超重和失重问题各个击破

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1、超重和失重问题各个击破　　超重和失重是一个比较重要的、典型的应用型知识点，它既是牛顿运动定律的应用，又是贴近日常生活的问题。教材中安排这一节，既能进一步巩固受力分析、牛顿运动定律等知识，又能激发学生的学习兴趣，并体会物理的生活化，有重要的现实意义。　　但是，笔者在教学中发现，学生理解这个问题的实质比较困难，甚至从物理名词表面去错误理解。因此，在教学中采用分类总结超重和失重的问题，可以让学生更清晰地理解这个问题的类型，摆脱对超重和失重的错误理解，达到事半功倍的效果。　　一、已知运动情况，判断超重和失重情况　　例1.下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（）　　A.人随升降机以加速度a加

2、速下降时，人处于超重状态　　B.列车在水平直轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态　　C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，因为这时候宇航员不受重力了　　D.电梯正在减速下降，人在电梯中处于超重状态　　分析：本题需要从加速度的角度理解超重和失重：超重时物体具有竖直向上的加速度或竖直向上的加速度分量，失重时物体具有竖直向下的加速度或竖直向下的加速度分量。可见，判断超重和失重状态最关键的是判断加速度的方向。4　　A：加速度向下，处于失重状态。B：加速度在水平方向，竖直方向加速度为零，既不超重也不失重。C：物体处于超重或失重状态时，只是物体的视重发生改变，物体的重力没有发生变化。D：加速

3、度向上，处于超重状态。D正确。　　二、已知超重和失重情况，判断运动情况　　例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　　分析：本题需要从压力和拉力的角度理解超重和失重：超重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，失重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。　　秤的读数比物体的重力大，说明超重，升降机加速的方向向上。因为发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向，所以速度方向有两种可能。若速度向上，则电梯加速上升；若速度

4、向下，则电梯减速下降。D正确。　　三、系统的超重和失重问题　　例3.如图1，台秤的托盘上放一杯水，水中一木球（ρ木<ρ水）用细线拴在杯底而处于静止状态，当细线突然断裂时，台秤的示数将怎样变化？4　　分析：方法一：当细线突然断裂时，木球加速上升，木球超重m木a。同时有相同体积的水加速下降，水失重m水a。又因为m水>m木，所以整体失重（m水-m木）a，所以台秤的示数将变小。　　方法二：当细线突然断裂时，木球加速上升，同时有相同体积的水加速下降。由于系统这两部分的运动情况不同，所以判断系统的超重和失重问题时不能只单看部分的加速度方向，还要看系统整体重心的加速度方向。　　因为木球加速上升，同体

5、积的水加速下降，所以整体的重心还是加速下降的，所以系统处于失重状态，台秤的示数应减小。　　四、利用超失重观点解决问题　　例4.如图2，粗糙斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时，地面受到的正压力可能是（）　　A.等于（M+m）g　　B.大于（M+m）g　　C.小于（M+m）g　　D.无法确定　　分析：m下滑时可能有三种运动情况。（1）匀速下滑，系统处于平衡状态，A正确。（2）减速下滑，系统有竖直向上的加速度分量，处于超重状态，B正确。（3）加速下滑，系统有竖直向下的加速度分量，处于失重状态，C正确。　　五、完全失重　　例5.前苏联时期在太空中建立了一座实验室，已知这座实验室内的

6、所有物体都处于完全失重状态。在此实验室中，下列实验可以完成的是（）　　A.天平称物体的质量　　B.做托里拆利实验4　　C.验证阿基米德原理　　D.用弹簧秤验证牛顿第二定律　　分析：当物体竖直向下的加速度或竖直向下的加速度分量等于g时，物体处于完全失重状态，物体对支持物的压力（或悬线的拉力）都将变为零。单摆停止摆动、浮力消失、液体不再产生压强、与重力有关的测量仪器都不能使用，但物体的重力仍不会改变。天平是利用了杠杆原理，物体对托盘需有力的作用；托里拆利实验与液体压强、大气压强有关；阿基米德原理是用来计算浮力大小的。D正确。　　（作者单位甘肃省兰州市兰炼二中）4