2013届高考物理基础知识梳理专项复习8

【答案】
加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下 在超重和失重现象中物体重力并没有
【规律总结】
变，变化的是物体对水平支持物或竖直悬绳的拉力．
互动探究 当升降机的加速度方向竖直向上，大小为6 m/s2时，体重计的示数如何？ 解析：以晓敏为研究对象，她受到重力和支持力N 由牛顿第二定律得 N－mg＝ma ∴N＝mg＋ma＝50×10＋50×6＝800 (N) 由牛顿第三定律知她对体重计的压力大小也为800 N，即 80 kg. 所以体重计的示数为80 kg. 答案：80 kg
【答案】
3 2 (1)4 N (2)42 m (3) s 或 2.1 s 2
【反思领悟】
在第二次飞行中，飞机经历
了三个过程，明确每个过程的运动情况和受 力情况是问题关键．为了分析清晰一定要作 出过程示意图．
与图像相综合的问题
例3 如图3－3－5所示是电梯上升的v－t图线，若 电梯的质量为100 kg，则承受电梯的钢绳受到的拉力 在0～2 s之间、2 s～6 s之间、6 s～10 s之间分别为多 大？(g取10 m/s2)
(2)凡是物体加速度方向与重力加速度方向相反时物 体处于超重状态，当物体出现超重状态时，对重物 的支持力(或拉力)的一部分与重物的重力相平衡， 另一部分提供重物与系统一起做加速运动所需的力， 视重超出物体实际重力的部分一定等于ma. (3)物体加速度方向与重力加速度方向一致时，处于 失重状态．当出现失重现象时，则重力有一部分提 供重物加速运动所需要的力，多余部分的重力则与 支持力(或拉力)相平衡．视重一定比物体实际重力 小ma.
图3－3－4
(3)设失去升力下降阶段加速度大小为 a3； 恢复升力后加速度大小为 a4， 恢复升力时速 度大小为 v3 由牛顿第二定律 mg－f＝ma3(1 分) F＋f－mg＝ma4(1 分) v2 v2 3 3 且 ＋ ＝h(1 分) 2a3 2a4 v3＝a3t3(1 分) 3 2 解得 t3＝ s(或 2.1 s)．(1 分) 2
2 2
经典题型探究
超重和失重
例1 在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯
静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为 50 kg，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3－3－3所示．在这段时 间内升降机的加速度怎样？
图3－3－3
【思路点拨】
解答本题时应注意以下三点：
(1)体重计的示数与晓敏对体重计的压力的关系． (2)晓敏对体重计的压力与其受的支持力的大小关系．
(3)在(2)中，为了使飞行器不致坠落在地面，求飞行器
从开始下落到恢复力情况，根据牛顿第二
定律列方程，再利用运动学公式列出关于位移和速度的 方程，联立方程即可求解．
☞解题样板 规范步骤，该得的分一分不丢！ (1)第一次飞行中，设加速度大小为 a1 1 2 匀加速运动 H＝ a1t1(1 分) 2 由牛顿第二定律 F－mg－f＝ma1(2 分) 解得 f＝4 N．(1 分)
运动情况 平衡状态 具有向上的加速度a 具有向下的加速度a 向下的加速度为g
超重、失重 不超重、不失重 超重 失重 完全失重
视重 F＝mg F＝m(g＋a) F＝m(g－a) F＝0
【名师点睛】
物体具有向上的加速度时，无论加速度
大小多大，物体都处于超重状态，只是加速度越大，超
重越厉害．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.(2011年深圳模拟)如图3－3－1所示，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，在 电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸 长量小，这一现象表明( ) A．电梯一定是在下降 B．电梯可能是在上升 C．电梯的加速度方向一定是向上 D．乘客一定处在失重状态
(4)在失重状态中，如a＝g时，物体处于完全失重状
态，这时由重力所产生的一切现象消失．如：两块
物体叠放在一起共同自由落体，上面物块对下面物 块将不产生压力；单摆停摆、天平无法测量物体质 量、浮力消失、液柱不再产生向下的压强等，但物 体的重力不会因出现超重或失重而变化．
3．重力与视重的区别和联系 重力是由地球对物体的吸引而产生的．人们通常用竖直 悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的重力大 小．用这种方法测得的重力大小常称为“视重”，其实 质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的支持力.
多过程问题
例3 (满分样板 15分)航模兴趣小组设计出一架遥控 飞行器，其质量m＝2 kg，动力系统提供的恒定升力F ＝28 N．试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上 升．设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2. (1)第一次试飞，飞行器飞行t1 ＝8 s时到达高度H＝64 m．求飞行器所受阻力f的大小； (2)第二次试飞，飞行器飞行t2＝6 s时遥控器出现故障， 飞行器立即失去升力．求飞行器能达到的最大高度h.
态．
课堂互动讲练
一、超重和失重 1．产生条件：物体必须具有竖直方向上的加速 度，而与运动速度的大小和方向无关，只与加 速度的大小和方向有关．若加速度方向向上， 则处于超重状态；若加速度方向向下，则处于 失重状态；若加速度a＝g(即方向向下、大小为 9.8 m/s2)，则处于完全失重状态． 2．深化理解 (1)在重力加速度恒定时，重力是一恒量，超重、 失重现象只是“视重”发生变化，而物体所受 重力并不变化．
图3- 6 3-
(2)在 2 s～6 s 内，电梯做匀速运动，则： F2＝mg＝1000 N. (3)在 6 s～10 s 内，电梯做匀减速运动， v0＝6 m/s，vt＝0 vt－v0 加速度的大小：a3＝| |＝1.5 m/s2(方向向下) t 由牛顿第二定律可得：mg－F3＝ma3 解得钢绳的拉力：F3＝m(g－a3)＝850 N(失重)．
第三节 超重和失重
第 三 节 超 重 和 失 重
基础知识梳理
课堂互动讲练
经典题型探究
知能优化演练
基础知识梳理
超重和失重 1．超重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力 大于 )______ 物体所受重力的情况称为超重现象． 向上 (2)产生条件：物体具有______的加速度． 2．失重 (1)物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力 小于 )______ 物体所受重力的情况称为失重现象． (2)产生条件：物体具有______的加速度． 向下
3．完全失重 物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉 力)______ 的情况称为完全失重现象． 为零 4．视重 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧 测力计或台秤的示数称为视重．视重的大小等于秤所
受的_____或______
拉力
压力．
思考感悟 物体向上运动的时候才出现超重，向下运动的时候才出 现失重，这种说法是否正确，为什么？ 提示：这是一种错误的认识．超重与失重跟物体运动速 度的方向无关，只由物体运动的加速度来决定：加速度 向上即是处于超重状态；加速度向下就是处于失重状
图3－3－2
A．下滑过程中的最大速度为4 m/s
B．加速与减速过程的时间之比为1∶2
C．加速与减速过程中所受摩擦力大小之比为1∶7 D．加速与减速过程的位移之比为1∶4
解析：选 BC.物体的 v－t 图像如图所示．设最大速度为 v，加速阶段的加速度、时间和位移分别为 a1、t1、s1， 减速阶段的加速度、时间和位移分别为 a2、t2、s2，由图 像可知，t1∶t2＝1∶2，s1∶s2＝1∶2，故选项 B 正确， v 而 D 错误； s＝ (t1＋t2)及 t1＋t2＝3 s 可得， 由 v＝8 m/s， 2 故选项 A 错误； v＝a1t1＝a2t2 得，1＝8 m/s ，2＝4 m/s ， 由 a a 加速阶段：mg－f1＝ma1，减速阶段：f2－mg＝ma2，解 得：f1∶f2＝1∶7，故选项 C 正确．
(3)根据视重和重力大小只能确定电梯的加速度的大小
和方向．
【解析】 体重计的示数是指晓敏对体重计的压力大小． 而晓敏对体重计的压力与其受的支持力 F 的大小相等， 方向相反． ∴F＝400 N，所以以晓敏为研究对象 由牛顿第二定律得 F－mg＝ma F－mg 400－50×10 ∴a＝ ＝ m/s2＝－2 m/s2 50 m 负号表示加速度的方向竖直向下．
【名师点睛】
多过程中各过程之间有联系的物理量常
为速度，而从一个过程到另一个过程发生变化的常为力， 特别要注意摩擦力的变化．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.(2011年辽宁锦州期末)如图3－3－2所示，一名消防队 员在模拟演习训练中，沿着长为12 m的竖立在地面上 的钢管往下滑．已知这名消防队员的质量为60 kg，他 从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地 面时速 度恰好为零．如果他加速时的 加速度大小是减速时的2倍， 下滑的总时间为3 s，g取10 m/s2，那么该消防队员( )
【答案】
1300 N
1000 N
850 N
【题后反思】
本题是已知物体的运动情况求物体的受
力情况，电梯的运动情况由图像给出．要学会从已知的 v－t图线中找出有关的已知条件．
知能优化演练
本部分内容讲解结束
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图3－3－5
【思路点拨】
从图中可以看出电梯的运动情况
为先加速、后匀速、再减速，根据v－t图线可以
确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求 解．
【解析】 对电梯的受力情况分析如图 3－3－6 所示： (1)由 v－t 图线可知，0～2 s 内电梯的速度从 0 均匀 增加到 6 m/s vt－v0 其加速度：a1＝ ＝3 m/s2 t 由牛顿第二定律可得：F1－mg＝ma1 解得钢绳拉力：F1＝m(g＋a1)＝1300 N(超重)．
图3－3－1
解析：选BD.因“弹簧的伸长量比电梯静止时的伸 长量小”，所以小球所受的合外力向下，加速度向 下，乘客处于失重状态，C错误，D正确．仅知加