【期末专题复习】人教版(2019)物理必修1-高一上学期期末专题点拨与训练：第30讲 超重和失重

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第30讲 超重和失重1、超重和失重的概念（1）超重：当物体具有竖直向上的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象。
（2）失重：物体具有竖直向下的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象。
（3）完全失重：物体以加速度向下竖直加速或向上减速时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象。2、超重和失重的判断方法加速度方向运动类型受力关系超重/失重竖直向上向上加速运动或向下减速运动物体受到的向上的力大于向下的力超重竖直向下向上减速运动或向下加速运动物体受到的向上的力小于向下的力失重竖直向下自由落体运动或处在绕地球做匀速圆周运动的飞船里面物体不受竖直向上的力的作用完全失重3、视重与物体重力、加速度之间的关系运动情况超重、失重视重平衡状态（静止或匀直运动状态） 具有向下的加速度超重具有向上的加速度失重具有向下的加速度为完全失重4、超重、失重的定性理解：(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)。(2)只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。(3)尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。2．超重、失重的定量计算：当物体具有竖直向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F，由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma，所以F＝m(g＋a)>mg，由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg；当物体具有竖直向下的加速度a时，同理可得物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′＝m(g－a)<mg；当a＝g时，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′＝0，物体处于完全失重状态。3．超重、失重与运动图象：超重、失重与物体的运动状态有关，位移时间图象和速度时间图象以及加速度时间图象可以反映物体的运动状态，因此超重和失重常和这三类图象结合。【例题1】SpaceX公司的“猎鹰9号”火箭成功将载有2名宇航员的“飞龙号”发射升空，并成功对接国际空间站。下列说法错误的是(　　)A．火箭点火加速，上升的阶段，宇航员处于超重状态B．“飞龙号”载人飞船与空间站对接时不能视为质点C．宇航员在国际空间站中可以用体重计测量体重D．火箭通过向后喷射气体提供动力，火箭与气体之间的相互作用力大小相等【例题2】广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600 m，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯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，以加速度向上为正，a­t图象如图所示。则下列相关说法正确的是(　　)A.t＝4.5 s时，电梯处于超重状态B．5～55 s时间内，绳索拉力最小C．t＝59.5 s时，电梯处于超重状态D．t＝60 s时，电梯速度恰好为零【例题3】如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态。地面受到的压力为FN，球b所受细线的拉力为F。剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力              (　　)A.小于FN　　　　　　B.等于FNC.等于FN+F    D.大于FN+F1．潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。我国南海舰队的某常规型潜艇，是目前世界上唯一的一艘遭遇到海底“掉深”后，还能自救脱险的潜艇，创造了世界潜艇发展史上的奇迹。如图甲所示，某总质量为的潜艇，在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。时刻，该潜艇“掉深”，在时间内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。重力加速度取，不计水的粘滞阻力，则（    ）A．潜艇在“掉深”前的速度为B．潜艇在高密度海水区域受到的浮力为C．潜艇“掉深”后竖直向下的最大位移为D．潜艇“掉深”后在时间内处于超重状态2．如图所示，假设跳水运动员（视为质点）起跳离开跳板后在一条直线上运动，其离开跳板至入水后竖直向下速度减为零的过程中，最大速度大小为v，离开跳板时速度大小为，不计空气阻力，在水中受到的阻力恒定，水中竖直向下运动的时间与空中运动的时间相等，重力加速度大小为，则（　　）A．运动员在空中运动过程中先超重再失重 B．运动员在空中运动的时间为C．跳板离水面的高度为 D．运动员入水的深度为3．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示，当此车减速上坡时（仅考虑乘客与水平面之间的作用），则乘客（　　）A．受到向后（水平向左）的摩擦力作用B．处于超重状态C．不受摩擦力的作用D．所受合力竖直向上4．如图所示，人站在电梯中的体重计上，质量为。电梯正在运动，加速度大小为，方向向上，体重计的示数为。已知重力加速度为，则以下说法正确的是（　　）A． B．C．电梯一定在上升 D．人一定处于超重状态5．如图，两个完全相同的物体A、B放在电梯的地板上，它们之间用轻弹簧连接，且弹簧处于压缩状态，当电梯静止时A、B也处于静止状态。下列做法可能使A、B发生相对运动的有（　　）A．电梯减速上升B．电梯加速下降C．电梯匀速下降D．无论电梯怎样运动，它们都不会发生相对运动6．2021年第14届全运会资格赛落幕，董栋和刘灵玲分获男、女个人蹦床冠军。若将弹簧床等效为竖直轻弹簧，运动员在一次蹦床过程中从最低点由静止竖直向上运动的过程中（弹簧始终在弹性限度内），其速度—时间图像如图所示，其中段为曲线，直线与曲线相切于点，部分关于对称。不计空气阻力，则（　　）A．运动员在时间内竖直向上做加速运动，处于超重状态B．在时弹簧处于原长状态，运动员处于失重状态C．运动员在时到达最高处，处于失重状态D．运动员在时与时加速度大小相等，都处于失重状态7．如图甲所示，某同学在竖直上升的升降机内研究升降机的运动规律他在升降机的水平底板上安放了一台压力传感器（能及时准确显示压力大小），压力传感器上表而水平，上面放置了一个质量为的木块，在时刻升降机从地面由静止开始上升，在时上升了H，并且速度恰好减为零，他根据记录的压力数据绘制了压力随时间变化的关系图像，如图乙所示，请你根据题中所给条件和图像信息回答题中所给的内，升降机上升的高度H为多少？，（取） 8．升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体（g=10m/s2），当升降机（1）当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？（2）当升降机以1m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？（3）当升降机以5m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体所受的支持力大小是多少？（4）当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？  9．在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示（g取10 m/s2），则：（1）电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？（2）该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？（3）算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？