn)題【自主學(xué)習(xí)】1.超重：當(dāng)物體具有的加速度時(shí)（包括向上加速或向下減速兩種情況），物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。2.失重：物體具有的加速度時(shí)（包括向下加速或向上減速兩種情況），物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。3.完全失重：物體以加速度ag向豎直加速或向上減速時(shí)（自由落體運(yùn)動(dòng)、處于繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船里或豎直上拋時(shí)），物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诘默F(xiàn)象。4.思考：超重是不是物體重力增加？失重是不是物體重力減小？在完全失重的系統(tǒng)中，哪些測(cè)量?jī)x器不能使用？【典型例題】例1.電梯內(nèi)有一彈簧秤掛著一個(gè)重5N的物體。當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，看到彈簧秤的讀數(shù)為6N，則可能是（）A.電梯加速向上運(yùn)動(dòng)B.電梯減速向上運(yùn)動(dòng)C.電梯加速向下運(yùn)動(dòng)D.電梯減速向下運(yùn)動(dòng)例2.在以加速度a勻加速上升的電梯中，有一個(gè)質(zhì)量為m的人，站在磅秤上，則此人稱得自己的“重量”為（）A.maB.m(a+g)C.m(ga)D.mg例3.如圖所示，一根細(xì)線一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木球浸沒(méi)在水中，整個(gè)裝置在臺(tái)秤上，現(xiàn)將細(xì)線割斷，在木球上浮的過(guò)程中（不計(jì)水的阻力），則臺(tái)秤上的示數(shù)（）A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定【針對(duì)訓(xùn)練】1.下列說(shuō)法正確的是（）A.體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B.蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C.舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)2.升降機(jī)里，一個(gè)小球系于彈簧下端，升降機(jī)靜止時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)4cm，升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)2cm，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀況可能是（）A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度減速上升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.人站在升降機(jī)中，當(dāng)升降機(jī)在上升過(guò)程中速度逐漸減小時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）A.人對(duì)底板的壓力小于人所受重力B.人對(duì)底板的壓力大于人所受重力C.人所受重力將減小D.人所受重力保持不變4.下列說(shuō)法中正確的是（）A.物體在豎直方向上作勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)失重現(xiàn)象B.物體豎直向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)失重現(xiàn)象C.物體處于失重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)λ囊p小或消失D.物體處于失重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)ξ矬w的引力不變5.質(zhì)量為600kg的電梯，以3m/s2的加速度勻加速上升，然后勻速上升，最后以3m/s2的加速度勻減速上升，電梯在上升過(guò)程中受到的阻力都是400N，則在三種情況下，拉電梯的鋼繩受的拉力分別是、和。6.如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時(shí)有（）mMA.勻速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力等于（M+m）gB.加速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力小于（M+m）gC.減速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力大于（M+m）gD.M對(duì)地面壓力始終等于（M+m）g甲【能力訓(xùn)練】1.如圖，兩輕質(zhì)彈簧和質(zhì)量均為m的外殼組成甲、乙兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)。將掛有質(zhì)量為M的重物的乙秤倒鉤在甲的掛鉤上，某人手提甲的提環(huán)，乙向下做加速度a0.25g的勻減速運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）A.甲的示數(shù)為1.25（M+m）gB.甲的示數(shù)為0.75（M+m）gMC.乙的示數(shù)為1.25MgD.乙的示數(shù)為0.75Mg2.一個(gè)容器裝了一定量的水，容器中有空氣，把這個(gè)容器帶到繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船中，則容器中的空氣和水的形狀應(yīng)如圖中的（）mMA B C D3.如圖所示為雜技“頂竿”表演，一人站在地上，肩上扛一質(zhì)量為M的豎直竹竿，當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人以加速度a加速下滑時(shí)，竿對(duì)“底人”的壓力大小為（）A.（M+m）gB.（M+m）gmaC.（M+m）g+maD.（Mm）gA4.如圖所示，A、B兩個(gè)帶異種電荷的小球，分別被兩根絕緣細(xì)線系在木盒內(nèi)的一豎直線上，靜止時(shí)，木盒對(duì)地的壓力為FN，細(xì)線對(duì)B的拉力為F，若將系B的細(xì)繩斷開(kāi)，下列說(shuō)法中正確的是（）BA.剛斷開(kāi)時(shí)，木盒對(duì)地壓力仍為FNB.剛斷開(kāi)時(shí)，木盒對(duì)地壓力為（FN+F）C.剛斷開(kāi)時(shí)，木盒對(duì)地壓力為（FNF）D.在B上升過(guò)程中，木盒對(duì)地壓力逐漸變大5.如圖中A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C（包括支架）O和總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)。當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過(guò)程中，輕繩拉A力F的大小為（）CBA.FmgB.mgF（M+m）gC.F=（M+m）gD.F（M+m）g6.一位同學(xué)的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，經(jīng)過(guò)多次仔細(xì)觀察和反復(fù)測(cè)量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)速度符合如圖所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點(diǎn)在電梯內(nèi)用臺(tái)秤、重物和停表測(cè)量這座樓房的高度。他將臺(tái)秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺(tái)秤的托盤上，電梯從第一層開(kāi)始啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)不間斷地運(yùn)行，最后停在最高層。在整個(gè)過(guò)程中，他記錄了臺(tái)秤在不同時(shí)間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示。但由于03.0s段的時(shí)間太短，他沒(méi)有來(lái)得及將臺(tái)秤的示數(shù)記錄下來(lái)，假設(shè)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10m/s2。vv（1）電梯在03.0s時(shí)間段內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)應(yīng)該是多少？（2）根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算該樓房每一層的平均高度。時(shí)間/stt2t1O臺(tái)秤示數(shù)/kg電梯啟動(dòng)前5.003.03.013.05.013.019.04.619.0以后5.0t3vv0Ot1t27.在電梯中用磅秤稱質(zhì)量為m的物體，電梯下降過(guò)程中的tvt圖像如圖所示，填寫下列各段時(shí)間內(nèi)秤的示數(shù)：（1）0t1；（2）t1t2；（3）t2t3。8.一個(gè)人蹲在臺(tái)秤上，試分析：在人突然站起的過(guò)程中，臺(tái)秤的示數(shù)如何變化？9.某人在以a2.5m/s2的加速下降的電梯中最多可舉起m180kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在一勻加速上升的電梯中，最多能舉起m2=40kg的物體，則此高速電梯的加速度多大？（g取10m/s2）10.一條輕繩最多能拉著質(zhì)量為3m的物體以加速度a勻加速下降；它又最多能拉著質(zhì)量為m的物體以加速度a勻減速下降，繩子則最多能拉著質(zhì)量為多大的物體勻速上升？參考答案自主學(xué)習(xí)1.向上大于2.向下小于3.下零4.不是重力增加或減少了，是視重改變了。天平、體重計(jì)、水銀氣壓計(jì)。典型例題例1.AD析：由于物體超重，故物體具有向上的加速度。例2.解析：首先應(yīng)清楚，磅秤稱得的“重量”實(shí)際上是人對(duì)磅秤的壓力，也即磅秤對(duì)人的支持力FN。取人為研究對(duì)象，做力圖如圖所示，依牛頓第二定律有：FNa人FNmgmaFNm（g+a）即磅秤此時(shí)稱得的人的“重量”大于人的實(shí)際重力，人處于超重狀mg態(tài)，故選B。例3.解析：系統(tǒng)中球加速上升，相應(yīng)體積的水加速下降，因?yàn)橄鄳?yīng)體積水的質(zhì)量大于球的質(zhì)量，整體效果相當(dāng)于失重，所以臺(tái)秤示數(shù)減小。故選B。針對(duì)訓(xùn)練1.B2.BD3.AD4.BD5.8200N6400N4600N6.ABC能力訓(xùn)練1.A2.C3.B4.BD5.D6.（1）5.8kg（2）2.9m7.（1）m(g) （2）mg （3）m(g+) 8.臺(tái)秤的示數(shù)先偏大，后偏小，指針來(lái)回?cái)[動(dòng)一次后又停在原位置。9.解：人的最大支持力應(yīng)不變，由題意有：m1gFm1a所以Fm1gm1a8010N802.5N600N 又因?yàn)椋篏mg所以mG/g=F/g60kg 故人在地面上可舉起60kg的物體。在勻加速電梯上：Fm2gm2a a10.解：物體勻速上升時(shí)拉力等于物體的重力，當(dāng)物體以a勻加速下降時(shí)，物體失重則有：FT3mg3ma 物體以a勻減速下降時(shí)，物體超重故：FT=mg+ma聯(lián)立有：FTmg+mg/2=3mg/2所以：繩子最多能拉著質(zhì)量為3m/2的物體勻速上升。111