2019版新教材物理人教版必修第一册学案：第4章 第6节　超重和失重 Word版含解析

第6节　超重和失重
1．超重
(1)定义：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)产生条件：物体具有向上的加速度。
2．失重
(1)定义：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。
(2)产生条件：物体具有向下的加速度。
(3)完全失重
①定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。
②产生条件：a＝g，方向竖直向下。
典型考点一　　　超重、失重的理解和判定
1．关于超重和失重，下列说法正确的是(　　)
A．超重现象只会发生在物体竖直向上运动过程中，超重就是物体所受的重力增加了
B．失重现象只会发生在物体竖直向下运动过程中，失重就是物体所受的重力减少了
C．完全失重就是物体重力全部消失
D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的
答案　D
解析　超重现象是因为物体具有向上的加速度，物体可能是向下减速或向上加速，失重现象是因为物体具有向下的加速度，物体可能是向上减速或向下加速，不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的，只是对外界的压力和拉力变大或变小，故A、B、C错误，D正确。
2．下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是(　　)
A．电梯正在加速上升，人在电梯中处于失重状态
B．列车在水平轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态
C．在国际空间站内的宇航员重力完全消失
D．自行车在斜坡上自由滑行时，人处于失重状态
答案　D
解析　电梯正在加速上升，人的加速度方向向上，在电梯中处于超重状态，故A错误；列车在水平轨道上加速行驶，车上的人受到的支持力与重力大小相等，人既不处于超重状态，也不处于失重状态，故B错误；在国际空间站内的宇航员处于失重状态，其加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，重力并没有消失，故C错误；自行车在斜坡上自由滑行时，人和自行车具有竖直向下的分加速度，人处于失重状态，故D正确。
典型考点二　　　有关超重、失重的计算问题
3．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？(g取10 m/s2)
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；
(3)升降机以3 m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降。
答案　(1)600 N　(2)840 N　(3)420 N
解析　以人为研究对象受力分析，设支持力为N:
(1)匀速上升时，加速度为零，故N－mg＝0，N＝mg＝600 N，
根据牛顿第三定律知体重计读数为600 N。
(2)匀加速上升时，加速度竖直向上，取竖直向上为正方向，
则N－mg＝ma，N＝m(g＋a)＝60×(10＋4) N＝840 N，
根据牛顿第三定律知体重计读数为840 N。
(3)匀减速上升或匀加速下降时，加速度都是竖直向下，取竖直向下为正方向，
则mg－N＝ma′，N＝m(g－a′)＝60×(10－3) N＝420 N，
根据牛顿第三定律知体重计读数为420 N。
4．一质量为40 kg的小孩站在电梯内的体重计上。电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0～6 s内体重计示数F的变化情况如图所示。试问：在这段时间内小孩超、失重情况及电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10 m/s2)
答案　0～2 s：超重，2～5 s：平衡，5～6 s：失重　9 m
解析　小孩体重G＝mg＝400 N，由题图知，在0～2 s内，F1＝440 N，F1>G，电梯匀加速上升，小孩处于超重状态，此时有
a1＝＝1 m/s2，v＝a1t1＝2 m/s，
h1＝a1t＝2 m。
在2～5 s内，F2＝400 N，F2＝G，电梯匀速上升，小孩处于平衡状态，此时有
h2＝vt2＝6 m。
在5～6 s内，F3＝320 N，F3a3＝＝2 m/s2
又v－a3t3＝0，说明电梯在6 s末停止，
故h3＝t3＝1 m。
所以电梯上升的高度为h＝h1＋h2＋h3＝9 m。