高中物理 教科版必修1 第三章第7节《超重与失重》目标导学

7．超重与失重
答案：（1）大于　（2）　小于　（3）等于零
1．超重和失重
（1）超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的现象称为超重．
（2）失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的现象称为失重．
【例1】关于超重和失重，下列说法中正确的是（　　）
A．超重就是物体所受的重力增加
B．失重就是物体所受的重力减少了
C．完全失重就是物体一点重力都不受了
D．不论超重或失重甚至完全失重，物体所受的重力都不变
解析：
A．超重时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力→物体重力不变→A错
B．失重时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力→物体重力不变→B错
C．完全失重时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零→物体重力不变→C错
D．不论超重或失重甚至完全失重，物体所受的重力都不变．→D对
答案：D
谈重点 超重与失重是重力变化了吗
超重和失重仅是一种表象，只是拉力（或支持力）的增大与减小，是视重的改变，重力既没有增大，也没有减小，但其重力始终保持不变．
2．超重和失重的解释
（1）对超重的解释
当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F，由牛顿第二定律得
F－mg＝ma
所以F＝m（g＋a）
由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F′＞mg.
（2）对失重的解释
当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F，由牛顿第二定律
mg－F＝ma
所以F＝m（g－a）
由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F′＜mg.
【例2】如图所示，在原来做匀速运动的升降 ( http: / / www.21cnjy.com )机内，放有A物体，物体被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，突然发现A被弹簧拉动，则升降机的运动情况可能是（　　）
A．加速下降 B．减速上升
C．匀速向右运动 D．加速向左运动
解析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉 ( http: / / www.21cnjy.com )力，重力等于支持力．若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，支持力小于重力，处于失重状态，故物体加速度向下，所以升降机可能向上减速或向下加速．
答案：AB
反思：失重状态的加速度向下，这可能有两种运动情况：向上减速或向下加速．
3．完全失重现象
（1）完全失重
如果物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的情况称为完全失重．
（2）解释
当物体具有向下的加速度g时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F.由牛顿第二定律
mg－F＝mg
所以F＝0
完全失重现象是失重现象的极限．
（3）几种完全失重状态
自由落体运动、抛体运动（包括竖直上抛运动、平抛运动、斜抛运动）都处于完全失重状态；
人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都处于完全失重状态．
【例3】在人造卫星中，下列哪些仪器不能用（　　）
A．天平 B．秒表
C．水银温度计 D．密度计
答案：AD
解析：人造卫星及内部的人和物都处于完全失重状态，重力的作用是使物体绕地球圆周运动，一切和重力有关的物理现象都消失．天平是靠重力作用下的杠杆平衡，故不能用；秒表的工作原理与重力无关，可以用；密度计是靠物体浮力和重力相等，不能用；水银温度计是靠热胀冷缩，可以用．
谈重点 完全失重
①在完全失重状态下所有与重力有关的物理现象 ( http: / / www.21cnjy.com )将消失．比如浮力消失，天平、体重计、弹簧测力计、气压计等不能使用，宇航员在太空舱能漂浮等．②处于完全失重状态的物体间相互作用力为零，但其重力并未改变，更谈不上重力消失．③处于完全失重的物体的加速度为重力加速度g，方向竖直向下．
4．对物体超重、失重的判断
（1）物体具有向上（或向下）的加速度时，物体处于超重（或失重）状态．
（2）系统中出现局部的超（失）重现象时，则系统处于超（失）重状态．
点技巧 超重、失重的判断方法
①物体处于超重状态时，其加速度a竖直向上；物体处于失重状态时，其加速度a竖直向下．②发生超重或失重现象只与加速度的方向有关，与运动状态无关．③物体不在竖直方向运动，只要加速度在竖直方向有分量，即ay≠0，当ay竖直向上，物体处于超重状态；ay竖直向下，物体处于失重状态．
【例4】某人站在静止的台秤上，当他猛地下蹲的过程中，若不考虑台秤的惯性，则台秤的读数（　　）
A．先变大后变小，最后等于它的重力
B．先变小后变大，最后等于它的重力
C．一直变大，最后等于它的重力
D．一直变小，最后等于它的重力
解析：开始静止状态，人处于 ( http: / / www.21cnjy.com )平衡状态；下蹲过程要先加速后减速，这个过程可分为两部分：加速过程，加速度方向向下，人处于失重状态，对台秤的压力减小；减速过程，加速度方向向上，人处于超重状态，对台秤的压力增大．最后人静止状态，台秤的示数等于人的重力．
答案：B
反思：根据物体的运动性质来确定加速度的方向，然后根据加速度的方向来判断超重还是失重．
5．物体系中超重、失重的分析
思路分析：对于多个物体类问题，由于各物体所处状态不同，如果用隔离法求解表示物体受力，再找出物体间作用力的关系分析判断，但往往比较烦琐、费时．如果能从整体角度出发，用系统重心的超、失重的结论进行判断、分析，将会使问题求解简单．在物体系中，当某一部分物体具有向上的加速度而处于超重状态时，整个物体系也处于超重状态，物体系的合外力向上；当某一部分物体具有向下的加速度而处于失重状态时，整个物体系也处于失重状态，物体系的合外力向下．
【例5】如图所示，台秤上装有盛水的杯，杯底用细绳系一木质小球．若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将（　　）
A．变小 B．变大 C．不变 D．无法判断
解析：将容器和木球看作整体，整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力，当细线被剪断后，其实际效果是：在木球向上加速运动的同时，木球上方与该木球等体积的水球，将以同样大小的加速度向下加速流动，从而填补了木球占据的空间．由于ρ水＞ρ木，水球的质量大于木球的质量，因此木球和水球组成的系统重心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小．
答案：A