衔接点25 超重和失重(含答案)2024年初升高物理无忧衔接学案(通用版)
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一、重力的测量
方法一:先测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测量物体的质量,利用牛顿第二定律可得G=mg。
方法二:利用力的平衡条件对重力进行测量。
二、超重和失重
1.超重现象: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.失重现象: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。
3.完全失重现象:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。
物体的重力始终存在,大小没有变化。
4.超重、失重和完全失重的比较
5.对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时,物体所受的重力并没有变化。
(2)物体处于超重还是失重状态,只取决于加速度的方向,与物体的运动方向无关。
(3)在完全失重状态下,由重力引起的现象将消失。例如:液体的压强、浮力将为零,水银压强计、天平将无法使用;摆钟停摆;弹簧测力计不能测重力等。
6.超重、失重、运动情况与受力情况的比较
人站在体重计上静止时,体重计的示数就显示了人的体重。人从站立状态到完全蹲下,体重计的示数如何变化?为什么会发生这样的变化?
【例1】有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重,如图所示,其环形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,座舱做减速运动,到地面时刚好停下。下列说法正确的是( )
A.座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B.座舱下落的整个过程中人处于超重状态
C.座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D.座舱下落的整个过程中人处于失重状态
【例2】如图是某同学站在压力传感器上做下蹲一起立的动作时,传感器记录的压力随时间变化的图像,纵坐标为压力F,横坐标为时间t。由图像可知( )
A.t1~t2时间内人处于起立过程
B.t3出时刻人处于超重状态
C.人的重力大小为F2
D.t1时刻人处在下蹲的最低点
1.关于超重与失重,下列说法正确的是( )
A.处于超重状态的物体,重力增加了
B.处于失重状态的物体,重力减小了
C.处于完全失重状态的物体,重力消失了
D.处于超重状态的物体,重力大小不变
2.取一个旧饮料瓶,在其底部开一个小孔,用手指按住小孔并装满水,放开按住的手指后,立即释放瓶子让其自由下落,不计空气阻力。关于瓶子在空中运动的过程:下列说法正确的是( )
A.水处于完全失重状态,不会喷出来
B.瓶子下落的加速度和速度都变大
C.水对瓶底的压力变大
D.水仍会从小孔喷出来,但喷射的速度比释放前的小些
3.一个站在升降机上的人,用弹簧测力计提着一个质量为1 kg的鱼,弹簧测力计的读数为12 N,该人的体重为750 N,则他对升降机地板的压力为(g取10 m/s2)( )
A.750 NB.762 NC.900 ND.912 N
4.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是人静止悬吊时的位置,人在从p点下落到最低点c点的过程中,下列说法错误的是( )
A.在pa段做自由落体运动,处于完全失重状态
B.在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力,速度先增大后减小,加速度先减小后增大
C.在b点速度最大,加速度为零
D.在c点,速度为零,处于平衡状态
5.某电梯运动时可简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止开始上升,其加速度a与时间t的关系如图所示。下列相关说法正确的是( )
A.t=6 s时,电梯处于失重状态
B.7~53 s时间内,绳索拉力最小
C.t=59 s时,电梯处于超重状态
D.t=60 s时,电梯速度恰好为0
6.小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得自己的体重为500N,再将台秤移至电梯内称其体重,电梯从时由静止开始运动到时停止,得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示,g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.在0~2s内,小明处于超重状态
B.在0~2s内,小明加速度大小为1m/s2
C.在10~11s内,台秤示数为
D.在0~11s内,电梯通过的距离为18m
7.小明利用台秤测量电梯在加速和减速过程中的加速度。他站在置于电梯地板的台秤上面,当电梯静止时,台秤示数为50kg;电梯加速上升时,台秤示数为60kg;电梯减速上升时,台秤示数为40kg。重力加速度g=10m/s2,则电梯( )
A.加速过程的加速度大小为2m/s2
B.减速过程的加速度大小为0.2m/s2
C.上升过程一直处于超重状态
D.上升过程一直处于失重状态
8.如图所示,在静止的升降机地板上,有一个物体通过弹簧和墙壁连接,当升降机运动时,发现弹簧收缩使物体向右运动,升降机的运动状态可能是( )
A.加速下降B.减速下降C.匀速上升D.加速上升
9.某同学站在电梯地板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯升降过程中的情况,如图所示的vt图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况(向上为正方向)。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是( )
A.0~5s内,观光电梯在加速上升,该同学处于失重状态
B.5~10s内,该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力
C.10~20s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
D.20~25s内,观光电梯在加速下降,该同学处于失重状态
10.神舟飞船返回时,3吨重的返回舱下降到距地面10 km时,下降速度为200 m/s。再减速就靠降落伞了,先是拉出减速伞,16 s后返回舱的速度减至80 m/s,此时减速伞与返回舱分离。然后拉出主伞,主伞张开后使返回舱的下降速度减至10 m/s,此时飞船距地面高度为1 m,接着舱内4台缓冲发动机同时点火,给飞船一个向上的反冲力,使飞船的落地速度减为零。将上述各过程视为匀变速直线运动,g=10 m/s2.根据以上材料可得( )
A.减速伞工作期间返回舱处于失重状态
B.主伞工作期间返回舱处于失重状态
C.减速伞工作期间返回舱的平均加速度大小为7.5 m/s2
D.每台缓冲发动机的反冲推力约为返回舱重力的1.5倍
11.美国国家航空航天局(NASA)有一项面向大学生的“微重力学生飞行挑战计划”,学生以团队形式提交自己设计的微重力实验方案,获胜的队伍会受邀到约翰逊航天中心,乘坐飞机到达高空,然后飞机由静止开始下落,以模拟微重力环境。下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍。这样,可以获得持续约之久的失重状态,大学生们便在这段时间内进行关于微重力影响的实验。紧接着,飞艇又做匀减速运动。若飞艇离地面的高度不得低于,重力加速度取。试求:
(1)飞艇在内下落的高度。
(2)在飞艇后来的减速过程中,大学生对座位的压力是重力的多少倍。
12.一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重,一个可乘10多个人的环形座舱套在竖直柱子上由升降机先送上几十米的高处,然后让座舱自由落下,落到一定位置,制动系统启动,到地面时刚好停下,已知座舱开始下落时的高度为70m,当座舱自由下落距地面45m时开始制动,座舱均匀减速,到地面时刚好停下,当座舱落到离地10m处时,某人在电梯里最多能举起质量为的物体,问该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物?重力加速度.
课程标准
初中
无
高中
1.结合生活体验,通过实验认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。
2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
初中物理
高中物理
异同点
无
超重和失重
无
超重
失重
完全失重
产生条件
物体具有向上的加速度
物体具有向下的加速度
物体向下的加速度a=g
运动形式
向上加速运动或向下减速运动
向上减速运动或向下加速运动
如自由落体运动和竖直上抛运动
特征
状态
加速度
视重(F)与重力的关系
运动情况
受力图
平衡
a=0
F=mg
静止或匀速直线运动
超重
方向向上
F=m(g+a) >mg
向上加速或向下减速
失重
方向向下
F=m(g-a) <mg
向下加速或向上减速
完全失重
方向向下
a=g
F=0
抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等
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