必修1 第6章 力与运动 第4节 超重与失重 课时练习3

第5节　超重与失重
1．区分超重与失重现象：
超重
失重
(1)定义
物体对水平支持物的压力或对竖直悬挂物的拉力______于物体重力的现象叫超重现象
物体对水平支持物的压力或对竖直悬挂物的拉力____于物体重力的现象叫失重现象
(2)产生条件
物体具有竖直向______的加速度
物体具有竖直向______的加速度
(3)对应运动状态
物体加速向______或减速向____运动
物体加速向______或减速向____运动
2．完全失重现象：
如果竖直向下匀加速运动的加速度正好等于重力加速度g，将出现人对座椅的压力N＝0的情况，这就叫做__________．当物体做______运动时，就是处于完全失重状态．
3．生活中有这样一个趣事：一天，多人同乘一台电梯，当静止时，超重报警装置并没有响，可是当电梯刚向上启动时，报警装置却响了起来，运行一段时间后，报警装置又不响了，为什么呢？
1．关于超重和失重，下列说法正确的是(　　)
A．超重就是物体受的重力增加了
B．失重就是物体受的重力减少了
C．完全失重就是物体一点重力都没有了
D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的
2．在绕地球飞行的宇宙飞船中，仍能使用的器材有
(　　)
A．天平　　B．弹簧秤　　C．刻度尺　　D．摆钟
3．如图所示，一水桶侧壁上不同高度处开有两小孔，把桶装满水，水从孔中流出，用手将桶提至高处，然后松手让桶落下，在水桶下落的过程中(　　)
A．水仍以原流速从孔中流出
B．水仍从孔中流出，但流速变快
C．水几乎不从孔中流出
D．水仍从孔中流出，但两孔流速相同
4．质量为60 kg的人站在升降机内，当升降机以0.5 m/s2 的加速度匀减速下降时，人对底板的压力为______，若升降机以此加速度匀减速上升，人对底板的压力为____．(g取10 m/s2)
5．质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示．当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？是超重还是失重现象？
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以4 m/s2的加速度加速上升；
(3)升降机以5 m/s2的加速度加速下降；
(4)升降机以重力加速度g加速下降．(g取10 m/s2)
1．下列说法正确的是(　　)
A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D．跳水运动员从离开跳台到入水前的过程处于失重状态
2．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中人和物体都处于完全失重状态，这种状态下，不能做的实验是(　　)
A．液体的对流实验
B．用测力计测物体的重力
C．用托里拆利管测舱内的气压
D．用天平测物体的质量
3．升降机的地板上放一个有盘的弹簧秤，盘中放一个质量为m的物体．当弹簧秤的示数为0.8mg时，升降机的运动情况可能是(　　)
A．加速上升　　　　　B．加速下降
C．减速上升 D．减速下降
4．一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为，g为重力加速度，人对电梯底部的压力为(　　)
A.　　B．2mg　　C．mg　　D.
5．如图所示，台秤上放置着一个盛水的杯子，杯底用细线系一木质小球．若细线突然断裂，则在小球上浮到水面的过程中，台秤的示数将(　　)
A．变小 B．不变
C．变大 D．无法判断
6.一人站在磅秤上，在他蹲下到停止的过程中，磅秤的示数(　　)
A．先小于体重，后大于体重，最后等于体重
B．先大于体重，后小于体重，最后等于体重
C．先小于体重，后等于体重
D．先大于体重，后等于体重
7．“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是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中，有…(　　)
A．人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态
B．在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C．在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
D．在c点，人的速度为零，其加速度为零
8.(2009山东济南模拟)在沿竖直方向运动的升降机内的水平地板上放有一物体，若物体对地板的压力大小随时间的关系如图甲所示，则电梯运动的速度随时间的变化图象可能为图乙中的(　　)
甲
乙
9．某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体．则此时电梯的加速度为______m/s2.(取g＝10 m/s2)
10．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重．一个可乘十多人的环行座舱套在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落．落到一定位置时，制动系统启动，座舱到地面时刚好停下．已知座舱开始下落时的高度为76 m，当落到离地面28 m的位置时开始制动，座舱均匀减速，若座舱中某人手托着重50 N的铅球．
(1)当座舱落到离地面50 m的位置时，手的感觉如何？
(2)当座舱落到离地面15 m的位置时，手要用多大的力才能托住铅球？
答案与解析
第5节　超重和失重
课前预习
1．答案：(1)大　小　(2)上　下　(3)上　下下　上
2．答案：完全失重　自由落体
3．答案：刚启动时，电梯处于超重，压力大于重力，超载了．
课堂巩固
1．D　超、失重现象中物体所受重力并没有改变，变化了的是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)．
2．BC
3．C
4．答案：630 N　570 N
解析：以人为研究对象，设底板对人的支持力为N，当升降机匀减速下降时，人处于超重状态，则由牛顿第二定律，有N1－mg＝ma，代入数据，解得N1＝630 N.
当升降机匀减速上升时，人处于失重状态，则由牛顿第二定律，有mg－N2＝ma，代入数据，解得N2＝570 N.
5．答案：(1)600 N　无超重、失重现象
(2)840 N　超重
(3)300 N　失重
(4)0　完全失重
解析：体重计的读数等于体重计对人的支持力，因此以人为研究对象，由牛顿第二定律求出支持力，便可求得体重计的读数．以人为研究对象，进行受力分析，如图所示．
(1)匀速上升时，a=0，则N-mg=0，N=mg=600 N，无超重、失重现象发生．
(2)加速上升时，a向上，取向上为正，则：N-mg=ma，N=mg+ma=60×(10+4) N=840 N，由于支持力大于重力，发生超重现象．
(3)加速下降时，a向下，取向下为正，则mg-N=ma，N=mg-ma=60×(10-5) N=300 N，由于支持力小于重力，发生失重现象．
(4)以加速度g加速下降时，a=g取向下为正，有mg-N=ma，N=m(g-a)=0，由于支持力为零，发生完全失重现象．
课后检测
1.BD　运动员的加速度向下时处于失重状态，加速度向上时处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下落过程中以及跳水运动员从离开跳台到入水前的过程中，他们的加速度都向下，都处于失重状态，B、D正确；A、C项中体操运动员和举重运动员都处于平衡状态．
2．ABCD　在太空舱内处于完全失重状态，所以任何物体将不再对它的支持面有压力和对悬挂它的物体有拉力，所以，测力计不能用来测物体重力，天平也不能测物体的质量，托里拆利管也不能测气压，密度大的物体将不能下沉，密度小的部分也不能上浮，所以对流实验也不能进行．
3．BC　弹簧秤的示数为0.8mg，表明物体对秤盘的压力小于重力，所以物体处于失重状态，物体和升降机有向下的加速度，故可能是加速下降，也可能是减速上升，故A、D错误，B、C正确．
4．D　设人受到的支持力为N，对人进行受力分析得：N－mg＝mg，所以N＝mg，由作用力与反作用力的关系知，人对电梯底部的压力大小为.
5．A　在小木球上浮的过程中，杯中水的重心下降，水处于失重状态，对杯底的压力减小，台秤受到的压力也减小，故台秤示数变小，A正确．
6．A　人在蹲下的过程中，重心先加速下降，处于失重状态，后减速下降，处于超重状态，最后人蹲在磅秤上，处于静止状态，所以磅秤示数应是先小于体重，后大于体重，最后等于体重．
7．AB　判断人是处于超重状态还是失重状态，只要看人的加速度方向．Pa段人做自由落体运动，加速度为g，人处于完全失重状态；人从a到b的过程中，人的重力大于弹力，合力方向向下，加速度方向向下，人处于失重状态；b点，人的重力等于弹力，加速度为零；由b到c，人的重力小于弹力，合力方向向上，加速度方向向上，人处于超重状态．当弹性绳伸长到c点时，人的速度为零，加速度最大．
8．ABD
9．答案：2.5
解析：站在地面上的人，最大举力F为：F＝m1g＝60×10 N＝600 N．在加速下降的电梯内，人的最大举力F仍为600 N，由牛顿第二定律得：
m2g－F＝m2a，所以加速度a＝g－＝(10－) m/s2＝2.5 m/s2.
10．答案：(1)手没有受到压力的感觉
(2)135 N
解析：(1)当座舱落到离地面50 m的位置时，座舱在做自由落体运动，人和人手中的铅球均完全失重，球对手无作用力，手没有受到压力的感觉．
(2)座舱开始做匀减速运动的初速度是座舱在前面自由落体运动的末速度：v0′＝vt＝＝ m/s＝ m/s
设此匀减速过程的加速度为a，则a＝＝ m/s2＝16.8 m/s2≈1.7g
a的方向竖直向上，当座舱落到离地面15 m的位置时，座舱处在匀减速阶段，设手对铅球的作用力为F，则F－mg＝ma，F＝ma＋mg＝2.7mg＝135 N.