明创实教育29000001高三物理 专题：受力分析与牛顿运动定律 编写：郑忠文
产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a（向下加速运动或向上做减速运动）时，支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体的拉力）为F。由牛顿第二定律 mg－F＝ma，所以 F＝m（g－a）＜mg
由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F ′＜mg.
完全失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态，叫做完全失重状态.
产生完全失重现象的条件：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。
点评：（1）在地球表面附近，无论物体处于什么状态，其本身的重力G＝mg始终不变。超重时，物体所受的拉力（或支持力）与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重力；失重时，物体所受的拉力（或支持力）与重力的合力方向向下，测力计的示数小于物体的重力.可见，在失重、超重现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数（又称视重）发生了变化，好像物体的重量有所增大或减小。
（2）发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上的加速度。物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加速度为重力加速度时，处于完全失重状态.超重、失重与物体的运动方向无关。 3．应用例析
【例10】质量为m的人站在升降机里，如果升降机运动时加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力F=mg+ma，则可能的情况是 （ ） A.升降机以加速度a向下加速运动 B .升降机以加速度a向上加速运动 C.在向上运动中，以加速度a制动 D .在向下运动中，以加速度a制动
【例11】下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是 A．用天平测量物体的质量 B．用弹簧秤测物体的重力 C ．用温度计测舱内的温度 D．用水银气压计测舱内气体的压强
五、针对训练：
1．如图所示，质量为M的框架放在水平地面上，一轻弹簧上端固定一个质量为m的小
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球，小球上下振动时，框架始终没有跳起。当框架对地面压力为零瞬间，小球的加速度大小为
A.g
B.
M?m g mM?mg mC.0 D.
2．如图所示，A、B两小球分别连在弹簧两端，B端用细线固定在倾角为30°的光滑斜面上，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为 A．都等于
gg B．和0 22C．
MA?MBgM?MBg?和0 D．0和A?
MB2MB23．.如图，质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，振动过程中A、B之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于 A．0 C．（
B．kｘ D．（
m）kｘ Mm）kｘ
M?m4．质量为 m的物块B与地面的动摩擦因数为μ，A的质量为2 m与地面间的摩擦不计。在已知水平推力F的作用下，A、B做匀加速直线运动，A对B的作用力为____________。
5．质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？
（1）升降机匀速上升
（2）升降机以4 m/s2的加速度上升 （3）升降机以5 m/s2的加速度下降 （4）升降机以重力加速度g加速下降 （5）以加速度a=12 m/s2加速下降 6． A的质量m1=4 m，B的质量m2=m，斜面固定在水平地面上。开始时将B按在地面上不动，然后放手，让A沿斜面下滑而B上升。A与斜面无摩擦，如图，设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了。求B上升的最大高度H。
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7．质量为200 kg的物体，置于升降机内的台秤上，从静止开始上升。运动过程中台秤的示数F与时间t的关系如图所示，求升降机在7s钟内上升的高度（取g＝10 m/s2）
8．空间探测器从某一星球表面竖直升空。已知探测器质量为1500Kg，发动机推动力为恒力。探测器升空后发动机因故障突然关闭，图6是探测器从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图线，则由图象可判断该探测器在星球表面达到的最大高度Hm为多少m？发动机的推动力F为多少N？
参考答案：
1．D 2．D 3．D 4．N=
1（F+2μmg） 35．以人为研究对象，受重力和体重计的支持力F的作用，由牛顿第三定律知，人受到支持力跟人对体重计的压力大小相等，所以体重计的读数即为支持力的大小. （1）匀速上升时，a=0，所以F-mg=0即F=mg=600 N
（2）加速上升时，a向上，取向上为正方向，则根据牛顿第二定律：F-mg=ma 所以F=mg+ma=m（g+a）=840 N
（3）加速下降时，a向下，取向下为正方向，根据牛顿第二定律：mg-F=ma 所以F=mg-ma=m（g-a）=300 N
（4）以a=g加速下降时，取向下为正，根据牛顿第二定律：mg-F=mg 故F=0，即完全失重
（5）以a=12 m/s2 加速下降，以向下为正，根据牛顿第二定律：F=mg-ma F=mg-ma=m（g-a）=-120 N负号表示人已离开体重计，故此时体重计示数为0. 6．H=1.2 s
7．解析：在０～2s这段时间内台秤示数为3000Ｎ，即超重1000N，这时向上的加速度
a1?
F1?Mg?5m/s2；在2～5s这段时间内台秤的示数为2000 N，等于物体的重力，说M8
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明物体做匀速运动；在5～7s这段时间内，台秤的示数为F3＝1000 N，比物重小1000N，即失重，这时物体做匀减速上升运动，向下的加速度a2?Mg?F3?5m/s2。画出这三段时M间内的v - t图线如图所示，v - t图线所围成的面积值即表示上升的高度，由图知上升高度为：h＝50 m.
8．Hm=480m F= 11250 N
教学后记
整体法与隔离法，临界问题是牛顿运动定律应用的重点也是难点，高考也经常出现，引导学生正确理解掌握这些方法是关键，也为后面的复习打下基础。
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