必修1 第四章 牛顿运动定律 第四课时：超重与失重、临界问题

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第四课时：超重与失重、临界问题
设计人：刘智博 审核人： 上课时间：
【高考要求与解读】
1．理解超重、失重的概念，并能解决有关的问题
2.学会运用牛顿运动定律处理有关临界问题
【题型探究】
一、超重与失重
【例1】关于超重与失重，下列说法中正确的是：
A．物体在水平桌面上，给物体一个向下的压力，物体对水平桌面的压力将大于重力，因此，物体处于超重状态
B．物体静止在倾角为的斜面上，物体对斜面的压力大小为，并小于物体的重力mg，所以物体处于失重状态
C．物体在竖直平面内做圆周运动，物体在最低点，由于速度水平，所以物体既不超重也不失重
D．同步卫星中的物体也是处于完全失重状态
训练1：（09·广东物理·8）某人在地面上用弹簧秤称得体重为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v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为正） （ ）
训练2;如图所示，在升降机中挂一个弹簧, 弹簧下面吊一个小球． 当升降机静止时, 弹簧伸长4cm．当升降机运动时弹簧伸长2cm， 若弹簧质量不计，则升降机的运动情况可能是
A．以1m/s的加速度加速下降
B．以4.9m/s的加速度减速上升
C．以1m/s的加速度加速上升
D．以4.9m/s的加速度加速下降
【例2】如图所示，台秤上有一装水的容器，容器底部用一质量不计的细线第着一个空心小球，体体为1.2×10-3m3，质量为1kg，这时台秤的读数是40N；剪断细线后，在小球上升的过程中，台秤的读数是多少？(水的密度是1.01×103kg/m3)
训练1：如图，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C（包括支架）的总质量为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，轻绳上拉力的大小为（ ）
A．F=mg　　　　　　 B．Mg＜F＜(M+m)g
C．F=(M+m)g　　 D．F＞(M+m)g
训练2：(2009届广东湛江市高三下学期)如图所示为杂技“顶杆”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，杆对地面上的人的压力大小为(A )
A．(M+ m) g －ma B．(M+ m) g +ma
C．(M+ m) g D．(M－m) g
二、接触物体分离的条件及应用
相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。下面举例说明。
【例3】一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图所示。现让木板由静止开始以加速度a(a＜g＝匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。
训练1：一弹簧秤的秤盘质量m1=1．5kg，盘内放一质量为m2=10．5kg的物体P，弹簧质量不计，其劲度系数为k=800N/m，系统处于静止状态，如图9所示。现给P施加一个竖直向上的力F，使P从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初0．2s内F是变化的，在0．2s后是恒定的，求F的最大值和最小值各是多少？（g=10m/s2）
训练2：(08宁夏理综20)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与
车顶相连.小球某时刻正处于如图所示状态.设斜面对小球的支持力为N,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,下列说法正确的 ( )
A.若小车向左运动,N可能为零 ? B.若小车向左运动,T可能为零
C.若小车向右运动,N不可能为 ? D.若小车向右运动,T不可能为零 三、临界问题
【例4】如图，在光滑水平面上放着紧靠在一起的ＡＢ两物体，Ｂ的质量是Ａ的2倍，Ｂ受到向右的恒力ＦB=2N，Ａ受到的水平力ＦA=(9-2t)N，(t的单位是s)。从t＝0开始计时，则：
A．Ａ物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的5／11倍；
B．t＞４s后,Ｂ物体做匀加速直线运动；
C．t＝4.5s时,Ａ物体的速度为零；
D．t＞4.5s后,ＡＢ的加速度方向相反。
训练1：如图所示，细线的一端固定于倾角为450的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以加速度a= 向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g的加速度向左运动时，线中拉力T= 。
训练2：一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量M=15kg的重物，重物静止于地面上。有一质量m=10kg的猴子，从绳的另一端沿绳向上爬，。不计滑轮摩擦，在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度为（g=10m/s2） （ ）
A．25m/s2 B．5m/s2 C．10m/s2 D．15m/s2
【同步训练】
1．某人站在升降机底板上的台秤上，他从台秤的示数看到自己的体重减少了20％，则由此可以判断升降机的运动情况可能是 ( )
A．升降机以a=0.2g的加速度匀加速上升 B．升降机以a=0.2g的加速度匀减速上升
C．升降机以a=0.2g的加速度匀加速下降 D．升降机以a=0.2g的加速度匀减速下降
2．如图所示，在原来静止木箱内的水平底面上放着物体A，A被一伸长的弹簧（弹簧轴线沿水平方向）拉住而静止。在以后的运动中发现物体A被拉动了，则木箱的运动情况可能是 ( )
A．加速下降 　　B．减速上升
C．匀速向右运动 D．加速上升
3．如图，升降机内有一定滑轮，两侧用绳子挂着两个质量分别为M、m的物体，已知M＞m。当升降机作何种运动时,升降机中的人会看到两个物体相对于升降机均静止 ( )
A．向下加速运动，a=g B．向上加速运动，a=g
C．匀速运动 D．因M＞m,所以不可能相对静止
4．如图所示，一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱和杆的质量为M，环的质量为m，已知环沿着杆以加速度a加速下滑(a＜g)，则此时箱对地面的压力N的大小是（ ）
A．Mg B．(M＋m)g
C．(Mg＋mg)-ma D．(M-m)g＋ma
5.直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
6．将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示。在箱的顶板和下底装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a = 2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示压力为6.0N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0N（g取10m/s2），若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况；要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动情况可能怎样？
7.如图所示， m =4kg的小球挂在小车后壁上，细线与竖直方向成37°角，求：
（1）小车以a=g向右加速；
（2）小车以a=g向右减速时，细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？
学生展示与课堂随笔
学生展示：
1、超重与失重时，物体的重力是否发生变化
2、超重、失重与物体运动方向、加速度方向关系
3、物体发生超重或失重时，物体的加速度方向是否一定沿竖直方向？
学生展示与课堂随笔
F
图9
学生展示与课堂随笔
a
A
P
450
图4.4-6
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