【剖析】 弹簧秤的读数--视重,等于物体对弹簧的拉力F的大小.A、D两种情况下,加速度都是向上的,所以物体处于超重状态,视重大于实重,以物体为研究对象,由牛顿第二定律列方程(以竖直向上为正方向):F-mg=ma,解得
F=m(g+a)=4×(9.8+0.2)N=40 N.
B、C两种情况下,加速度都是向下的,所以物体处于失重状态,视重小于实重.以物体为研究对象,由牛顿第二定律列方程(以竖直向下为正方向):
mg-F=ma,解得F=m(g-a)=4×(9.8-0.2)N=38.4 N.
【答案】 A.40 N B.38.4 N
C.38.4 N D.40 N
【规律小结】 注意牛顿第二定律的表达式是一个矢量式,所以一定要注意力与加速度的矢量性,先规定正方向,再列方程.
案例4手提下面挂着质量为2 kg钩码的弹簧秤,求下列各种情况下弹簧秤的读数.(g取10 m/s2)
(1)手提弹簧秤静止时;
(2)手提弹簧秤竖直向上做匀速运动时;
(3)手提弹簧秤以2 m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动时;
(4)手提弹簧秤以2 m/s2的加速度竖直向下做匀加速运动时;
(5)放开手让弹簧秤和钩码一起自由下落时.
【答案】 弹簧秤的读数是钩码对弹簧秤的拉力
T′的大小,而它又与弹簧秤对钩码的拉力T是一对作用力与反作用力,大小相等.以钩码为研究对象.
(1)物体处于静止状态,合力为零.T′=T=G=mg=20N.
(2)物体匀速运动,合力为零.T′=T=G=mg=20 N.
(3)加速上升时加速度向上,合力向上.F合=T-mg=ma,弹簧秤的读数T′=T=m(g+a)=2×(10+2)N=24 N.
(4)加速下降时加速度向下,合力向下.F合=mg-T=ma,弹簧秤的读数T′=T=m(g-a)=2×(10-2)N=16 N.
(5)F合=mg-T=mg 弹簧秤拉力T=0.
【答案】 (1)20N (2)20 N (3)24 N(4)16N (5)0
【规律小结】 物体处于平衡状态--匀速直线运动或静止时,是牛顿第二定律中加速度为零时的特例.
活学活用
1.下列现象中,哪些物体属于超重状态( )
A.物体处于加速上升的状态
B.物体处于加速下降的状态
C.物体处于减速上升的状态
D.物体处于减速下降的状态
思路解析:物体处于加速上升或减速下降的状态,加速度的方向都是向上的,所以属于超重状态;物体处于减速上升或加速下降的状态,加速度的方向都是向下的,所以属于失重状态.
答案:AD
2.如图6-4-1所示,用力F拉用细绳连在一起的A、B两物体,以4.9 m/s2的加速度匀加速竖直上升.已知A、B的质量分别为1 kg和2 kg,绳子最大承受的张力是35 N,则求(取g=9.8 m/s2):