高一物理超重和失重典型例題解析

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載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)電梯的加速度 ，由此可見，電梯處于a404104m / s012tmgm1靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)(2)

2、當(dāng) t232n 時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有t2mgma2，解得這時(shí)電梯的加速度式中的負(fù)號表a2m / s22tmgmms2232404/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)電梯的加速度為正值表示電梯a44404m / s1m/ sa3223tmgm3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學(xué)習(xí)必備歡迎下載時(shí)，

3、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)具有向上的加速度對于重物，所以；fm gm aa120010010100m/ s2m/ s221122fm gm22當(dāng)升降機(jī)以2.5m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失

4、重對于重物，m gfm am1200102.5kg160kg3323 ，得fga2點(diǎn)撥：題中的一個隱含條件是：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24 2 所示：(

5、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f1mg ma1學(xué)習(xí)必備歡迎下載解得鋼繩拉力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， vt 0，加速度a2(vtv0)/t 2m/s2由牛頓第二定律可得f3 mg ma2，解得鋼繩的拉力f3 m(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v t 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

6、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，物體所受的各個力均不變b因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不

7、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?d 【例 5】如圖 244 所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個物體的質(zhì)量關(guān)系是：學(xué)習(xí)必備歡迎下載m1m2 m3，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

8、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 m1 m2m3，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)t 2t0，即可求解答案： b 跟蹤反饋1金屬小筒的下部有一個小孔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

9、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學(xué)習(xí)必備歡迎下載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質(zhì)量 10kg 的物體 (g 取 10m/s2)，則 a天平的示數(shù)為10kg b天平的示數(shù)為14kg c彈簧秤的示數(shù)為100n d彈簧秤的示數(shù)為140n