第三节 牛顿运动定律的综合应用
(对应学生用书第47页)
[教材知识速填]
知识点1 超重和失重 1．实重和视重
(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关，在地球上的同一位置是不变的． (2)视重
①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重．
②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力． 2．超重、失重和完全失重的比较
超重现象 失重现象 完全失重 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象 物体对支持物的压物体对支持物的压概念 力(或对悬挂物的拉力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力)小于物体所受重力的现象 产生条件 力的现象 物体的加速度方向物体的加速度方向物体的加速度方向向上 F－mg＝ma F＝m(g＋a) 加速上升或 减速下降 向下 mg－F＝ma F＝m(g－a) 加速下降或 减速上升 向下，大小a＝g mg－F＝mg F＝0 无阻力的抛体运动；绕地球匀速圆周运动 原理方程 运动状态 易错判断 (1)失重说明物体的重力减小了．(×)
(2)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上．(×)
(3)物体失重时，也可能向上运动．(√) 知识点2 整体法与隔离法 1．整体法
当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法． 2．隔离法
当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法． 3．外力和内力
如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力．应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力．如果把某物体隔离出来作为研究对象，则原来的内力将转换为隔离体的外力．
[教材习题回访]
考查点：超重、失重现象
1．(鲁科必修1P120T6)用一根细绳将一重物吊在电梯内的天花板上，在下列四种情况中，绳的拉力最大的是( ) A．电梯匀速上升 C．电梯加速上升 [答案] C
考查点：整体法、隔离法的应用
2．鲁科必修1P121T4)1966年曾在地球的上空完成了以牛顿第二定律为基础的测定质量的实验．实验时，用质量为m1的“双子星”号宇宙飞船A接触正在轨道上运3-1行的质量为m2的火箭组B，开动A尾部的推进器使A和B共同加速．如图3-所示，推进器的平均推力F＝897 N，从开始到t＝7．0 s时间内，测出A和B的速度改变量是0．91 m/s．已知宇宙飞船A的质量为3．4×103 kg，则火箭组B的质量是多少？
B．电梯匀速下降 D．电梯加速下降
3-1 图3-F
[解析] 由题意知A、B的加速度a＝m1＋m2 ① Δv0.91而a＝Δt＝7m/s2
解①②得m1＋m2＝6 900 kg 因m1＝3 400 kg，则m2＝3 500 kg． [答案] 3 500 kg 考查点：超重、失重的计算
3．(粤教必修1P98T3)一个弹簧测力计最多能挂54 kg重的物体，在实际以1 m/s2加速下降的电梯里，它最多能挂上多重的物体？如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上40 kg的物体， 此刻电梯在做什么运动？加速度的大小为多少？ (取g＝10 m/s2)．[解析] 由题意知，弹簧测力计最大拉力FT＝mg＝540 N． 设以a＝1 m/s2加速下降时，所挂重物为m′． 则m′g－FT＝m′a 解得：m′＝60 kg．
若最多挂m″＝40 kg，则电梯以加速度a′加速上升或减速下降 则：FT－m″g＝m″a′ 解得：a′＝3．5 m/s2．
[答案] 60 kg 加速上升或减速下降 3．5 m/s2
考查点：牛顿运动定律综合应用
4．(人教必修1P91T4改编)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重．一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下．落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下．已知座舱开始下落时的高度为76 m，当落到离地面28 m的位置时开始制动，座舱均匀减速． (1)若座舱中某人用手托着重50 N的铅球，当座舱落到离地面50 m的位置时，铅球对手的压力是多大？
(2)当座舱落到离地面15 m的位置时，铅球对手的压力是多大？
【导学号：84370126】
[解析] (1)离地50 m时，座舱自由下落，处于完全失重状态，铅球对手的压力为零．
(2)设开始制动时速度为v，制动加速度为a，由运动学方程，可得
②
v＝2gh1 v2＝2ah2
其中h1＝48 m，h2＝28 m 120
代入①②得：a＝7m/s2 又因FN－G＝ma
2① ②
G
a＝50 N＋85．7 N＝135．7 N． 所以FN＝G＋g·[答案](1)0 (2)135．7 N
(对应学生用书第48页)
1．对超重、失重的理解
超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)． 2．判断方法
(1)不管物体的加速度是不是竖直方向，只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态．
(2)尽管不是整体有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象．
3．在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等． [题组通关]
1．如图3-3-2所示，在教室里某同学站在体重计上研究超重与失重．她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程．关于她的实验现象，下列说法中正确的是( )
对超重和失重的理解及应用