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牛顿运动定律３超重与失重第三章1.超重现象当物体具有竖直向上的加速度或具有竖直向上的加速度分量时，物体处于超重状态，此时，“视重”“实重”.2.失重现象当物体具有竖直向下的加速度或具有竖直向下的加速度分量时，物体处于失重状态.当物体的加速度为重力加速度时，物体处于完全失重状态，此时，“视重”“实重”.＞＜根据物体加速度方向判断超重和失重状态某同学站在体重计上，当他迅速下蹲的过程中体重计示数将()A.始终变小B.始终变大C.先变大，后变小，最后等于他的重力D.先变小，后变大，最后等于他的重力该同学下蹲过程中先加速下降、后减速下降.在加速下降过程中，其加速度方向向下，人处于失重状态，体重计示数小于人的重力；在人减速下降过程中，其加速度方向向上，人处于超重状态，体重计示数大于人的重力.最后人蹲在体重计上静止时示数等于人的重力.答案为D.解决该问题有两个关键点：首先搞清楚人下蹲的运动形式，从而掌握人的加速度方向；再就是掌握判断物体处于超重或失重的本质方法,直接观察人的加速度方向，从而得出结论.点评某中学实验小组的同学在电梯的天花板上固定一根弹簧秤，使其测量挂钩(跟弹簧相连的挂钩)向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码．弹簧秤弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出，如图331所示的F-t图像．根据F-t图像，下列分析正确的是()图331A．从时刻t1到t2，钩码处于超重状态B．从时刻t3到t4，钩码处于失重状态C．电梯可能开始停在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D．电梯可能开始停在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼t1到t2，视重变小，失重，A错．t3到t4，视重变大，超重，B错．加速向下失重，匀速向下视重等于重力，再减速向下超重，所以C正确、D错．为了使宇航员能适应太空环境，需事先经过严格的挑选和训练.在地面附近训练宇航员时，可以让经过特别改装的飞机载着宇航员竖直加速俯冲飞行，若俯冲加速度等于重力加速度g,则对处于此过程中的飞机和宇航员，以下说法正确的是()A.飞机内宇航员受到的重力为零B.飞机处于完全失重状态，不受重力作用C.飞机只受重力和空气阻力作用D.飞机上宇航员处于完全失重状态若飞机和宇航员沿竖直方向以加速度g加速俯冲时，根据牛顿第二定律知，飞机除受到重力、空气阻力之外，还应受到一个与空气阻力平衡的动力才会使a=g，故选项C错误.宇航员加速下落的加速度等于重力加速度时，他处于完全失重状态，但完全失重状态只是表现出他与体重测力计之间作用力为零，他仍然受到重力，且真实重力没有任何的改变，故选项A、B错误.选项D正确.部分同学没有真正理解失重和超重现象的本质，错误地认为“超重现象就是物体的重力增加了、失重现象就是物体重力减小了”，或者认为“完全失重状态就是物体重力消失了”.其实，失重现象和超重现象都只是将物体视重(观察测量值)与实重(真实值)比较的结果.当视重小于实重时，称为失重；当视重大于实重时，称为超重.因此，无论是失重现象还是超重现象，物体所受重力都不会随运动状态改变.点评(2011·北京卷)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动．某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示，将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g.据图332可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为()图332A．gB．2gC．3gD．4g由图可知该人重力为35F0，绳最大拉力为95F0，所以有am＝95F0－35F0m，35F0＝mg⇒am＝2g.超重和失重现象中的动力学问题一质量为m=40kg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6s内体重计示数F的变化如图3-3-3所示，试问：在这段时间内电梯上升的高度为多少？取重力加速度g=10m/s2.图3-3-3由图可知，在t0=0到t1=2s的时间内，体重计的示数大于mg,故电梯应向上做加速运动.设在这段时间内体重计作用于小孩的力为F1，电梯及小孩加速度大小为a1，根据牛顿第二定律得：F1-mg=ma1.在这段时间内电梯上升的高度为在t1=2s到t2=5s的时间内，体重计的示数等于mg,故电梯向上做匀速运动，速度为t1=2s末时的速度，即v1=a1t1，电梯在这段时间内上升的高度为h2=v1(t2-t1)211112hat在t2=5s到t3=6s的时间内，体重计的示数小于mg,故电梯向上做减速运动.设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2，电梯及小孩加速度大小为a2，根据牛顿第二定律得：mg-F2=ma2.在这段时间内电梯上升的高度为电梯上升的总高度为h=h1+h2+h3代入题文和题图中数据，解得h=9m.2313223212hvttatt除了要区分物体“视重”与“实重”之间的区别之外，解答本题时还应结合动力学知识掌握其每个过程中的运动形式.点评如图334，两轻质弹簧和质量均为m的外壳组成甲、乙两个弹簧测力计．将挂有质量为M的重物的乙秤倒钩在甲的挂钩上，某人手提甲的提环，向下做加速度a=0.25g的匀减速运动，则下列说法正确的是(A)A．甲的示数为1.25(M+m)gB．甲的示数为0.75(M+m)gC．乙的示数为1.25MgD．乙的示数为0.75Mg图334