2017-2018学年鲁科版必修1 第6章第4节 超重与失重 学案(1)
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【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):