第三章 学案13 牛顿第二定律及应用(二)超重与失重 瞬时问题.pptx
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超重与失重概述课件
超重与失重的应用实例
航天器
在航天器中，航天员处于失重状态，这使得在太空中进行实验和生产成为可能。
电梯
在电梯启动和停止时，乘客会感受到超重和失重现象，这是由于电梯的加速度变 化所引起的。
03
超重与失重的实验验证
实验目的
验证超重与失重的现 象及产生条件。
加深对牛顿第二定律 和牛顿第三定律的理 解。
总结词
超重与失重不会改变物体的质量，只是改变了物体所受重力的表现情势。
详细描述
物体的质量是固定的，不会因为超重或失重而产生改变。超重与失重只是改变了物体所受重力的表现情势，即物 体对支持物的压力或悬挂物的拉力。
对物体运动状态的影响
总结词
超重状态下，物体加速下落或减速上升 ；失重状态下，物体减速下落或加速上 升。
两种状态。
物理现象
超重表现为物体对支持物的压 力大于重力，失重表现为物体 对支持物的压力小于重力。
产生原因
超重和失重现象的产生是由于 物体加速度的方向与重力方向 的关系决定的。
实例分析
电梯升降、蹦床、过山车等运 动过程中都存在超重和失重现
象。
超重与失重的未来发展
理论深化
应用拓展
随着物理学的不断发展，超重和失重的理 论将不断深化和完善，为解决实际问题提 供更精确的指点。
失重的定义
总结词
失重是指物体对支持物的压力小于物体所受重力的情况。
详细描述
当物体在竖直方向上加速降落或减速上升时，会受到一个向 下的力，这个力小于重力，导致物体对支持物的压力减小， 即为失重状态。
超重与失重的物理意义
总结词
超重与失重是物体在加速度方向上的作用力与反作用力的体现，是牛顿第二定律在重力场中的应用。
高中物理《牛顿第二定律》ppt课件
(2)力与速度无因果关系：合外力与速度方向可以同 向，可以反向．合外力与速度方向同向时，物体做 加速运动，反向时物体做减速运动．
课堂讲义
(3)两个加速度公式的区别
a＝ΔΔvt 是加速度的定义式，是比值法定义的物理量，a 与 v、Δv、Δt 均无关；
a＝mF 是加速度的决定式，它提示了产生加速度的原因 及决定因素：加速度由其受到的合外力和质量决定．
加速
牛顿第二定律 ：F＝ma a 逐渐减小
速度增大的 越来越慢
课堂讲义
二、牛顿第二定律的简单应用 1．解题步骤 (1)确定研究对象． (2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动 示意图． (3)求合力F或加速度a. (4)根据F＝ma列方程求解．
课堂讲义
2．解题方法 (1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平 行四边形定则求这两个力的合力，加速度的方向即 是物体所受合外力的方向． (2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分 解法求物体的合外力．
预习导学
一、牛顿第二定律 1． 合力 合力方向 2． ma 矢 相同 3． 1 m/s2
[想一想]：从牛顿第二定律可知，无论多么小 的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用 力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿 第二定律有无矛盾？为什么？
答案 不矛盾；
F合＝0
牛顿第二定律中的力是指合外力．
a＝0
①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴 的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分 解后，列出方程 Fx＝ma，Fy＝0. ②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，
也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度 a.根据
牛顿第二定律FFxy＝＝mmaayx求合外力．
课堂讲义
(3)两个加速度公式的区别
a＝ΔΔvt 是加速度的定义式，是比值法定义的物理量，a 与 v、Δv、Δt 均无关；
a＝mF 是加速度的决定式，它提示了产生加速度的原因 及决定因素：加速度由其受到的合外力和质量决定．
加速
牛顿第二定律 ：F＝ma a 逐渐减小
速度增大的 越来越慢
课堂讲义
二、牛顿第二定律的简单应用 1．解题步骤 (1)确定研究对象． (2)进行受力分析和运动情况分析，作出受力和运动 示意图． (3)求合力F或加速度a. (4)根据F＝ma列方程求解．
课堂讲义
2．解题方法 (1)矢量合成法：若物体只受两个力作用时，应用平 行四边形定则求这两个力的合力，加速度的方向即 是物体所受合外力的方向． (2)正交分解法：当物体受多个力作用时，常用正交分 解法求物体的合外力．
预习导学
一、牛顿第二定律 1． 合力 合力方向 2． ma 矢 相同 3． 1 m/s2
[想一想]：从牛顿第二定律可知，无论多么小 的力都可以使物体产生加速度，可是，我们用 力提一个很重的箱子，却提不动它，这跟牛顿 第二定律有无矛盾？为什么？
答案 不矛盾；
F合＝0
牛顿第二定律中的力是指合外力．
a＝0
①建立坐标系时，通常选取加速度的方向作为某一坐标轴 的正方向(也就是不分解加速度)，将物体所受的力正交分 解后，列出方程 Fx＝ma，Fy＝0. ②特殊情况下，若物体的受力都在两个互相垂直的方向上，
也可将坐标轴建立在力的方向上，正交分解加速度 a.根据
牛顿第二定律FFxy＝＝mmaayx求合外力．
高中物理牛顿定律的应用之超重与失重课件
运动情况
受力示意图
平衡
由 F－mg＝0 得 F＝ 静止或匀速直线运
a＝0
mg
动
栏目导航
超重
由 F－mg＝ma 得 向上加速或向下减 向上
F＝m(g＋a)>mg 速
失重
由 mg－F＝ma 得 F 向下加速或向上减 向下
＝m(g－a)<mg 速
由 mg－F＝ma 得 F 自由落体，抛体，
完全失重 a＝g
栏目导航
2．如图所示，A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计 空气阻力)．下列说法正确的是( )
A．在上升和下降过程中 A 对 B 的压力一定为零 B．上升过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力 C．下降过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力 D．在上升和下降过程中 A 对 B 的压力等于 A 物体受到的重力
栏目导航
【例 1】 质量是 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，如图所示， 当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g 取 10 m/s2)
(1)升降机匀速上升； (2)升降机以 4 m/s2 的加速度匀加速上升．
栏目导航
[解析] 以人为研究对象受力分析如图所示： (1)匀速上升时 a＝0，所以 N－mg＝0 N＝mg＝600 N. 据牛顿第三定律知 N′＝N＝600 N.
(3)从速度的角度看：只要加速度向下物体就处于失重 状态，其速度可以向上也可以向下．常见的失重状态有两 种：加速向下或减速向上运动．
栏目导航
2．对完全失重的理解：物体处于完全失重状态(a＝g) 时，重力全部产生加速度，不再产生压力(如图)，平常一切 由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在 水中的物体不再受浮力、液柱不再产生压强等．
牛顿第二定律(二)超重、失重、瞬时
（2）超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了.(4)（3）在完全失重的状态下，由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等。
【基础过关锋芒初显】
()1．关于超重和失重的下列说法中，正确的是
A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了
A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
() 2．(山东08考题)直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中，下列说法正确的是
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
（）3、（2011山东）如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁。开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态，两 细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb=0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间
A．电梯此时可能正以1m/s2大小的加速度加速上升，也可能是以1m/s2大小的加速度减速下
B．电梯此时不可能以1m/s2大小的加速度减速上升，只能是以5m/s2大小的加速度加速下降
C．电梯此时正以5m/s2大小的加速度加速上升，也可能是以5m/s2大小的加速度减速下降
【基础过关锋芒初显】
()1．关于超重和失重的下列说法中，正确的是
A．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了
A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
() 2．(山东08考题)直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中，下列说法正确的是
A．箱内物体对箱子底部始终没有压力
B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大
D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”
（）3、（2011山东）如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁。开始时a、b均静止。弹簧处于伸长状态，两 细绳均有拉力，a所受摩擦力Ffa≠0，b所受摩擦力Ffb=0，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间
A．电梯此时可能正以1m/s2大小的加速度加速上升，也可能是以1m/s2大小的加速度减速下
B．电梯此时不可能以1m/s2大小的加速度减速上升，只能是以5m/s2大小的加速度加速下降
C．电梯此时正以5m/s2大小的加速度加速上升，也可能是以5m/s2大小的加速度减速下降
高考物理(新课标)牛顿第二定律的应用 课件
牛顿定律的应用
1．整体法和隔离法 (1)整体法 当连接体内(即系统内)各物体的________相同时，可以把系统内的所有物体看成一个 ____，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对____列方程求解的方法． (2)隔离法 当求系统内物体间相互作用的____时， 常把某个物体从系统中____出来， 分析其受力 和运动情况，再用牛顿第二定律对____出来的物体列方程求解的方法．
图 3－3－5
【解析】 方法一：对框架受力分析．当其对地面压力为零的瞬间，在向下的重力和 向上的弹簧弹力的作用下处于平衡状态，则 F＝Mg；对小球受力分析，在此瞬间在自身 的重力 mg 及弹簧向下的弹力 F1(这里由牛顿第三定律可知 F1＝F)作用下产生的加速度大 mg＋F1 Mg＋mg 小为 a＝ ＝ . m m 方法二：框架对地面的压力为零，说明系统完全失重，失重量为 mg＋Mg，即小球具 有向下的加速度带来系统失重，满足失重量 mg＋Mg＝ma，可得小球加速度大小为 a＝ Mg＋mg . m
高考总复习/新课标
物理
经典品质/超越梦想
必 修 Ⅰ
第三章 牛顿运动定律
第3讲 牛顿第二定律的应用
自主复习评估
主干知识
超重和失重
1．实重和视重 (1)实重：物体实际所受到的重力，它与物体的运动状态____． (2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将 不等于物体____，此时弹簧秤的示数或台秤的示数称做物体的视重．
2．动力学图象 (1)三种图象：v－t 图象、a－t 图象、F－t 图象． (2)图象间的联系：加速度是联系 v－t 图象与 F－t 图象的桥梁． (3)三种应用： ①已知物体的运动图象，通过加速度分析物体的受力情况． ②已知物体受力图象，分析物体的运动情况． ③通过图象对物体的受力与运动情况进行分析．
高一物理牛顿运动定律超重和失重PPT教学课件
a +ma >G
G
N=G
故超重
减速上升为什么会失重？
N
G – N = ma
a
N = G – ma < G
G
故失重.
若 a = g ，则： N = G – mg = 0
故完全失重.
完全失重现象
物体的加速度方向竖直向
下、且大小为 g 时，会发生
完全失重现象。
航天飞机上的两名宇航员在进行交接班。从图中可以看 到上班者仅1根手指即可将下班者“举”离工作岗位。
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
0
弹簧测力计无法测量物 无法用天平测量物体的质量 体的重力，但仍能测量 拉力或压力的大小.
小结
物体处于超重或失重时，实质上在地 球附近物体所受的重力的大小并没有变 化。只是物体对支持物的压力（或对悬绳 的拉力）改变了。
利用完全失重条件的科学研究
液体呈绝对球形
580 580 580 580 580 580 580
580
无
630
超重
580
无
530
失重
500
失重
580
无
630
超重
向上加速 向下减速
a
超重
向下加速 向上减速
a
失重
结论：
a 物体有竖直向上的加速
度时，会发生超重现象；
a 物体有竖直向下的加速
度时，会发生失重现象。
加速上升为什么会超重？
N
N – G= ma
制造理想的滚珠
制造泡沫金属
航天器中完全失重的环境，为我们带 来了一份奇妙的天地，你想在那里做点什 么？提出自己的实验设想吧。 ——作业
牛顿第二定律的应用课件.ppt
B • A.人一直向下做减速运动
• B.人先向下做加速运动，后向下做减速运动
• C.人处于失重状态
• D.人处于超重状态
• 变式．（单选）在升降电梯内的地板上放一体重计， 电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为 50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发 现体重计示数如图所示．在这段时间内下列说法中正 确的是（ ）
C 以下根据图象分析得出的结论中正确的是（ ）
• A．从时该t1到t2，娃娃处于先超重后失重状态
• B．从时刻t3到t4，娃娃处于先失重后超重状态
• C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速 向上，再减速向上，最后停在高楼层
• D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速 向下，再减速向下，最后停在低楼层
放置了一个压力传感器，将质量为4kg的物体放在传
感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数
为44N。g取10m/s2.对压力传感器压力传感器此过 程的分析正确的是 ( )
• A、物体受到的重力变大
• B.物体的加速度大小为1m/s2
• C.电梯正在减速上升
• D.电梯的加速度大小为4m/s2
B 超重：a向上 F－mg＝ma
象可知（ ） • A．t2时刻，小孩运动到最低点
BC
• B．0～t 2时间段内，小孩始终处于失重状态
• C．t 2～t 4时间段内，小孩始终处于超重状态
• D．t 5～t 6时间段内，小孩始终处于超重状态
• 2．（单选）某实验小组，利用DIS系统观察超重和失 重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一 个压力传感器，在传感器上放一个质量为2kg的布娃娃 (g=10m/s2)，如图甲所示，实验中计算机显示出传感 器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示.
• B.人先向下做加速运动，后向下做减速运动
• C.人处于失重状态
• D.人处于超重状态
• 变式．（单选）在升降电梯内的地板上放一体重计， 电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为 50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发 现体重计示数如图所示．在这段时间内下列说法中正 确的是（ ）
C 以下根据图象分析得出的结论中正确的是（ ）
• A．从时该t1到t2，娃娃处于先超重后失重状态
• B．从时刻t3到t4，娃娃处于先失重后超重状态
• C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速 向上，再减速向上，最后停在高楼层
• D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速 向下，再减速向下，最后停在低楼层
放置了一个压力传感器，将质量为4kg的物体放在传
感器上。在电梯运动的某段过程中，传感器的示数
为44N。g取10m/s2.对压力传感器压力传感器此过 程的分析正确的是 ( )
• A、物体受到的重力变大
• B.物体的加速度大小为1m/s2
• C.电梯正在减速上升
• D.电梯的加速度大小为4m/s2
B 超重：a向上 F－mg＝ma
象可知（ ） • A．t2时刻，小孩运动到最低点
BC
• B．0～t 2时间段内，小孩始终处于失重状态
• C．t 2～t 4时间段内，小孩始终处于超重状态
• D．t 5～t 6时间段内，小孩始终处于超重状态
• 2．（单选）某实验小组，利用DIS系统观察超重和失 重现象，他们在电梯内做实验，在电梯的地板上放置一 个压力传感器，在传感器上放一个质量为2kg的布娃娃 (g=10m/s2)，如图甲所示，实验中计算机显示出传感 器所受物块的压力大小随时间变化的关系，如图乙所示.
2013高三物理一轮复习课件：第三章 牛顿第二定律的应用 超重与失重
3 4 □ □ 2．已知物体的 运动 情况，求物体的 受力 情况．
5 □ 两类基本问题中，受力分析是关键， 加速度 是解题的
枢纽和桥梁
5
《恒谦教育教学资源库》
教师备课、备考伴侣 专注中国基础教育资源建设
应用牛顿第二定律解决两类动力学基本问题时主要把 握： 两分析——物体的受力分析和运动过程分析， 一桥梁—— 物体运动的加速度． 二、超重和失重
32
《恒谦教育教学资源库》
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根据以上三个过程的计算数据， 可得 v－t 图像如图所示， F－t 图像如图所示．
[答案] 见解析
33
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变式训练 2 为研究钢球在液体中运动时所受阻力的大 小，让钢球从某一高度竖直落下进入液体中运动，用闪光照 相方法拍摄钢球在不同时刻的位置，如图所示．已知钢球在 液体中运动时受到的阻力与速度大小成正比，即 F＝kv，闪
30
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FN1＝mg＋ma1＝250×10 N＋250×4 N＝3500 N，方向 竖直向上 根据牛顿第三定律得物体对升降机底板的压力大小为 F′N1＝FN1＝3500 N，方向竖直向下 中间 3s 内物体匀速上升，由平衡条件是 FN2 ＝mg＝ 250×10 N＝2500 N F′N2＝FN2＝2500 N，方向竖直向下 物体的速度为 v2＝v1＝8 m/s
7 6 □ □ 1．超重：物体由于具有 向上 的 加速度 ，而对支持
面的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体自身的重力的现象．
9 8 □ □ 2．失重：物体由于具有 向下的 加速度 而对支持面
5 □ 两类基本问题中，受力分析是关键， 加速度 是解题的
枢纽和桥梁
5
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应用牛顿第二定律解决两类动力学基本问题时主要把 握： 两分析——物体的受力分析和运动过程分析， 一桥梁—— 物体运动的加速度． 二、超重和失重
32
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根据以上三个过程的计算数据， 可得 v－t 图像如图所示， F－t 图像如图所示．
[答案] 见解析
33
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变式训练 2 为研究钢球在液体中运动时所受阻力的大 小，让钢球从某一高度竖直落下进入液体中运动，用闪光照 相方法拍摄钢球在不同时刻的位置，如图所示．已知钢球在 液体中运动时受到的阻力与速度大小成正比，即 F＝kv，闪
30
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FN1＝mg＋ma1＝250×10 N＋250×4 N＝3500 N，方向 竖直向上 根据牛顿第三定律得物体对升降机底板的压力大小为 F′N1＝FN1＝3500 N，方向竖直向下 中间 3s 内物体匀速上升，由平衡条件是 FN2 ＝mg＝ 250×10 N＝2500 N F′N2＝FN2＝2500 N，方向竖直向下 物体的速度为 v2＝v1＝8 m/s
7 6 □ □ 1．超重：物体由于具有 向上 的 加速度 ，而对支持
面的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体自身的重力的现象．
9 8 □ □ 2．失重：物体由于具有 向下的 加速度 而对支持面
牛顿第二定律的应用.ppt
煤块痕迹
S1 S2 Байду номын сангаас3
详解
传送带匀加速
传送带匀速
结束
特点：临界状态是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化的转折点，系统的 某些物理量达到极值。 方法：分析物体运动状态及受力情况，寻找临界条件，并求出相应的物理量（如 位移、加速度、速度、作用力等），再根据要满足的实际条件列方程求解。 例9、如图所示，小车质量M为2.0Kg，与水平地面间的阻 力忽略不计，物体质量m为0.5Kg，物体与小车间的动摩擦因 数为0.3，则 （1）小车在外力作用下以1.2m/s2的加速度向右运动时，物 体受摩擦力多大？ （2）欲使小车产生a=3.5m/s2的加速度，需给小车提供多大 的水平推力？ （3）若要使物体m脱离小车，则至少用多大的水平力推小车？ （4）若小车长L＝1m，静止小车在8.5 N水平推力作用下， 物体由车的右端向左端滑动，则滑离小车需多长时间？（物 体可看作质点，取g=10m/s2）
l 1 B. ( l )mg
C.
l l
mg
D.
l l
( m m )g 0
详解
特点：有相同的加速度a
方法：应用整体法或隔离法求出加速度a
例4、有5个质量均为m的相同木块，并列地放在水 平地面上，如图所示，已知木块与地面间的动摩擦因 数µ为，当木块1受到水平力F作用时，5个木块同时向 右做匀加速运动，求: （1）第4个木块受到的合外力； （2）第4个木块受到第3个木块作用力的大小。
对物体C，由绳子与所受摩擦力的合力产生加速度，能产生的最大加速度根据 牛顿第二定律有： F m g m a 4 m /s2 得： a T 1 C C Cm Cm 由此可知，系统能达到的最大加速度为：
超重与失重--ppt课件
失重时，重物对竖直悬线的拉力T=m(g-a)；对支持面的压力N=m(g-a)。就 好像重力“减小”了（确切的说是重力加速度g好像“减小”了）。实际上物体 的重力没有变。
失重时，当a=g，重物对竖直悬线的拉力T=m(g-a)=0；对支持面的压力 N=m(g-a)=0。就好像重力完全“消失”了（确切的说是重力加速度g好像“消 失”了）。实际上物体的重力并没有消失。
N’
mg
F a
F’
物体有向下的加速度 即 a≠0 F=F`=m(g-a) N=N`=m(g-a)
失重
N a
N’ mg
例4、一质量为40kg的小孩站在升降机中的体重计上。（1）当升降机以0.5m/s2加
速上升时，体重计的读数为( 重计的读数为( )N
)N。(2)当升降机以0. 5m/s2的加速4度20加速下降时，体 380
G =mg
一个质量为70Kg的宇航员，如果在某一段时间内与火箭、航天 飞机一道以 a=g的加速度竖直升空，那麽宇航员所承受的竖直方向 的压力有多大？
N
a
分析：宇航员受重力G、压力N而竖直向上加速运动，由牛 顿第二定律：
N - G = ma
∴N=ma +G = m〔a+g〕=2mg =1400N
O 关心航天科学
想想看，为什么？
取一只塑料瓶，在下端靠近底边处钻一个小孔，用手堵 住瓶口，然后往瓶里加满水。
▲ 提起瓶子，把堵小孔的手移去，可看到小孔处有水喷射出。
这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小孔以上部 分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出。
▲ 让瓶子从某一高处自由下落，会发现什么结果？这是 为什么？
mg-N=ma N=m(g-a) a N=N`
失重时，当a=g，重物对竖直悬线的拉力T=m(g-a)=0；对支持面的压力 N=m(g-a)=0。就好像重力完全“消失”了（确切的说是重力加速度g好像“消 失”了）。实际上物体的重力并没有消失。
N’
mg
F a
F’
物体有向下的加速度 即 a≠0 F=F`=m(g-a) N=N`=m(g-a)
失重
N a
N’ mg
例4、一质量为40kg的小孩站在升降机中的体重计上。（1）当升降机以0.5m/s2加
速上升时，体重计的读数为( 重计的读数为( )N
)N。(2)当升降机以0. 5m/s2的加速4度20加速下降时，体 380
G =mg
一个质量为70Kg的宇航员，如果在某一段时间内与火箭、航天 飞机一道以 a=g的加速度竖直升空，那麽宇航员所承受的竖直方向 的压力有多大？
N
a
分析：宇航员受重力G、压力N而竖直向上加速运动，由牛 顿第二定律：
N - G = ma
∴N=ma +G = m〔a+g〕=2mg =1400N
O 关心航天科学
想想看，为什么？
取一只塑料瓶，在下端靠近底边处钻一个小孔，用手堵 住瓶口，然后往瓶里加满水。
▲ 提起瓶子，把堵小孔的手移去，可看到小孔处有水喷射出。
这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小孔以上部 分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出。
▲ 让瓶子从某一高处自由下落，会发现什么结果？这是 为什么？
mg-N=ma N=m(g-a) a N=N`
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() A. 上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态 B.上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态
C．上升过程和下落过程均处于超重状态
D．上升过程和下落过程均处于完全失重状态
4．在完全失重的状态下，下列物理仪器还能使用的是( )
A.天平
B.水银气压计
C.电流表
D.弹簧测力计
二、思想方法题组
图1 5．如图 1 所示，A、B 两物块叠放在一起，当把 A、B 两物块同时竖直向上抛出时(不 计空气阻力)，则( )
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(2)不可伸长：即无论绳子受力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力 可以突变． 2．中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有以下几个特性： (1)轻：其质量和重力均可视为等于零，同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等． (2)弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力． (3)由于弹簧和橡皮绳受力时，要恢复形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的力不 能突变．
个加速度的合成
2．给静止在光滑水平面上的物体，施加一个水平拉力，当拉力刚开始作用的瞬间， 下 列说法正确的是( )
A. 物体同时获得速度和加速度 B.物体立即获得加速度，但速度仍为零
C．物体立即获得速度，但加速度仍为零 D．物体的速度和加速度均为零 3．跳水运动员从 10 m 跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落 进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有
图4
【例 2】 (2010·全国Ⅰ·15 )如图 4 所示，轻弹簧上端与一质量为 m 的木块 1 相连，下端
与另一质量为 M 的木块 2 相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状
态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块 1、2 的加速度大小分别为
a1、a2.重力加速度大小为 g.则有( )
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学案 13 牛顿第二定律及应用(二) 超重与失重 瞬时问题
一、概念规律题组 1. 关于牛顿第二定律，下列说法中不正确的是( ) A. 加速度和力是瞬时对应关系，即 a 与 F 是同时产生、同时变化、同时消失 B. 物体只有受到力作用时，才有加速度，也一定有速度 C.任何情况下，加速度的方向总与合外力的方向相同，但与速度的方向不一定相同 D ．当物体受到几个力作用时，可以把物体的加速度看作是各个力单独作用时产生的各
(1)该学生下滑过程中的最大速率； (2)滑杆的长度．
图 17
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学案 13 牛顿第二定律及应用(二)
超重与失重 瞬时问题
【课前双基回扣】 1. ABCD 2. B [根据牛顿第二定律，力和加速度是瞬时对应关系，拉力刚开始作用的瞬间，物 体立刻获得一个加速度，但速度仍为零，因为速度的增加需要时间，B 正确．] 3.D [跳水运动员在空中时无论是上升还是下降，加速度方向均向下，由于不计空气 阻 力，故均为完全失重，故选D.] 4. CD 5.CD 6．CD [小球的加速度大小决定于小球受到的合外力．从接触弹簧到到达最低点，弹 力从零开始逐渐增大，所以合力先减小后增大，因此加速度先减小后增大．当合力与速 度同向时小球速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大．] 思维提升 1．(1)由牛顿第二定律可知，合力与加速度之间具有瞬时对应的关系，合力与加速度可 同时发生突变，但速度不能． (2)合力增大，加速度一定增大，但速度不一定增大． (3)加速度的方向与物体所受合力方向一致，但速度方向与加速度和合力的方向不一定 共线． 2.物体的加速度方向向上则超重；加速度方向向下则失重，与物体运动的速度方向无 关． 3.当物体处于自由落体或竖直上抛运动状态时由于物体的加速度均为重力加速度，故 物 体处于完全失重状态．此时物体对水平支持物的压力或对竖直悬挂物的拉力等于零． 【核心考点突破】 例 1 A [对于 A、B 整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上 升过程还是下降过程．A 对 B 均无压力，只有A 项正确．] [规范思维] 物体处于超重和失重状态，仅取决于加速度，而与速度无关．本题中若物 体斜向上抛出、水平抛出、斜向下抛出，A 对 B 的压力都为零． 例 2 C [木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为 mg.木板抽出后瞬
定义
对悬挂物的拉力)大于物 对悬挂物的拉力)小于物 对悬挂物的拉力)等于零
体所受重力的现象
体所受重力的现象
的现象
产生 条件
物体有向上的加速度 物体有向下的加速度 a＝g，方向竖直向下
视重
F＝m(g＋a)
F＝m(g－a)
F＝0
2.进一步理解
(1)当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．
(2) 物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度无
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6．(山东高考题)直升机悬停在空中向
图 12 地面投放装有救灾物资的箱子，如图 12 所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻 力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过 程中，下列说法正确的是( ) A. 箱内物体对箱子底部始终没有压力 B.箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 C ．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 7.
关．
(3)物体超重或失重的大小是 ma. (4)当物体处于完全失重状态时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如
单 摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等．
【例 1】 (2010·浙江理综·14 )
图3 如图 3 所示，A、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说 法正确的是( ) A. 在上升和下降过程中A 对 B 的压力一定为零 B. 上升过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力 C. 下降过程中A 对 B 的压力大于A 物体受到的重力 D. 在上升和下降过程中A 对 B 的压力等于A 物体受到的重力 [规范思维]
图 16 站在竖直向上运动着的升降机底板上．他看到升降机上挂着一个带有重物的弹簧测力
计，其示数为 40 N，如图 16 所示，该重物的质量为 5 kg，这时人对升降机底板的压力 是多大？(g 取 10 m/s2)
11．如图 17 甲所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆，滑杆上端固定，下端悬空．为 了研究学生沿杆的下滑情况，在杆顶部装有一拉力传感器，可显示杆顶端所受拉力的大 小．现有一学生(可视为质点)从上端由静止开始滑下，5 s 末滑到杆底时的速度恰好为 零．以学生开始下滑时刻为计时起点，传感器显示的拉力随时间变化的情况如图乙所示， g 取 10 m/s2.求：
A．a1＝a2＝0 B
．a1＝a，a2＝0
m1
m2
C．a1＝m1＋m2 a，a2＝m1＋m2 a
m1 D．a1＝a，a2＝－m2 a 3．
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图9 图 9 是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景．宇航员在火箭发射与 飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是( ) A. 火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B. 飞船加速下落时，宇航员处于超重状态 C. 飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力 D. 火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 4．(2011·长春期末)在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从 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受 到的压力与时间的关系图象如图 10 所示，则( )
【能力提升】
图 14 8．如图 14 所示，质量为 m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为 30°的光滑木板 AB 托住，小球恰好处于静止状态．当木板 AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为
()
A．0
B
2
3g
C．g
D.
3 3
. 3g
9．(2011·福建厦门六中期中)如图 15 所示，
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[规范思维]
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[针对训练 2] 如图 6 甲所示，一质量为 m 的物体系于长度分别为L1、L2 的两根细线上， L1 的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为 θ，L2 水平拉直，物体处于平衡状态．求 解下列问题：
图6
(1)现将线 L2 剪断，求剪断 L2 的瞬间物体的加速度． (2)若将图甲中的细线 L1 换成长度相同，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件
[针对训练 1] 下列实例属于超重现象的是( ) A. 汽车驶过拱形桥顶端 B. 荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动 D.火箭点火后加速升空
二、瞬时加速度问题 分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的瞬时作用力． 1．中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型，具有以下几个特性： (1)轻：其质量和重力均可视为等于零，且一根绳(或线)中各点的张力大小相等．
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A. 小球刚接触弹簧瞬间速度最大 B. 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上 C.从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小 D ．从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先增大后减小
一、超重与失重 1．超重与失重
超重
失重
完全失重
物体对支持物的压力(或 物体对支持物的压力(或 物体对支持物的压力(或
图 13
利用传感器和计算机双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了 h.计算机显示该同学受到地 面支持力F 随时间变化的图象如图 13 所示．根据图象提供的信息，以下判断不正确的 是 ()
A. 在 0 至 t2 时间内该同学处于失重状态 B. 在 t2 至 t3 时间内该同学处于超重状态 C. t3 时刻该同学的加速度为零 D. 在 t3 至 t4 时间内该同学的重心继续下降