优化方案2017高中物理第六章力与运动第4节超重与失重分层演练巩固落实鲁科版必修1

高中物理 6.4 超重与失重学案1 鲁科版必修6、4 超重与失重学习目标:1、知道什么是超重与失重。

2、知道产生超重与失重的条件。

3、了解生活实际中超重和失重现象。

4、理解超重和失重的实质。

5、了解超重与失重在现代科学技术研究中的重要应用。

6、会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。

学习重点: 超重和失重的实质。

学习难点: 应用牛顿定律求解超重和失重问题。

主要内容:一、超重和失重现象1、超重现象（1）定义（力学特征）：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情况叫超重现象。

（2）产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。

（3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上物体加速向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。

3、完全失重现象—失重的特殊情况（1）定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。

（2）产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。

（3）是否发生完全失重现象与运动（速度）方向无关，只要物体竖直向下的加速度等于重力加速度即可。

问题：试在右图中分别讨论当GA>GB和GA<GB时弹簧称的示数与GA 的关系。

超重和失重现象的运动学特征V的方向△V的方向a的方向视重F与G的大小关系现象↑↑↑F＞G↑↓↓↓↓↓F＜G↓↑↑a=gF=0二、注意1、超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态变化。

只是因为由于物体在竖直方向有加速度，从而使物体的视重变大变小。

2、物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。

3、判断超重和失重现象的关键，是分析物体的加速度。

要灵活运用整体法和隔离法，根据牛顿运动定律解决超重、失重的实际问题。

问题：1、手提弹簧秤突然上升一段距离的过程中，有无超重和失重现象2、人突然站立、下蹲的过程中有无、失重现象?3、已调平衡的天平，在竖直方向变速运动的电梯中平衡会否被破坏?4、容器中装有水，在水中有一只木球，用一根橡皮筋将木球系在容器底部。

第4节超重与失重1.超重和失重时物体的重力都没有改变，只是对水平面的压力或对竖直悬线的拉力(视重)大于(超重)或小于(失重)物体所受的重力。

2．超重的动力学特征是有向上的加速度，从物体的运动形式上看表现为向上的加速运动和向下的减速运动。

3．失重的动力学特征是有向下的加速度，从物体的运动形式上看表现为向下的加速运动和向上的减速运动，向下的加速度为g时是完全失重状态。

一、超重现象1．超重现象物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象。

2．超重现象的产生条件物体具有竖直向上的加速度，与物体的速度的大小和方向无关。

3．运动类型超重物体做向上的加速运动或向下的减速运动。

二、失重现象1．定义物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象。

2．产生条件物体具有竖直向下的加速度。

3．运动类型失重物体做向上的减速运动或向下的加速运动。

4．完全失重(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态。

(2)产生条件：物体竖直向下的加速度等于重力加速度。

(3)所有的抛体运动，在不计阻力的情况下，都处于完全失重状态。

1．自主思考——判一判(1)物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小。

(×)(2)在加速上升的电梯中用弹簧测力计测一物体的重力，“视重”大于物体的重力。

(√)(3)竖直向上抛的物体上升时一定超重。

(×)(4)完全失重就是物体重力完全消失，不再受重力作用。

(×)(5)在水平面上做加速运动，也会引起失重现象。

(×)(6)只要物体有向下的加速度，就会引起失重现象。

(√)2．合作探究——议一议(1)“超重”是不是物体所受的重力增加了？提示：“超重”不是物体所受的重力增加了，“超重”现象是物体由于具有向上的加速度，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力，物体所受重力没有变化。

(2)有人认为“向上运动就是超重状态”，你认为这种说法对吗？提示：不对，超重时加速度方向向上，但物体可能减速向下运动。

超重和失重教学设计一、设计思想整堂课采取“情景——问题——探究——结论”的教学方法以“自主体验发现问题自主学习解决问题”为教学主线从兴趣入手设计学生活动——通过分组实验感受超、失重现象进而小组讨论、交流超、失重条件感悟超、失重实质解释生活中超、失重现象强调学生思维和体验过程让学生亲身经历科学探究.二、教材分析本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点。

1、超重和失重产生原因的分析要用到牛顿第二、第三定律2、这是一个贴近日常生活的实际问题能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化。

3、超重和失重现象与航天技术紧密联系让学生了解我国前沿科学意在激发学生情感价值。

理解超重、失重的条件与本质所在才是本堂课学习重点和难点。

三、学情分析超重、失重学生有一定感性和模糊的体会但理解超、失重概念对学生而言有一定的困难。

首先是物理语言的误导使学生认为超重或失重就是物体重量的增加或减少其次学生往往认为向上运动时就超重向下运动时就失重没有真正理解超重与失重的原因。

因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法自主学习与小组合作学习的方式让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。

激发了学生的学习兴趣养成动手与合作能力生成学生透过现象看本质的物理意识。

超重与失重教案【教学目标】一、知识与技能1、认识超重和失重现象的本质，知道超重与失重现象中，物体的重力并没有变化；2、知道什么情况下出现超重和失重,并能运用牛顿第二三定律，解释实际中的超重和失重现象。

3、能够根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象；4、知道完全失重状态的特征和条件，知道人造卫星中的物体处于完全失重状态；二、过程与方法1、经历观看实验，分组实验、讨论交流的过程，观察并体验超重和失重现象；2、经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

三、情感态度与价值观1、通过探究性学习活动，体会牛顿运动定律在认识和解释自然现象中的重要作用，产生探究的成就感；2、通过运用超重与失重知识解释身边物理现象，激发学习的兴趣，认识到掌握物理规律是有价值的；3、通过观看有关在太空的视频片段，激发学生爱国、爱科学的热情。

第6章第4节超重与失重本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！授课提示：对应课时作业(十五)一、选择题1．下面关于超重与失重的判断正确的是( )A．物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B．物体向下运动，必处于失重状态C．做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态D．物体斜向上做匀减速运动，处于超重状态解析：判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向的加速度．若物体加速度向下，则处于失重状态．若系统加速度向上，则处于超重状态．A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重或失重．C、D两项物体加速度均向下，故处于失重状态，C项中a＝g，故完全失重．答案：C2．下列几种情况中，升降机绳索拉力最大的是( )A．以很大速度匀速上升B．以很小速度匀速下降C．上升时以很大的加速度减速D．下降时以很大的加速度减速解析：当重物处于超重时，升降机绳索拉力最大，所以可能的情况有加速上升或减速下降．答案：D3．“神州七号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验( )A．水银温度计测量温度B．做托里拆利实验C．验证阿基米德定律D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律解析：物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了．托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德定律中的浮力F＝ρgV也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测拉力与重力无关，故能完成的实验是A、D.答案：AD4.如图所示，一位同学站在机械指针体重计上，突然下蹲直到蹲到底端静止．根据超重和失重现象的分析方法，判断整个下蹲过程体重计上指针示数的变化情况是( )A．一直增大B．一直减小C．先减小，后增大，再减小D．先增大，后减小，再增大解析：人下蹲的过程较复杂，首先必定加速，但最后人又静止，所以必定还有减速过程，即人的重心先加速下降(加速度向下)，后减速下降(加速度向上)，最后静止．即，人先失重，又超重，最后静止，处于平衡状态．所以，体重计示数先小于体重，后大于体重，最后等于体重．答案：C5. 如图是我国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，宇航员处于失重状态C．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力小于其重力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解析：当物体具有竖直向上的加速度时，处于超重状态，弹力大于重力，故A、C、D错误．当物体具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态，故B正确．答案：B6．蹦极是一种极限体育项目，可以锻炼人的胆量和意志．运动员从高处跳下，弹性绳被拉展前做自由落体运动，弹性绳被拉展后在弹性绳的缓冲作用下，运动员下落一定高度后速度减为零．在运动员下降的全过程中，下列说法中正确的是( )A．运动员一直处于失重状态B．弹性绳拉展后运动员先处于失重状态，后处于超重状态C．弹性绳拉展后运动员先处于超重状态，后处于失重状态D．弹性绳拉展前运动员处于失重状态，弹性绳拉展后运动员处于超重状态解析：弹性绳拉展前运动员做自由落体运动，加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态；拉展后运动员先做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向向下，处于失重状态；再做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向向上，处于超重状态．答案：B7．一个质量为m的人站在以加速度a匀加速上升的电梯中，以下说法中正确的是( )A．人对地球的吸引力为m(g＋a)B．人对电梯底板的压力为m(g－a)C．地球对人的吸引力为m(g＋a)D．此人的视重为m(g＋a)解析：由于电梯以加速度a加速上升，所以会出现超重现象，由牛顿第二定律可得：人受到的支持力F＝mg＋ma，由牛顿第三定律可知，人对电梯底板的压力大小等于电梯对人的支持力，即F′＝F＝mg＋ma，也就等于人的视重，而出现超重现象，并不是人的重力变大了，人和地球间的吸引力没有变化，故而A、B、C均错，D项正确．答案：D8. 某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧测力计，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10 N的钩码，弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图所示，则下列分析错误的是( )A．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态B．从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C．电梯可能开始在15楼，静止一段时间后，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D．电梯可能开始在1楼，静止一段时间后先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼解析：由图象可知，在t1～t2内弹力F<G，处于失重，加速度向下，可能是加速下降或减速向上；在t2～t3时间内F＝G，匀速运动或静止；在t3～t4时间内F>G，处于超重，可能是在减速下降或加速向上，故A、B、C正确．选D.答案：D9. (选做题)一轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，电梯中有质量为50 kg的乘客，如图所示．电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量是电梯静止时弹簧的伸长量的一半，这一现象表明(g取10 m/s2)( )A．电梯此时可能正以大小为1 m/s2的加速度减速上升，也可能以大小为1 m/s2的加速度加速下降B．电梯此时可能正以大小为1 m/s2的加速度减速上升，也可能以大小为5 m/s2的加速度加速下降C．电梯此时可能正以大小为5 m/s2的加速度加速上升，也可能以大小为5 m/s2的加速度减速上升D．无论电梯此时是上升还是下降，也无论电梯是加速还是减速，乘客对电梯底板的压力大小一定是250 N解析：弹簧伸长量变为原来的一半，说明处于失重状态，加速度向下，且弹簧弹力F＝12mg，由牛顿第二定律有mg－F＝ma，即mg－12mg＝ma，得a＝12g＝5 m/s2.故A、B、C项都不正确，D项正确．答案：D二、非选择题10. 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；(3)升降机以3 m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降．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＝0N＝mg＝600 N.据牛顿第三定律知N′＝N＝600 N.(2)匀加速上升，a向上，取向上为正方向则N－mg＝maN＝m(g＋a)＝60×(10＋4)N＝840 N据牛顿第三定律知N′＝N＝840 N.(3)匀减速上升和匀加速下降，a都是向下的，取向下为正方向，则mg－N ＝ma，N＝m(g－a)＝60×(10－3)N＝420 N.据牛顿第三定律知N′＝N＝420 N.答案：(1)600 N (2)840 N (3)420 N11．某人在以a＝2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大？(g取10 m/s2)．解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍为F.以物体为研究对象，受力分析如图所示，且物体的加速度与升降机相同．当升降机以加速度a＝2 m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g－F＝m1a，则：F＝m1(g－a)＝75×(10－2)N＝600 N设人在地面上最多可举起质量为m0的物质，则F＝m0g，m0＝F/g＝60010kg＝60 kg.当升降机以加速度a′匀加速上升时，对物体有：F－m2g＝m2a′a′＝Fm2－g＝(60050－10)m/s2＝2 m/s2.答案：60 kg 2 m/s212．(选做题) 如图所示，容器中盛有密度为ρ1的液体，容器口上有支架用细线拴着一个密度为ρ2、质量为m的小球浸在液体内(ρ2>ρ1)，现将细线剪断，试求：在小球下沉过程中，台秤读数的变化量．(忽略液体的阻力)解析：小球下沉时受重力mg和浮力F作用，且F＝ρ1gV＝ρ1gmρ2由牛顿第二定律可求得下降的加速度a＝mg－Fm＝mg－ρ1gmρ2m＝(1－ρ1ρ2)g小球“失重”为ma，在小球加速下降的同时，将有一个和小球体积相等的液体球m′以和小球大小相等、方向相反的加速度上升，则液体球“超重”为m′a，因为ρ1<ρ2，所以ma>m′a，即系统处于部分失重状态，台秤读数变小，台秤读数的减小量等于系统的“失重”量，则ΔN＝ma－m′a＝m(1－ρ1ρ2)g－mρ2ρ1(1－ρ1ρ2)g＝mg(1－ρ1ρ2)2.ρ1ρ2)2答案：读数减小mg(1－。

[随堂达标]1．假设汽车紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多，当汽车以20 m/s 的速度行驶时突然制动，它还能继续滑行的距离约为( )A ．40 mB ．20 mC ．10 mD ．5 m解析：选B.由题意F 阻＝mg ，汽车所受合力F ＝F 阻＝mg ，对汽车由牛顿第二定律解得汽车刹车时的加速度大小a ＝F m ＝g ＝10 m/s 2.设滑行距离为x ，由v 2＝2ax 得x ＝v 22a ＝20 m ，故B 正确．2．如图所示，一辆汽车A 拉着装有集装箱的拖车B ，以速度v 1＝30 m/s 进入向下倾斜的直车道，车道每100 m 下降2 m ．为使汽车速度在s ＝200 m 的距离内减到v 2＝10 m/s ，驾驶员必须刹车．假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70%作用于拖车B ，30%作用于汽车A .已知A 的质量m 1＝2 000 kg ，B 的质量m 2＝6 000 kg.求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力大小．(重力加速度g 取10 m/s 2)解析：汽车沿倾斜车道做匀减速运动，用a 表示加速度的大小，有v 22－v 21＝－2as .用f 表示刹车时的总阻力，根据牛顿第二定律有f －(m 1＋m 2)·g sin α＝(m 1＋m 2)a ，式中sin α＝2100＝2×10－2.设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f ′，根据题意f ′＝30100f ，方向与汽车前进方向相反．用F 表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进方向相同． 以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有f ′－F －m 1g sin α＝m 1a .解得F ＝30100(m 1＋m 2)(a ＋g sin α)－m 1(a ＋g sin α)，代入有关数据得F ＝880 N. 答案：880 N3. (2016·苏州高一检测)如图所示，长度l ＝2 m ，质量M ＝23 kg 的木板置于光滑的水平地面上，质量m ＝2 kg 的小物块(可视为质点)位于木板的左端，木板和小物块间的动摩擦因数μ＝0.1，现对小物块施加一水平向右的恒力F ＝10 N ，取g ＝10 m/s 2.求：(1)将木板M 固定，小物块离开木板时的速度大小；(2)若木板M 不固定，m 和M 的加速度a 1、a 2的大小；(3)若木板M 不固定，小物块从开始运动到离开木板所用的时间． 解析：(1)对小物块进行受力分析，由牛顿第二定律得 F －μmg ＝ma 解得a ＝4 m/s 2小物块离开木板，有v 2＝2al 解得v ＝4 m/s.(2)对m ，由牛顿第二定律： F －μmg ＝ma 1 解得a 1＝4 m/s 2对M ，由牛顿第二定律：μmg ＝Ma 2 解得a 2＝3 m/s 2. (3)由位移公式知 x 1＝12a 1t 2，x 2＝12a 2t 2小物块从开始运动到离开木板 x 1－x 2＝l联立解得t ＝2 s.答案：(1)4 m/s (2)4 m/s 2 3 m/s 2 (3)2 s[课时作业] [学生用书单独成册]一、单项选择题1．两个物体A 和B ，质量分别为m 1和m 2，互相接触地放在光滑水平面上，如图所示，对物体A 施以水平的推力F ，则物体A 对物体B 的作用力等于( )A.m 1m 1＋m 2F B ．m 2m 1＋m 2FC ．FD ．m 1m 2F解析：选B.根据牛顿第二定律，得对整体：a ＝Fm 1＋m 2对物体B ：F ′＝m 2a ＝m 2m 1＋m 2F故选B.2．A 、B 两物体以相同的初速度在同一水平面上滑动，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，且m A ＝3m B ，则它们所能滑行的距离x A 、x B 的关系为( )A ．x A ＝xB B ．x A ＝3x BC ．x A ＝12x BD ．x A ＝9x B 解析：选A.物体沿水平面滑动时做匀减速直线运动，加速度a ＝μmgm＝μg ，与质量无关，由0－v 20＝－2ax 和题设条件知x A ＝x B.3．水平面上一个质量为m 的物体，在一水平恒力F 的作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经时间t 后撤去外力，又经时间2t 物体停了下来．则物体受到的阻力应为( )A ．FB ．F 2C.F 3D ．F 4解析：选C.设阻力为f ，由牛顿第二定律得：F －f ＝ma 1，f ＝ma 2，v ＝a 1t ，v ＝a 2·2t ，以上四式联立可得：f ＝F3，所以C 正确．4. 质量为2 kg 的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．从t ＝0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用，F 随时间t 的变化规律如图所示．重力加速度g 取10 m/s 2，则物体在t ＝0至t ＝12 s 这段时间的位移大小为( )A ．18 mB ．54 mC ．72 mD ．198 m解析：选B.物体与地面间最大静摩擦力f ＝μmg ＝0.2×2×10 N ＝4 N ．由题图知0～3 s 内，F ＝4 N ，说明物体在这段时间内保持静止.3～6 s 内，F ＝8 N ，说明物体做匀加速运动，加速度a ＝F －fm ＝2 m/s 2.6 s 末物体的速度v ＝at ＝2×3 m/s ＝6 m/s ，在6～9 s 内物体以6 m/s的速度做匀速运动.9～12 s 内又以2 m/s 2的加速度做匀加速运动．作v －t 图象如图所示．故0～12 s 内的位移s ＝12×3×6×2 m ＋6×6 m ＝54 m ．故B 项正确．5．如图所示，ad 、bd 、cd 是竖直面内三根固定的光滑细杆，a 、b 、c 、d 位于同一圆周上，a 点为圆周的最高点，d 点为最低点．每根杆上都套有一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a 、b 、c 处释放(初速度为0)，用t 1、t 2、t 3依次表示各滑环到达d 点所用的时间，则( )A ．t 1<t 2<t 3B ．t 1>t 2>t 3C ．t 3>t 1>t 2D ．t 1＝t 2＝t 3解析：选D.选任一杆上的小滑环为研究对象，受力分析如图所示，设圆半径为R ，由牛顿第二定律得，mg cos θ＝ma再由几何关系，细杆长度L ＝2R cos θ设下滑时间为t ，则L ＝12at 2由以上三式得t ＝2Rg，可见下滑时间与细杆倾角无关，所以选项D 正确． 6．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F 的作用，F 的大小与时间t 的关系如图甲所示，物块速度v 与时间t 的关系如图乙所示．取重力加速度g ＝10 m/s 2.由此两图象可以求得物块的质量m 和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )A ．m ＝0.5 kg ，μ＝0.4B ．m ＝1.5 kg ，μ＝215C ．m ＝0.5 kg ，μ＝0.2D ．m ＝1 kg ，μ＝0.2解析：选A.由F －t 图和v －t 图可得，物块在2 s 到4 s 内所受外力F ＝3 N ，物块做匀加速运动，a ＝Δv Δt ＝42m/s 2＝2 m/s 2，F －f ＝ma ，即3－10μm ＝2m ①物块在4 s 到6 s 所受外力F ＝2 N ，物块做匀速直线运动，则F ＝f ，F ＝μmg ，即10μm ＝2②由①②解得m ＝0.5 kg ，μ＝0.4，故选A. 二、多项选择题7．质量为1 kg 的质点，受水平恒力F 的作用，在光滑平面上由静止开始做匀加速直线运动，它在t 秒内的位移为x m ，则F 的大小不可能为( )A.2x t 2 B ．2x 2t －1C.2x 2t ＋1D ．2x t －1解析：选BCD.由运动情况可求得质点的加速度a ＝2xt 2，则水平恒力F ＝ma ＝2xt2 N ，故A 项对．8．如图甲所示，用一水平外力F 拉着一个静止在倾角为θ的光滑斜面上的物体，逐渐增大F ，物体做变加速运动，其加速度a 随外力F 变化的图象如图乙所示，若重力加速度g 取10 m/s 2.根据图乙中所提供的信息可以计算出( )A ．物体的质量B ．斜面的倾角C ．加速度由2 m/s 2增加到6 m/s 2的过程中，物体通过的位移D ．加速度为6 m/s 2时物体的速度解析：选AB.由题图乙可知，当水平外力F ＝0时，物体的加速度a ＝－6 m/s 2，此时物体的加速度a ＝－g sin θ，可求出斜面的倾角θ＝37°，选项B 正确；当水平外力F ＝15 N 时，物体的加速度a ＝0，此时F cos θ＝mg sin θ，可得m ＝2 kg ，选项A 正确；由于不知道加速度与时间的关系，所以无法求出物体在各个时刻的速度，也无法求出物体加速度由2 m/s 2增加到6 m/s 2过程中的位移，选项C 、D 错误．三、非选择题9. 在水平地面上有一质量为2 kg 的物体在水平拉力F 的作用下由静止开始运动，10 s 后拉力大小减为F3，该物体的运动速度随时间t 的变化规律如图所示(g 取10 m/s 2)，求：(1)物体受到的拉力F 的大小． (2)物体与地面之间的动摩擦因数．解析：由v －t 图象可知，物体的运动分两个过程，设匀加速运动过程的加速度为a 1，匀减速运动过程的加速度为a 2，则由题图知a 1＝8－010m/s 2＝0.8 m/s 2a 2＝0－814－10m/s 2＝－2 m/s 2两过程物体受力分别如图甲、乙所示．加速过程：F －μmg ＝ma 1减速过程：F3－μmg ＝ma 2⎝⎛⎭⎫或μmg －F 3＝m |a 2| 联立以上各式解得F ＝8.4 N ，μ＝0.34.答案：(1)8.4 N (2)0.3410. 如图所示，A 、B 为两个并排紧贴着放在光滑水平面上的物体，在水平恒力F 1、F 2的作用下做匀加速运动．已知两物体的质量分别为m A 、m B ，那么A 、B 间的相互作用力N 是多少？解析：由于A 、B 两物体一起做匀加速运动，设其加速度大小为a ，同时设F 1>F 2.根据牛顿第二定律，得F 1－F 2＝(m A ＋m B )a ，把B 隔离出来，则有N －F 2＝m B a .解得N ＝m A F 2＋m B F 1m A ＋m B.答案：m A F 2＋m B F 1m A ＋m B11．如图甲所示，质量m ＝1 kg 的物体沿倾角θ＝37°的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v 成正比，比例系数用k 表示，物体的加速度a 与风速v 的关系如图乙所示．sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2.求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)比例系数k .解析：(1)当v ＝0时，有mg sin θ－μmg cos θ＝ma 0 由题图读出a 0＝4 m/s 2，代入上式解得μ＝g sin θ－a 0g cos θ＝0.25.(2)当v ＝5 m/s 时，加速度为零，有 mg sin θ－μN －kv cos θ＝0 又N ＝mg cos θ＋kv sin θ 联立以上两式，解得k ＝mg （sin θ－μcos θ）v （μsin θ＋cos θ）≈0.84 kg/s.答案：(1)0.25 (2)0.84 kg/s12．质量为1 kg 的木板B 静止在水平面上，可视为质点的物块A 从木板的左侧沿表面水平冲上木板，如图甲所示．A 和B 经过1 s 达到同一速度后共同减速直至静止，v －t 图象如图乙所示，g ＝10 m/s 2，求：(1)A与B之间的动摩擦因数μ1；(2)B与水平面间的动摩擦因数μ2；(3)A的质量m.解析：(1)由题图乙可知，物块在0～1 s内加速度大小为a1＝2 m/s2由牛顿第二定律μ1mg＝ma1得μ1＝0.2.(2)木板在0～1 s内加速度大小为a2＝2 m/s2，在1～3 s内物块与木板相对静止，一起做匀减速运动，加速度大小为a3＝1 m/s2由牛顿第二定律μ2(M＋m)g＝(m＋M)a3得μ2＝0.1.(3)在0～1 s隔离木板B，对其受力分析μ1mg－μ2(m＋M)g＝Ma2得A的质量m＝3 kg.答案：(1)0.2(2)0.1(3)3 kg。

学业分层测评(十九)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法正确的是()A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态【解析】从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上．A、C、D中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重状态．【答案】 B2．下面关于失重和超重的说法，正确的是()A．物体处于失重状态时，所受重力减小；处于超重状态时，所受重力增大B．在电梯上出现失重现象时，电梯必定处于下降过程C．在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程D．只要物体运动的加速度方向向上，物体必定处于失重状态【解析】加速度方向向下，物体处于失重状态，加速度方向向上，物体处于超重状态，超重和失重并非物体的重力增大或减小，而是使悬绳(或支持面)的弹力增大或减小，故A、D均错；电梯加速向上运动时，物体处于超重状态，电梯减速下降时，物体也处于超重状态，电梯减速上升时，物体处于失重状态．故B错误，C正确．【答案】 C3．(多选)某人在地面上用体重计称得其体重为490 N．他将体重计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，体重计的示数如图6-4-9所示，电梯运动的v-t图象可能是以下四个选项中的(取电梯向上运动的方向为正方向)()【导学号：21862112】图6-4-9【解析】由题图可知，在t0～t1阶段，体重计示数小于实际体重，则处于失重状态，此时具有向下的加速度；在t1～t2阶段，体重计示数等于实际体重，说明电梯做匀速直线运动或处于静止状态；在t2～t3阶段，体重计示数大于实际体重，则处于超重状态，具有向上的加速度．故选项A、D正确．【答案】AD4．(多选)“天宫二号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验()【导学号：21862113】A．水银温度计测量温度B．做托里拆利实验C．验证阿基米德原理D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律【解析】物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了．托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德原理中的浮力F＝ρgV排也与重力加速度g有关，故该实验也。

【优化方案】2013高中物理第6章第4节超重与失重知能演练轻松闯关鲁科版必修11．某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧测力计，使其测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重力为10 N的钩码，弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图所示，则下列分析错误的是( )A．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态B．从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C．电梯可能开始在15楼，静止一段时间后，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D．电梯可能开始在1楼，静止一段时间后先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼解析：选D.由图象可知，在t1～t2内弹力F＜G，处于失重，加速度向下，可能是加速下降或减速向上；在t2～t3时间内F＝G，匀速运动或静止；在t3～t4时间内F＞G，处于超重，可能是在减速下降或加速向上，故A、B、C正确，选D.2．升降机地板上放一个台秤，秤盘上放一质量为m的物体，当秤的读数为1.2mg时，升降机可能做的运动是( )A．加速下降B．匀速上升C．减速上升D．减速下降解析：选D.秤的读数增大，是超重，说明升降机的加速度方向向上，做向上的加速运动或向下的减速运动，D正确．3．一种巨型娱乐器械可以让人体验超重和失重的感觉．一个可乘十多个人的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．下落一定高度后，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．下列判断正确的是( )A．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态B．座舱在自由下落的过程中人处于失重状态C．座舱在减速运动的过程中人处于失重状态D．座舱在减速运动的过程中人处于超重状态解析：选BD.人随座舱自由下落时，加速度为重力加速度，座舱支持力为零，人处于完全失重状态，A错，B对；人随座舱减速下降时，座舱支持力大于人的重力，人处于超重状态，C 错，D对．4.(2012·佛山高一检测)姚明成为了NBA的一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动．姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升和下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是(设蹬地的力为恒力)( )A．两个过程中姚明都处于超重状态B．两个过程中姚明都处于失重状态C．前过程为超重，后过程不超重也不失重D．前过程为超重，后过程为完全失重解析：选D.姚明在蹬地过程中具有竖直向上的加速度，故处于超重状态，在离地上升的过程中加速度为重力加速度g，故处于完全失重状态，所以D项正确，其他选项均错误．5.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；(3)升降机以3 m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降．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＝0N＝mg＝600 N据牛顿第三定律知N′＝N＝600 N.(2)匀加速上升，a向上，取向上为正方向则N－mg＝maN＝m(g＋a)＝60(10＋4) N＝840 N据牛顿第三定律知N′＝N＝840 N.(3)匀减速上升和匀加速下降，a都是向下的，取向下为正方向，则mg－N＝ma，N＝m(g－a)＝60(10－3) N＝420 N据牛顿第三定律知N′＝N＝420 N.答案：(1)600 N (2)840 N (3)420 N一、选择题1．下列关于超重和失重的说法中，正确的是( )A．物体处于超重状态时，其重力增加了B．物体处于完全失重状态时，其重力为零C．物体处于超重或失重状态时，其质量发生了改变D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化解析：选D.重力只与物体的质量和当地重力加速度有关，与运动状态无关，则A、B错；质量是物体的固有属性，与运动状态也无关，则C错．2．为了培育优良品种，科学家们将植物种子放到宇宙飞船中，运载到太空轨道上去做实验．那么，这些植物的种子在太空轨道上和宇宙飞船一起绕地球飞行时( )A．处于超重状态B．不受重力作用C．处于完全失重状态D．不超重也不失重解析：选C.超重和失重是物体在竖直方向上有加速度时产生的一种现象，故只要有竖直方向的加速度，物体就会处于超重、失重状态，超重、失重状态与物体运动速度的大小和方向无关．在太空轨道上飞行的宇宙飞船只受重力作用，其加速度向下，a＝g，飞船处于完全失重状态，因而飞船内的种子也处于完全失重状态，所以C正确．3.木箱内装一球，木箱的内宽恰与球的直径相等，如图所示．当木箱以初速度v0做以下运动时，球与木箱间有作用力的是(不计空气阻力)A．匀速运动B．竖直上抛C．竖直下抛D．匀加速上升解析：选AD.球与木箱间只有处于完全失重状态时才没有作用力，竖直上抛，竖直下抛的过程中均处于完全失重状态，正确选项为A、D.4．下列仪器在太空中的国际空间站上能正常使用的有( )A．天平B．温度计C．弹簧测力计D．水银气压计解析：选BC.太空中的国际空间站处于完全失重状态下，在此环境下与重力有关的仪器将不能使用，故A、D错误，B、C正确．5．(2012·徐州高一检测)设“神舟七号”载人飞船近地加速时，飞船以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度．则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为( )A．6mg B．5mgC．4mg D．mg解析：选A.以人为研究对象，进行受力分析，由牛顿第二定律可知，N－mg＝ma，则N＝m(g ＋a)＝6mg.再由牛顿第三定律可知，人对飞船底部的压力为6mg.6．(2012·四川资阳高一检测)一位同学站在机械指针体重计上，突然下蹲直到蹲到底端静止．根据超重和失重现象的分析方法，试分析判断整个下蹲过程体重计上指针示数的变化情况( )A．一直增大B．一直减小C．先减小，后增大D．先增大，后减小解析：选C.人下蹲的过程较复杂，首先必定加速，但最后人又静止，所以必定还有减速过程，即人的重心先加速下降(加速度向下)，后减速下降(加速度向上)，最后静止．即人先失重，又超重，最后静止，处于平衡状态．所以，磅秤示数先小于体重，后大于体重，最后等于体重．7.如图所示，台秤上放置盛水的杯子，杯底用细线系一木质小球，若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将( )A．变小B．变大C．不变D．无法判断解析：选 A.将容器和木球视为整体，整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力．当细线被剪断后，其实际效果是：在木球向上加速运动的同时，木球上方与该木球等体积的水球，将以同样大小的加速度向下加速流动，从而填补了木球占据的空间，由于ρ水＞ρ球，水球的质量大于木球的质量，故木球和水组成系统的质心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小．故答案为A. 8．(2012·莆田高一检测)用一根细绳将一重物吊在电梯内的天花板上，在下列四种情况中，绳的拉力最大的是( )A．电梯匀速上升B．电梯匀速下降C．电梯加速上升D．电梯加速下降解析：选C.电梯匀速上升和匀速下降，重物所受拉力和重力大小相等．电梯加速上升，重物处于超重状态，绳的拉力大于重物重力，电梯加速下降，重物处于失重状态，绳的拉力小于重物重力，A、B、D错，C正确．9．2011年9月19日巴中遭160年一遇特大洪水侵袭大约131万人受洪水围困，由于道路不通，救援人员只能借助直升机展开援救．关于被营救人员在直升机上的状态，下列描述正确的是( )A．当直升机加速上升时，被营救人员处于失重状态B．当直升机减速下降时，被营救人员处于超重状态C．当直升机上升时，被营救人员处于超重状态D．当直升机下降时，被营救人员处于失重状态解析：选B.加速度向上，为超重状态；加速度向下，为失重状态，超重、失重与运动的方向无关，故B正确，A、C、D错误．10.日本机器人展在横滨对公众开放，来自日本各地的40多家科研机构和生产厂商展示了机器人领域的科研成果．如图所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂直攀登．关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法正确的是( )A．当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时大B．当机器人减速上升时，机器人处于超重状态C．当机器人减速下降时，机器人处于失重状态D．机器人加速下降过程中(a＜g)，细绳对机器人的拉力小于其重力解析：选D.机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与是否有竖直方向上的加速度有关，则A错；机器人减速上升时，其加速度方向向下，处于失重状态，则B错；机器人减速下降时，其加速度方向向上，处于超重状态，则C错；机器人加速下降过程中加速度方向向下，处于失重状态，拉力小于重力，则D对．二、非选择题11．一般在宾馆的低层客房都固定有绳索，一旦出现意外情况(如火灾等)，客人可沿绳索滑下逃生．若某客人体重100 kg ，由于意外绳索能承受的最大拉力仅为900 N ，客人应至少以多大的加速度下滑，才不致使该绳索断裂？若某次加速下滑5 m 刚好落地，其着地速度多大？(g ＝10 N/kg)解析：以人为研究对象，当绳索的拉力达到最大时有mg －F ＝ma ，得a ＝mg －F m ＝1000－900100m/s 2＝1 m/s 2，落地的速度v ＝2as ＝2×1×5 m/s ＝10 m/s.答案：1 m/s 2 10 m/s12.一质量m ＝40 kg 的小孩站在电梯内的体重计上．电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0到6 s 内体重计示数F 的变化如图所示．试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(g 取10 m/s 2)解析：由图可知，在t ＝0到t 1＝2 s 的时间内，体重计的示数大于mg ，故电梯应做向上的加速运动．设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F 1，电梯及小孩的加速度为a 1，由牛顿第二定律得：F 1－mg ＝ma 1①在这段时间内电梯上升的高度：h 1＝12a 1(t 1－t )2② 在t 1＝2 s 到t 2＝5 s 的时间内，体重计的示数等于mg ，故电梯应做匀速上升运动，速度为t 1时刻电梯的速度，即v 1＝a 1(t 1－t )③在这段时间内电梯上升的高度：h 2＝v 1(t 2－t 1)④在t 2＝5 s 到t 3＝6 s 的时间内，体重计的示数小于mg ，故电梯应做向上的减速运动．设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F 2，电梯及小孩的加速度为a 2，由牛顿第二定律得： mg －F 2＝ma 2⑤在这段时间内电梯上升的高度：h 3＝v 1(t 3－t 2)－12a 2(t 3－t 2)2⑥ 电梯上升的总高度：h ＝h 1＋h 2＋h 3⑦联立以上各式，将相关数据代入，解得h ＝9 m.答案：9 m。