第三章 学案13超重与失重 瞬时问题

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1、学案13牛顿第二定律及应用(二)超重与失重　瞬时问题一、超重与失重1．超重与失重超重失重完全失重定义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物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体有向上的加速度物体有向下的加速度a＝g，方向竖直向下视重F＝m(g＋a)F＝m(g－a)F＝02.进一步理解(1)当出现超重、失重时，物体的重力并没变化．(2)物体处于超重状态还是失重状态，只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度无关．(3)物体超重或失重的大小是ma.(4)当物体处于完全失重状

2、态时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等．【例1】(2010·浙江理综·14)图3如图3所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是(　　)A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力例1A　[对于A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升过程还是下降过程．A对B均无压力，只有A项正确．][

3、规范思维]　物体处于超重和失重状态，仅取决于加速度，而与速度无关．本题中若物体斜向上抛出、水平抛出、斜向下抛出，A对B的压力都为零．[针对训练1]　下列实例属于超重现象的是(　　)A.汽车驶过拱形桥顶端B.荡秋千的小孩通过最低点C.跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动D.火箭点火后加速升空1．BD　[当加速度向上时，物体处于超重状态；加速度向下时，物体处于失重状态．在汽车驶过拱形桥顶端时，向心加速度向下，失重；荡秋千的小孩通过最低点时，向心加速度向上，超重；跳水运动员离开跳板向上运动时，完全失重；火箭点火加速升空，加速度向上，超重．]二、瞬时加速度问题分析物体在某一时刻

4、的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的瞬时作用力．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．(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．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．

5、图4【例2】(2010·全国Ⅰ·15)如图4所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有(　　)A．a1＝0，a2＝gB．a1＝g，a2＝gC．a1＝0，a2＝gD．a1＝g，a2＝g例2C　[木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为mg.木板抽出后瞬间，弹簧弹力保持不变，仍为mg.由平衡条件和牛顿第二定律可得a1＝0，a2＝g.][规范思维]　解本题的关键是分析清楚木板抽出

6、前、后的受力情况，然后由F合＝ma求解a.注意弹簧弹力不能瞬间发生变化，因为弹簧弹力与形变紧密联系，在瞬间形变可认为不变．【例3】(2011·宿迁模拟)在动摩擦图5因数μ＝0.2的水平面上有一个质量为m＝1kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图5所示．此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取g＝10m/s2.求：(1)此时轻弹簧的弹力大小；(2)小球的加速度大小和方向；(3)在剪断弹簧的瞬间小球的加速度大小．例3(1)10N　(2)8m/s2，向左　(3)0解析　(1)小球在绳没有断时，水平

7、面对小球的弹力为零，球受到绳的拉力FT、自身重力G与弹簧的弹力F作用而处于平衡状态，依据平衡条件得竖直方向有：FTcosθ＝mg水平方向有：FTsinθ＝F解得弹簧的弹力为F＝mgtanθ＝10N剪断轻绳瞬间弹簧弹力不变，仍为10N(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力平衡重力FN＝mg水平方向上由牛顿第二定律得小球的加速度为a＝＝8m/s2，方向向左．(3)当剪断弹簧的瞬间，小球立即受地面支持力和重力，且二力平衡，加速度为0.[规范思维]　利用牛顿第二定律求瞬时加速度时，关键是分析此时物体的受力情况，同时注意细绳和