庖丁巧解牛
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一、超重现象
1.超重现象
物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象。
2.产生超重现象的条件:物体具有竖直向上的加速度,与物体的速度的大小和方向无关。
3.产生超重的原因
当物体具有向上的加速度a(物体做向上加速或向下减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为T。由牛顿第二定律可得:
T-mg=ma
所以T=m(g+a)>mg
由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)T′>mg。
4.超重的实质
超重并不是物体的重力增加了,而是"视重"大于了"实重"。所谓"实重"即物体所受的实际重力,物体在地面附近运动时,若地理位置和高度没有显著变化,物体所受重力可看作恒力;"视重"是测量仪器实际测得的重力,如弹簧秤向上的拉力或地面的支持力。
二、失重现象
1.失重现象
物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象。
2.产生失重的条件
物体具有向下的加速度与物体的速度大小和方向无关。
3.产生失重现象的原因
当物体具有向下的加速度a(物体做向下加速或向上减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为N。由牛顿第二定律可知:
mg-N=ma
所以N=m(g-a)<mg
由牛顿第三定律可知,物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)N′<mg。
4.完全失重现象
物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)等于0的状态,叫完全失重状态。
产生完全失重的条件:
当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时,就产生完全失重现象。
5.失重现象的实质
失重并不是物体的重力减小了,而是"视重"小于了"实重"。
6.解答超重、失重问题的一般方法
(1)明确研究对象;
(2)对研究对象进行受力分析和运动情况分析;
(3)确定加速度方向;
(4)根据牛顿第二定律列方程求解。
方法点拨 超重与失重的判断
根据超重的概念,处于超重状态的物体所受合外力的方向一定是向上的,即加速度方向是向上的,与物体的运动方向无关,比如处于超重的物体可以做匀加速上升或匀减速下降;同理处于失重状态的物体所受合外力的方向一定是向下的,即加速度方向是向下的,与物体的运动方向无关,因此处于失重的物体可以做匀加速下降或匀减速上升。