專題4.5超重和失重【講】一．講核心素養(yǎng)物理觀念：超重、失重和完全失重現(xiàn)象?？茖W(xué)思維：知道產(chǎn)生超重和失重的條件；會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律解釋生活中的超重和失重現(xiàn)象?？茖W(xué)探究：用牛頓第二定律探究生活中的超重、失重現(xiàn)象。能從不同的角度解決動(dòng)力學(xué)問題，具有質(zhì)疑和創(chuàng)新的意識(shí)。二．講考點(diǎn)與題型【考點(diǎn)一】重力的測量1動(dòng)力法是根據(jù)物體受力后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變測定重力。例如在重力作用下的自由落體運(yùn)動(dòng)等來測量地球表面的重力加速度的值，則G＝mg。2靜力法是根據(jù)物體受力后的平衡狀態(tài)測定重力，例如，彈簧測力計(jì)豎直懸掛物體處于平衡狀態(tài)，利用二力平衡知測力計(jì)的示數(shù)大小等于重力大小?！纠?】(2021·宜昌高一檢測)關(guān)于重力的大小，下列說法正確的是()A．彈簧測力計(jì)下端懸掛一重物，彈簧測力計(jì)讀數(shù)大小一定等于這個(gè)物體重力的大小B．重力是物體固有的屬性C．質(zhì)量一定的物體，其重力大小也一定D．同一物體在北京的重力大于在赤道上的重力【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)思維。【變式訓(xùn)練】】設(shè)想從某一天起，地球的引力減小了一半，那么對于漂浮在水面上的船來說，下列說法正確的是()A．船受到的重力將減小，船的吃水深度仍不變B．船受到的重力將減小，船的吃水深度也減小C．船受到的重力將不變，船的吃水深度也不變D．船受到的重力將不變，船的吃水深度將減小【考點(diǎn)二】超重和失重現(xiàn)象1．實(shí)重與視重實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力．物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力．超重與失重不是重力本身變了，而是物體對懸掛物的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Πl(fā)生了變化，即“視重”變化了．若彈力大于重力是超重，反之則是失重．2．超重、失重的比較特征狀態(tài)加速度壓力(拉力)運(yùn)動(dòng)情況受力示意圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下減速失重向下F＝m(g－a)＜mg向上減速或向下加速完全失重a＝gF＝0自由落體，拋體，正常運(yùn)行的衛(wèi)星等3.求解超重與失重問題的基本思路超重和失重問題實(shí)質(zhì)上就是牛頓第二定律應(yīng)用的延續(xù)，解題時(shí)仍應(yīng)抓住加速度這個(gè)關(guān)鍵量．具體方法是：(1)分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向；(2)判斷物體處于超重(或失重)狀態(tài)；(3)利用牛頓第二定律分析和求解．【例2】(2020·佛山高一檢測)(多選)在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物塊，如圖甲所示，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，傳感器示數(shù)大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙，根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是()A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念及科學(xué)思維。【規(guī)律總結(jié)】判斷超重、失重狀態(tài)的方法(1)從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度(包括斜向上)時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度(包括斜向下)時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)從運(yùn)動(dòng)的角度判斷，當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，物體處于失重狀態(tài)。?！咀兪接?xùn)練1】．(2021·浙江模擬)超重與失重是宇航員生活和工作中的兩大難題．實(shí)際上，在我們的生活中也充滿了超重和失重．假如某同學(xué)家住10樓，那么，他從一樓開始坐電梯回家的過程中，體驗(yàn)到的將是()A．先超重，后等重，再失重B．先失重，后等重，再超重C．一直超重D．一直失重【變式訓(xùn)練2】.(2021·平谷期末)如圖所示為游樂場中的一種大型游樂設(shè)施跳樓機(jī)，它可以使人體驗(yàn)超重和失重．參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由升降機(jī)從靜止開始經(jīng)歷加速、勻速、減速過程，將座椅提升到一定高度處，然后由靜止釋放，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，座椅做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)某一高度時(shí)停下．在上述過程中，關(guān)于座椅中的人所處的狀態(tài)，下列判斷正確的是()A．座椅在整個(gè)上升的過程中人都處于超重狀態(tài)B．座椅在減速上升的過程中人處于超重狀態(tài)C．座椅在整個(gè)下降的過程中人都處于失重狀態(tài)D．座椅在減速下降的過程中人處于超重狀態(tài)【考點(diǎn)三】超重、失重的有關(guān)計(jì)算1.超重與失重問題，實(shí)質(zhì)上是牛頓第二定律應(yīng)用的延續(xù)，解題時(shí)仍應(yīng)抓住聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的橋梁——加速度。2．基本思路(1)確定研究對象；(2)把研究對象從運(yùn)動(dòng)體系中隔離出來，進(jìn)行受力分析并畫出受力圖；(3)選取正方向，分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，明確加速度的方向；(4)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程；(5)解方程，找出所需的結(jié)果。3．注意使用牛頓第三定律，因?yàn)閴毫椭С至Σ⒉皇且换厥?，同時(shí)注意物體具有向上(或向下)的加速度與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無關(guān)?！纠?】一質(zhì)量為m＝40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，電梯從t＝0時(shí)刻由靜止開始上升，在0～6s內(nèi)體重計(jì)對人的支持力F的變化情況如圖所示。試問：在這段時(shí)間內(nèi)小孩超重、失重情況及電梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10m/s2)【素養(yǎng)提升】本題考查的核心素養(yǎng)是物理觀念及科學(xué)思維?！疽?guī)律總結(jié)】對于有關(guān)超重、失重的計(jì)算問題，首先應(yīng)根據(jù)加速度方向判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，然后選加速度方向?yàn)檎较颍治鑫矬w的受力情況，利用牛頓第二定律進(jìn)行求解。求解此類問題的關(guān)鍵是確定物體加速度的大小和方向?！咀兪接?xùn)練1】(多選)(2021·陜西咸陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一月考)一人站在電梯內(nèi)體重計(jì)上，電梯靜止時(shí)體重計(jì)示數(shù)500N。若電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)過程中，他看到體重計(jì)的示數(shù)為600N，取g＝10m/s2。電梯的運(yùn)動(dòng)情況可能是()A.電梯的加速度大小為2m/s2，方向豎直向上B.電梯的加速度大小為2m/s2，方向豎直向下C.電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，也可能向下減速運(yùn)動(dòng)D.電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，也可能向下加速運(yùn)動(dòng)【針對訓(xùn)練2】如圖所示，一人站在電梯中的體重計(jì)上，隨電梯一起運(yùn)動(dòng)。下列各種情況中，體重計(jì)的示數(shù)最大的是()A.電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0m/s2B.電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0m/s2C.電梯勻減速下降，加速度的大小為0.5m/s2D.電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5m/s2三．講知識(shí)體系四．課堂練習(xí)1.在某屆學(xué)校秋季運(yùn)動(dòng)會(huì)上，張明同學(xué)以背越式成功地跳過了1.70米的高度，如圖所示。若忽略空氣阻力，g取10m/s2。則下列說法正確的是()A.張明下降過程中處于失重狀態(tài)B.張明起跳以后在上升過程中處于超重狀態(tài)C.張明起跳時(shí)地面對他的支持力等于他的重力D.張明起跳以后在下降過程中重力消失了2.幾位同學(xué)為了探究電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小，他們將體重計(jì)放在電梯中。電梯啟動(dòng)前，一位同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)如圖甲所示。然后電梯由1層直接升到10層，之后又從10層直接回到1層。圖乙至圖戊是電梯運(yùn)動(dòng)過程中按運(yùn)動(dòng)順序在不同位置體重計(jì)的示數(shù)。下列說法正確的是()A.根據(jù)圖甲、圖乙可知，圖乙位置時(shí)電梯向上加速運(yùn)動(dòng)B.根據(jù)圖甲、圖丙可知，圖丙位置時(shí)人處于超重狀態(tài)C.根據(jù)圖甲、圖丁可知，圖丁位置時(shí)電梯向下減速運(yùn)動(dòng)D.根據(jù)圖甲、圖戊可知，圖戊位置時(shí)人處于失重狀態(tài)3.某人在地面上最多可舉起50kg的物體，當(dāng)他在豎直向上運(yùn)動(dòng)的電梯中最多舉起60kg的物體時(shí)，電梯加速度的大小和方向?yàn)?g＝10m/s2)()A.2m/s2豎直向上 B.eq\f(5,3)m/s2豎直向上C.2m/s2豎直向下 D.eq\f(5,3)m/s2豎直向下4.(多選)(2020·黃梅國際育才中學(xué)高一月考)某質(zhì)量為50kg的同學(xué)站在電梯底板上，利用速度傳感器和計(jì)算機(jī)研究電梯的運(yùn)動(dòng)情況，如圖所示的v－t圖像是計(jì)算機(jī)顯示的電梯在某一段時(shí)間內(nèi)速度變化的情況(選向上為正方向，g＝10m/s2)。根據(jù)圖像提供的信息，可以判斷下列說法中正確的是()A.在0～5s內(nèi)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于520NB.在5～10s內(nèi)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于0