狂刷10 超重和失重的理解与应用-学易试题君之小题狂刷2019年高考物理人教版(原卷版)
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高中物理力学——超重和失重超重和失重是高中物理学习过程中应用规律分析现象的典型实例,是对牛顿运动定律的运用,也是高考重要知识点和学生易混淆的知识点之一。
想要厘清超重和失重的本质现象,首先要清楚几个概念。
概念视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的读数称为视重。
视重的大小等于秤所受的拉力或压力。
超重: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现象。
超重产生的条件是物体要具有向上的加速度。
失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。
失重产生的条件是物体要具有向下的加速度。
完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象。
它产生的条件是物体的加速度等于重力加速度,且方向向下。
对视重、超重和失重的理解1、不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是视重的改变。
千万不要错误地认为超重就是超过重力,失重就是失去重力。
2、物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而在于物体具有向上的加速度还是向下的加速度。
这也是判断物体超重或失重的根本所在。
而有些学生容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系,认为超重一定是物体向上运动、失重一定是物体向下运动。
然而真实情况是,物体处于超重状态时,不一定向上加速运动,也可能向下减速运动;物体处于失重状态时,不一定向下加速运动,也可能向上减速运动。
几个常见模型一:电梯电梯在运行过程中,电梯中的人所处的状态就包含了超重、失重状态。
现在我们分析下电梯的运行过程。
(1)电梯上升过程①加速阶段,电梯加速度向上,人处于超重状态,人对电梯的压力大于重力;②平稳运行阶段,电梯匀速上升,此时加速度为零,人既不超重也不失重,人对电梯的压力等于重力;③减速阶段,电梯做减速上升运动,直至电梯停止上升,速度减为零,此阶段加速度向下,人处于失重状态,人对电梯的压力小于重力。
(2)电梯下降过程①加速阶段,电梯加速度向下,人处于失重状态,人对电梯的压力小于重力;②平稳运行阶段,电梯匀速下降,此时加速度为零,人既不超重也不失重,人对电梯的压力等于重力;③减速阶段,电梯做减速下降运动,直至电梯停止下降,速度减为零,此阶段加速度向上,人处于超重状态,人对电梯的压力大于重力。
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专题二 相互作用
狂刷04 重力、弹力、摩擦力
1.(2018·重庆市綦江区东溪中学)下列关于重力、弹力和摩擦力的说法中,正确的是
A .物体的重心不一定在物体上
B .劲度系数越大的弹簧,产生的弹力越大
C .摩擦力可能是动力,也可能是阻力
D .动摩擦因数与物体之间的压力成反比,与滑动摩擦力成正比
2.(2018·安徽省淮南市第二中学)如图所示,将一劲度系数为k 的轻弹簧一端固定在内壁光滑的半球形容器底部O′处(O 为球心),弹簧另一端与质量为m 的小球相连,小球静止于P 点。
已知容器半径为R ,与水平面间的动摩擦因数为μ,OP 与水平方向的夹角为θ=30°。
下列说法正确的是
A .容器相对于水平面有向左运动的趋势
B .容器对小球的作用力指向球心O
C .轻弹簧对小球的作用力带下为32mg
D .弹簧原长为mg R k
+ 3.(2018·湖北省高三五月冲刺理综物理试题)如图所示,质量均为M 的物块A 、B 叠放在光滑水平桌面上,质量为m 的物块C 用跨过轻质光滑定滑轮的轻绳与B 连接,且轻绳与桌面平行,A 、B 之间的动摩擦因数为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g ,下列说法正确的是
A .物块A 运动的最大加速度为g μ。
超重和失重考纲知道什么是超重、失重和完全失重Ⅰ理解在什么条件下产生超重和失重现象Ⅱ会分析、解决超重和失重问题Ⅱ1.超重:当物体具有向上加速度时(包括向上加速和向下减速两种情况),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现象称为超重现象。
2.失重:当物体具有向下加速度时(包括向下加速和向上减速两种情况),物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象称为失重现象。
3.完全失重:物体以加速度a=g向下竖直加速或向上竖直减速时(例如:自由落体运动、处于绕星运动的飞船或竖直上抛运动),物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象称为完全失重。
思路与方法题型1 超重和失重现象分析例1、一个人站在体重计的测盘上,在人下蹲的过程中,指针示数变化情况应是()A.先减小,后还原B.先增加,后还原C.始终不变D.先减小,后增加,再还原[解析] 人下蹲的过程经历了向下加速、向下减速和静止这三个过程。
在向下加速时,人获得向下的加速度a,由牛顿第二定律得:mg-F N=maF N=m(g-a)<mg由此可知弹力F N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:F N-mg=maF N=m(g+a)>mg当人静止时,F N=mg,正确选项为D。
点评:求解这类问题时,首先要明确物体运动的状态,判断出物体处于超重还是失重,再根据拉力或压力与重力的关系求解问题。
题型2 正确理解实重与视重的区别例题2、某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举m1=75kg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m2=50 kg的物体,则此升降机上升的最大加速度为多大?(g=10 m/s2)[解析] 不管处于什么状态,人对物体的最大支持力F是不变的。
以物体为研究对象,物体受两个力作用:重力和支持力,受力示意图如图所示,且物体的加速度和电梯的加速度相同。
4.6 超重和失重-同步练习一、单选题1.2019年5月21日,中国选手王宇在国际田联世界挑战赛南京站跳高比赛中,以2米31的优异成绩夺得冠军。
如图所示,跳高运动员离开地面后,在空中经历了上升和下落两个过程,则运动员()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.上升和下落过程均处于超重状态D.上升和下落过程均处于失重状态2.下列哪个说法是正确的()A.体操运动员双手握住单杠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降过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后的那段时间内处于超重状态D.荡秋千的小孩通过最低点时对秋千板的压力小于其重力3.湖南省张家界武陵源风景区内有一座建造在悬崖上的观光电梯,如图所示,该电梯垂直高度达335米,是目前世界上最高的双层户外观光电梯,同时也是载重最大、速度最快的客运电梯,被誉为“世界第一梯”。
假如你站在该观光电梯内,某段时间内你感觉到双脚“很受力”,下列说法正确的是()A.一定是你的重力变大了B.你可能正处于失重状态C.电梯可能处于下行阶段D.电梯一定正在加速运行4.如图所示,在教室里某同学在体重计上研究超重与失重.她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程.关于她的实验现象,下列说法中正确的是()A.只有“起立”过程,才能出现失重的现象B.只有“下蹲”过程,才能出现超重的现象C.“下蹲”的过程,先出现超重现象后出现失重现象D.“起立”“下蹲”的过程,都能出现超重和失重的现象5.如图所示,物块在水平放置的台式弹簧秤上保持相对静止,弹簧秤的示数为15N。
下列说法正确的是()A.若该装置此时正放在加速上升的电梯中,则物块的实际重力小于15NB.若该装置此时正放在经过拱桥最高点的汽车中,则物块的实际重力小于15NC.若该装置此时正放在月球的星球表面上,则物块的实际重力小于15ND.若该装置此时正放在匀速旋转的水平转台上并与水平转台保持相对静止,则物块的实际重力小于15N6.某同学找了一个用过的“易拉罐”,在靠近底部的侧面打了一个洞,用手指按住洞,向罐中装满水,然后将易拉罐竖直向上抛出,空气阻力不计,则()A.易拉罐上升的过程中,洞中射出的水速度越来越快B.易拉罐下降的过程中,洞中射出的水速度越来越快C.易拉罐上升、下降的过程中,洞中射出的水速度都不变D.易拉罐上升、下降的过程中,水不会从洞中射出7.晓玲同学在某次乘电梯过程中感觉到地板对自己的作用力变大了,则此时()A.她受的重力变大了B.她对电梯的压力变大了C.电梯一定在向上加速运动D.电梯可能向上减速运动8.如图所示为水上摩天轮的照片.假如乘客在轿箱中,随转轮始终不停地匀速转动,环绕一周需18分钟.试判断下列关于轿箱中乘客的说法正确的是()A.乘客受到的合外力为零B.乘客在乘坐过程中速度保持不变C.乘客对座椅的压力大小不变D.从最低点到最高点的过程中,乘客先超重后失重9.撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动,完整的过程可以简化成三个阶段:持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落.撑杆跳高的过程中包含很多物理知识,下列说法正确的是()A.持杆助跑过程,重力的反作用力是地面对运动员的支持力B.撑杆起跳上升阶段,弯曲的撑杆对人的作用力大于人对撑杆的作用力C.撑杆起跳上升阶段先处于超重状态后处于失重状态D.最高点手已离开撑杆,运动员还能继续越过横杆,是因为受到了一个向前的冲力二、多选题10.在升降机内,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20%,于是他做出了下列判断中正确的是()A.升降机以0.8g的加速度加速上升B.升降机以0.2g的加速度加速下降C.升降机以0.2g的加速度减速上升D.升降机以0.8g的加速度减速下降11.在厦门一中第60届校运会上,高二男生林子涵以“背越式“成功地跳过了1.96m的高度,成为校运会跳高冠军,创造了厦门一中跳高新记录。
第6讲超重与失重【知识点1】实重与视重1.实重:指物体实际所受重力;物体所受重力不会因为运动状态改变而改变;2.视重:用弹簧测力计或台秤测量物体重力时,测力计或台秤的示数。
【知识点2】超重与失重1.超重:当物体具有向上的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象,即视重大于实重称为超重现象;常见超重现象:(1)加速上升(2)减速下降(3)加速度斜向上,在竖直向上方向有分加速度2.失重:当物体具有向下的加速度时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象,即视重小于实重称为失重现象;常见失重现象:(1)加速下降(2)减速上升(3)加速度斜向下,在竖直向下方向有分加速度3.完全失重:当向下的加速度等于重力加速度,即ga 时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零,此时视重为零,这种失重现象称为完全失重现象。
如自由落体运动。
4.对超重、失重的进一步理解:(1)物体处于超重或失重时,并不是物体的重力增加或减少;高度越高g越小,重力越小并不是失重;(2)超重和失重与物体的速度无关,只与物体的加速度方向有关;5.超重和失重模型处理步骤和方法:(1)明确分析对象(2)分析运动状态,确定加速度方向(3)根据物体所受支持力或拉力与重力大小关系,得出超重还是失重。
题型一[超重、失重的认识]例题:下列实例属于超重现象的是()A.汽车加速驶过水平大桥时B.火箭点火后加速升空时C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动时D.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时B变式1.下列实例属于超重现象的是()A.举重运动员托举杠铃保持静止 B.被推出的铅球在空中运动C.火箭点火后加速升空D.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动C变式2.(多选)一个质量为m的物体放在升降机机内的台秤上,升降机在竖直方向上以加速度a 做匀变速运动,若物体处于失重状态,则()A.升降机的加速度一定竖直向下 B.台秤的读数为maC.升降机一定向下运动 D.与静止时相比,台秤的读数减少了maAD变式3.(多选)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲-起立的动作时记录的压力F 随时间t 变化的图线。
⾼考知识点——超重与失重(物理)知识点总结理解超失重现象,并能分析超重、失重问题。
1.超重:当物体具有向上的加速度时,物体对⽀持物的压⼒(或对悬挂物的拉⼒)⼤于物体本⾝重⼒的现象。
2. 失重:当物体具有向下的加速度时,物体对⽀持物的压⼒(或对悬挂物的拉⼒)⼩于物体本⾝重⼒的现象。
3. 完全失重:当物体的以加速度a=g竖直向下加速或竖直向上减速时(⾃由落体运动、竖直上抛运动),物体对⽀持物的压⼒(或对悬挂物的拉⼒)等于零的现象。
★物体超重或失重时,仅是物体对悬挂物的拉⼒或⽔平⽀持物的压⼒的变化,物体所受的重⼒并没有变化。
★物体处于超重状态或失重状态,与物体的速度没有关系,仅由加速度决定。
常见考法这部分知识往往结合⽜顿第⼆定律进⾏考查,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受⼒情况及运动状态,再由⽜顿第⼆定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建⽴。
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,其⽅向总是沿着绳⼦且背离受⼒物体的⽅向。
(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。
刚性杆、绳(线)或接触⾯都可以认为是⼀种不发⽣明显形变就能产⽣弹⼒的物体,若剪断(或脱离)后,其中弹⼒⽴即消失,不需要形变恢复时间,⼀般题⽬中所给杆、细线和接触⾯在不加特殊说明时,均可按此模型来处理。
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。
误区提醒物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的⽅向,与速度的⼤⼩和⽅向没有关系,下表列出了加速度⽅向与物体所处状态的关系.例题1. 某⼈在地⾯上⽤弹簧秤称得体重为490N。
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1.如图,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动,下列说法正确的是
A .甲的向心加速度比乙的小
B .甲的运行周期比乙的小
C .甲的角速度比乙大
D .甲的线速度比乙大
2.(2018·广东省肇庆市高三上学期第一次统测)2016年2月11日,LIGO 科学合作组织首次探测到了来自宇宙中双黑洞合并所产生的引力波,证实了爱因斯坦100年前所做的预测。
脉冲双星间的距离在减小已间接证明了引力波的存在。
如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型,如图所示,两星球在相互的万有引力作用下,绕O 点做匀速圆周运动。
由于双星间的距离减小,则
A .两星的运动速度均逐渐减小
B .两星的运动角速度均逐渐变大
C .两星的向心加速度均逐渐减小
D .两星的运动周期均逐渐减小
3.关于环绕地球运动的卫星,下列说法正确的是
A .分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星,不可能具有相同的周期。
1.(2018·河南省濮阳市)如图所示,轻质弹簧的上端固定在天梯天花板上,弹簧下端悬挂一个小铁球,电梯在竖直方向匀速运行,电梯内的乘客忽然发现弹簧的伸长量变小了,由此可判断电梯此时
A.电梯一定在上升阶段
B.电梯一定在下降阶段
C.乘客一定处在超重状态
D.电梯的加速度方向一定向下
2.(2018·广东省汕头市)2017年9月29日我国成功用长征二号丙运载火箭将3颗新型卫星送入轨道,如图是火箭点火升空瞬间时的照片,在这一瞬间关于火箭的判断,下列说法正确的是
A.火箭对燃气的作用于力大于燃气对火箭的推进力
B.燃气对火箭的推进力等于火箭的重力
C.火箭的速度很小,但加速度可能较大
D.火箭的速度很大,所以加速度也很大
3.(2018·广东省汕头市)摩天轮是游乐项目之一,乘客可随座舱在竖直面内做匀速圆周运动,下列叙述
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