高一物理超重和失重典型例題解析.doc

超重和失重典型例題解析【例1】豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤，如圖241所示，彈簧秤的秤鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m4kg的物體，試分析下列情況下電梯的運(yùn)動情況(g取10m/s2)：(1)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T140N，且保持不變(2)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T232N，且保持不變(3)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T344N，且保持不變解析：選取物體為研究對象，它受到重力mg和豎直向上的拉力T的作用規(guī)定豎直向上方向?yàn)檎较?1)當(dāng)T140N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T1mgma1，解得這時(shí)靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)(2)當(dāng)T232N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T2mgma2，解得這示物體的加速度方向與所選定的正方向相反，即電梯的加速度方向豎直向下電梯加速下降或減速上升(3)當(dāng)T344N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T3mgma3，解得這時(shí)的加速度方向與所選的正方向相同，即電梯的加速度方向豎直向上電梯加速上升或減速下降點(diǎn)撥：當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，亦即具有豎直向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，亦即具有豎直向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)【例2】舉重運(yùn)動員在地面上能舉起120kg的重物，而在運(yùn)動著的升降機(jī)中卻只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動的加速度若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動員能舉起質(zhì)量多大的重物？(g取10m/s2)解析：運(yùn)動員在地面上能舉起120kg的重物，則運(yùn)動員能發(fā)揮的向上的最大支撐力Fm1g12010N1200N，在運(yùn)動著的升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，可見該重物超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速度當(dāng)升降機(jī)以2.5m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失重對于重物，點(diǎn)撥：題中的一個(gè)隱含條件是：該運(yùn)動員能發(fā)揮的向上的最大支撐力(即舉重時(shí)對重物的最大支持力)是一個(gè)恒量，它是由運(yùn)動員本身的素質(zhì)決定的，不隨電梯運(yùn)動狀態(tài)的改變而改變【例3】如圖242所示，是電梯上升的vt圖線，若電梯的質(zhì)量為100kg，則承受電梯的鋼繩受到的拉力在02s之間、26s之間、69s之間分別為多大？(g取10m/s2)解析：從圖中可以看出電梯的運(yùn)動情況為先加速、后勻速、再減速，根據(jù)vt圖線可以確定電梯的加速度，由牛頓運(yùn)動定律可列式求解對電梯的受力情況分析如圖242所示：(1)由vt圖線可知，02s內(nèi)電梯的速度從0均勻增加到6m/s，其加速度a1(vtv0)/t3m/s2由牛頓第二定律可得F1mgma1解得鋼繩拉力 F1m(ga1)1300 N(2)在26s內(nèi)，電梯做勻速運(yùn)動F2mg1000N(3)在69s內(nèi)，電梯作勻減速運(yùn)動，v06m/s，vt0，加速度a2(vtv0)/t2m/s2由牛頓第二定律可得F3mgma2，解得鋼繩的拉力F3m(ga2)800N點(diǎn)撥：本題是已知物體的運(yùn)動情況求物體的受力情況，而電梯的運(yùn)動情況則由圖象給出要學(xué)會從已知的vt圖線中找出有關(guān)的已知條件【問題討論】在02s內(nèi)，電梯的速度在增大，電梯的加速度恒定，吊起電梯的鋼繩拉力是變化的，還是恒定的？在26s內(nèi)，電梯的速度始終為09s內(nèi)的最大值，電梯的加速度卻恒為零，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？在69s內(nèi)，電梯的速度在不斷減小，電梯的加速度又是恒定的，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？請你總結(jié)一下，吊起電梯的鋼繩的拉力與它的速度有關(guān)，還是與它的加速度有關(guān)？【例4】如圖243所示，在一升降機(jī)中，物體A置于斜面上，當(dāng)升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體A恰好靜止不動，若升降機(jī)以加速度g豎直向下做勻加速運(yùn)動時(shí)，以下關(guān)于物體受力的說法中正確的是 A物體仍然相對斜面靜止，物體所受的各個(gè)力均不變B因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不受任何力作用C因物體處于失重狀態(tài)，所以物體所受重力變?yōu)榱?，其它力不變D物體處于失重狀態(tài)，物體除了受到的重力不變以外，不受其它力的作用點(diǎn)撥：(1)當(dāng)物體以加速度g向下做勻加速運(yùn)動時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)，其視重為零，因而支持物對其的作用力亦為零(2)處于完全失重狀態(tài)的物體，地球?qū)λ囊粗亓σ廊淮嬖诖鸢福篋 【例5】如圖244所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是：m1m2m3，這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)為T若把物體m2從右邊移到左邊的物體m1上，彈簧秤的讀數(shù)T將 A增大B減小C不變D無法判斷點(diǎn)撥：(1)若僅需定性討論彈簧秤讀數(shù)T的變化情況，則當(dāng)m2從右邊移到左邊后，左邊的物體加速下降，右邊的物體以大小相同的加速度加速上升，由于m1m2m3，故系統(tǒng)的重心加速下降，系統(tǒng)處于失重狀態(tài)，因此T(m1m2m3)g而m2移至m1上后，由于左邊物體m1、m2加速下降而失重，因此跨過滑輪的連線張力T0(m1m2)g；由于右邊物體m3加速上升而超重，因此跨過滑輪的連線張力T0m3g(2)若需定量計(jì)算彈簧秤的讀數(shù)，則將m1、m2、m3三個(gè)物體組成的連接體使用隔離法，求出其間的相互作用力T0，而彈簧秤讀數(shù)T2T0，即可求解答案：B 跟蹤反饋 1金屬小筒的下部有一個(gè)小孔A，當(dāng)筒內(nèi)盛水時(shí)，水會從小孔中流出，如果讓裝滿水的小筒從高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，則在小筒自由下落的過程中 A水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出B水不再從小孔中噴出C水將以較小的速度從小孔中噴出D水將以更大的速度從小孔中噴出2一根豎直懸掛的繩子所能承受的最大拉力為T，有一個(gè)體重為G的運(yùn)動員要沿這根繩子從高處豎直滑下若GT，要使下滑時(shí)繩子不斷，則運(yùn)動員應(yīng)該 A以較大的加速度加速下滑B以較大的速度勻速下滑C以較小的速度勻速下滑D以較小的加速度減速下滑3在以4m/s2的加速度勻加速上升的電梯內(nèi)，分別用天平和彈簧秤稱量一個(gè)質(zhì)量10kg的物體(g取10m/s2)，則 A天平的示數(shù)為10kgB天平的示數(shù)為14kgC彈簧秤的示數(shù)為100ND彈簧