高一物理教案：超重和失重教案

解题方法探究

例1　(1)10 N　(2)15 N　(3)5 N (4)0 N

解析　对物体受力分析，.

(1)匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10 N.

(2)取向上为正方向，由牛顿第二定律，知F-mg=ma，F=m(g+a)=15 N.

(3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律，知mg-F=ma，F=m(g-a)=5 N.

(4)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律，知mg-F=mg，F=0 N

处于完全失重状态.

变式训练1　A　[人蹲下的过程经历了加速向下，减速向下和静止这三个过程.

在加速向下时，人获得向下的加速度a，由牛顿第二定律得：

mg-FN=ma

FN=m(g-a)

由此可知弹力FN将小于重力mg.

在向下减速时，人获得向上的加速度a，由牛顿第二定律得：

FN-mg=ma

FN=m(g+a)>mg

弹力FN将大于mg.

当人静止时，FN=mg.]

例2　(1)0　(2)41.16 N

解析　(1)在离地面高于28 m时，座舱做自由落体运动，处于完全失重状态，因为40 m>28 m所以饮料瓶对手没有作用力，由牛顿第三定律可知，手对饮料瓶也没有作用力.

(2)设手对饮料瓶的作用力为F，座舱自由下落高度为h1后的速度为v，制动时的加速度为a，制动高度为h2，由v2t-v20=2as得，v2t=2gh1，v2t=2ah2

联立解得，a=h1h2g

对饮料瓶根据牛顿运动定律F-mg=ma得，F=mg(h1h2+1)=mgh1+h2h2

代入数据得，F=41.16 N.

变式训练2　BC　[由电梯做匀速直线运动时，可知重物的重力为10 N，质量为1 kg;当弹簧秤的示数变为8 N时，则重物受到的合力为2 N，方向竖直向下，由牛顿第二定律得物体产生向下的加速度，大小为2 m/s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速.]

即学即练

1.B　[当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态;当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a=g，为完全失重状态，所以B正确.而A、C、D中运动员均为平衡状态，F=mg，既不超重也不失重.]

2.AB　[对M和m组成的系统，当m匀速下滑时，系统在竖直方向上没有加速度，所以不失重也不超重，对地面的压力等于系统的重力;当m加速下滑时，整个系统在竖直方向上有向下的加速度，处于失重状态，对地面的压力小于系统的重力.当m减速下滑时，系统在竖直方向上具有向上的加速度，处于超重状态，对地面的压力大于系统的重力.]

3.C　[对于箱子和箱内物体组成的整体，a=M+mg-fM+m，随着下落速度的增大，空气阻力f增大，加速度a减小直至箱子做匀速运动时a=0.对箱内物体，mg-FN=ma，所以FN=m(g-a)将逐渐增大，故C正确，A、B、D错.]

4.(1)200 N　(2)220 N　(3)180 N

解析　选取物体为研究对象，它受两个力，重力mg和支持力FN，FN的大小即为台秤的读数.

(1)当升降机匀速上升时，a=0

所以FN-mg=0，FN=mg=200 N.

(2)当升降机匀加速上升时，a方向向上，由牛顿第二定律得FN-mg=ma，FN=m(g+a)=220 N.

(3)当升降机匀减速上升时，a方向向下，由牛顿第二定律得mg-FN=ma，FN=m(g-a)=180 N.

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