(共66张PPT)
第四章 牛顿运动定律
第六节 失重和超重
第七节 力学单位
自
主
预
习
探
新
知
大于
小于
等于
向下
G－FN
G－ma
小于
失重
向上
FN－G
G＋ma
大于
超重
零
完全失重
基本单位
导出单位
任意
定义方程式与
比例系数
基本单位
辅助单位
导出单位
米(m)
千克(kg)
秒(s)
导出
×
√
√
√
合
作
探
究
攻
重
难
失重和超重
力学单位
当
堂
达
标
固
双
基
点击右图进入…
课
时
分
层
作
业
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考点1
K
2mg
电脑
mg
MN
甲
乙
●●●●。●
律方法
●●●。
考点2
6
FN
ng
W课时分层作业(二十) 失重和超重、力学单位
(建议用时：25分钟)
◎考点一 失重和超重
1．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如，平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是( )
A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态
B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态
C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
D [本题考查牛顿第二定律的应用，重在物理过程的分析，根据加速度方向判断超重和失重现象．手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项A错误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项B错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项C错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，所以选项D正确．]
2.(多选)如图所示，小球A放在真空容器B内，小球的直径恰好等于正方体B的边长，将它们以初速度v0竖直上抛，A、B一起上升的过程中，下列说法正确的是( )
A．若不计空气阻力，A、B间一定没有弹力
B．若不计空气阻力，A、B间一定有弹力
C．若考虑空气阻力，A对B的上板一定有压力
D．若考虑空气阻力，A对B的下板一定有压力
AC [若不计空气阻力，整体做竖直上抛运动，处于完全失重状态，则A对B没有压力，B对A也没有支持力，故A正确，B错误；若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得：上升过程加速度大于g，再以球A为研究对象，根据牛顿第二定律分析：A受到的合力大于重力，A除受到重力外，还应受到向下的压力．因此B对A的压力向下，即A对B的上板一定有压力，C正确，D错误．]
3．一个恒力作用在质量为m1的物体上，产生的加速度为a1，作用在质量为m2的物体上，产生的加速度为a2，若这个恒力作用在质量为m1＋m2的物体上，则产生的加速度为( )
A．
B．a1a2
C．
D．
D [由于使质量为m1＋m2的物体产生的加速度的单位应与a1和a2的单位相同，选项A、B、C的单位均不是加速度的单位，故选A、B、C都是错误的；剩下的只有D可选，可断定正确选项应为D.]
4．如图所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重．她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程．关于她的实验现象，下列说法中正确的是( )
A．只有“起立”过程，才能出现失重的现象
B．只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象
C．“下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象
D．“起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象
D [“起立”的过程，先加速向上后减速向上运动，加速向上运动时加速度方向向上，出现超重现象，减速向上运动时加速度方向向下，出现失重现象，即“起立”过程先出现超重现象后出现失重现象，整个“起立”过程能出现超重和失重现象；“下蹲”的过程，先加速向下后减速向下运动，加速向下运动时加速度方向向下，出现失重现象，减速向下运动时加速度方向向上，出现超重现象，即“下蹲”过程先出现失重现象后出现超重现象，整个“下蹲”过程能出现超重和失重的现象，选项D正确．]
◎考点二 力学单位
5．在国际单位制中，属于选定的物理量和基本单位的是( )
A．力的单位牛顿
B．热力学温度的单位开尔文
C．路程的单位米
D．电压的单位伏特
B [牛顿不是基本单位，故A错误；开尔文是国际单位制中温度的基本单位，故B正确；路程不是基本物理量，长度才是基本物理量，单位是米，故C错误；电压不是基本物理量，伏特也不是基本单位，故D错误．]
6．雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即Ff＝kSv2，则比例系数k的单位是
( )
A．kg/m4
B．kg/m3
C．kg/m2
D．kg/m
B [将Ff＝kSv2变形得k＝，采用国际单位制，式中Ff的单位为N，即kg·m/s2，S的单位为m2，速度的二次方的单位可写为(m/s)2，将这些单位代入上式得，即比例系数k的单位是kg/m3，B正确．]
7．一物块在10
N恒力作用下，产生50
cm/s2的加速度，以下在求物体质量的计算中，运算正确、简捷而又规范的是( )
A．m＝＝
kg＝0.2
kg
B．m＝＝＝20＝20
kg
C．m＝＝
kg＝20
kg
D．m＝＝＝20
kg
C [A中单位没有统一，A错误；B项正确，但太繁琐，故不选；C既正确又简捷，故C正确；D漏写单位，故D错误．]
8．(多选)用国际单位制验证下列表达式，可能正确的是( )
A．s＝at(s为位移、a为加速度、t为时间)
B．a＝μg(a为加速度、μ为动摩擦因数、g为重力加速度)
C．F＝m(F为作用力、m为质量、v为速度、R为半径)
D．v＝(v为速度、R为半径、g为重力加速度)
BD [将等式两边各物理量的国际单位制单位代入后进行单位运算，经过验证可知选项B、D可能正确．]
9.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计，如图所示．弹簧测力计的钩上悬挂一个质量m＝4
kg的物体，试分析下列各种情况下电梯具体的运动(g取10
m/s2)：
(1)当弹簧测力计的示数T1＝40
N，且保持不变；
(2)当弹簧测力计的示数T2＝32
N，且保持不变；
(3)当弹簧测力计的示数T3＝44
N，且保持不变．(弹簧均处于伸长状态)
[解析] (1)当T1＝40
N时，根据牛顿第二定律
T1－mg＝ma1，解得此时电梯的加速度
a1＝＝
m/s2＝0
由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态．
(2)当T2＝32
N时，根据牛顿第二定律
T2－mg＝ma2，这时电梯的加速度
a2＝＝
m/s2＝－2
m/s2
即电梯的加速度方向竖直向下，电梯加速下降或减速上升．
(3)当T3＝44
N时，根据牛顿第二定律
T3－mg＝ma3，这时电梯的加速度
a3＝＝
m/s2＝1
m/s2
即电梯的加速度方向竖直向上，电梯加速上升或减速下降．
[答案] (1)静止或匀速直线运动状态
(2)加速下降或减速上升
(3)加速上升或减速下降
(建议用时：15分钟)
10．(多选)某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20
N的物块，如图甲所示，实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示．以下根据图像分析得出的结论中正确的是( )
A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C．电梯可能开始停在低楼层，先加速上升，接着匀速上升，再减速上升，最后停在高楼层
D．电梯可能开始停在高楼层，先加速下降，接着匀速下降，再减速下降，最后停在低楼层
BC [在t1～t2时间段内，物块超重，应向上加速或向下减速，t2～t3时间段内，物块匀速或静止，t3～t4时间段内，物块失重，应向上减速或向下加速，故选项B、C正确．]
11．图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150
kg的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10
m/s2，下列判断正确的是( )
A．前10
s内，悬线的拉力恒为1
500
N
B．46
s末塔吊的材料离地面的距离为22
m
C．0～10
s时间内材料处于失重状态
D．在30～36
s时间内钢索最容易发生断裂
B [由图可知前10
s内物体的加速度a＝0.1
m/s2，由F－mg＝ma可解得悬线的拉力为1
515
N，选项A错误；由图像面积可得整个过程上升高度是28
m，下降的高度为6
m,46
s末塔吊的材料离地面的距离为22
m，选项B正确；0～10
s时间内加速度向上，材料处于超重状态，F>mg，钢索最容易发生断裂，选项C错误；因30～36
s时间内物体加速度向下，材料处于失重状态，Fs时间内钢索最不容易发生断裂，选项D错误．]
12．质量为10
g的子弹，以300
m/s的水平初速度射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹射出的速度为200
m/s.若木板厚度为10
cm，求木板对子弹的平均作用力．
小明同学的解法如下，你同意他的解法吗？
由运动学公式v2－v＝2as得
a＝eq
\f(v2－v,2s)＝m/s2
＝－2.5×103
m/s2
由牛顿第二定律
F＝ma＝10×?－2.5×103?N＝－2.5×104
N.
[解析] 不同意，原因是单位未统一到同一单位制中，正确解法如下：
s＝10
cm＝0.1
m，m＝10
g＝10－2
kg
a＝＝
m/s
＝－2.5×105
m/s2
F＝ma＝10－2×(－2.5×105)N＝－2.5×103
N，负号表示方向与速度方向相反．
[答案] 2.5×103
N 方向与速度方向相反
13．如图甲所示，物体的质量m＝10
kg，放在升降机的底板上．升降机由静止开始从底楼上升到顶楼过程中的v?t图像如图乙所示，不计空气阻力，g取10
m/s2，求在这12
s内：
甲 乙
(1)物体上升的高度；
(2)物体对升降机底板压力的最大值；
(3)物体对升降机底板压力的最小值．
[解析] (1)用面积表示位移，则物体上升的高度为h＝×(3＋12)×6
m＝45
m.
(2)t＝0至t＝3
s内，物体加速上升，处于超重状态，加速度大小a1＝＝2
m/s2，方向竖直向上．由牛顿第二定律得F1－mg＝ma1，底板对物体支持力的最大值F1＝mg＋ma1＝120
N．根据牛顿第三定律，物体对底板压力的最大值为120
N.
(3)t＝6
s至t＝12
s内，物体减速上升，处于失重状态，加速度大小a2＝＝－1
m/s2，负号表示方向竖直向下．由牛顿第二定律得F2－mg＝ma2，底板对物体的支持力的最小值为F2＝mg＋ma2＝90
N，根据牛顿第三定律，物体对底板压力的最小值为90
N.
[答案] (1)45
m (2)120
N (3)90
N
5
