巧用超重与失重规律解题

巧用超重与失重规律解题

河南省新县高级中学　吴国富

　　当物体具有向上的加速度时，由牛顿第二定律知悬绳对悬挂物的拉力或支持面对被支持物的支持力，由牛顿第三定律知物体对悬绳拉力或对支持面的压力，如物体重力增加了一样，这种现象称之为超重。

 

　　当物体具有向下的加速度时，由牛顿第二定律得，由牛顿第三定律知物体对悬绳拉力或对支持面的压力，如物体重力减轻了一样，这种现象称之为失重。当时，物体对悬绳拉力或对支持面压力完全消失，如物体没有重力一样，这种现象称为完全失重。

 

　　从以上可看出，超重的实质是物体或物体的一部分具有向上的加速度，表现为物体对悬绳的拉力或对支持面的压力比重力大。失重的实质是物体或物体的一部分具有向下的加速度，表现为物体对悬绳的拉力或对支持面的压力比重力小。因此，物体是处于超重还是失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关，只取决与于物体加速度方向是向上还是向下；处于超、失重状态下的物体受到的重力并没有变化。

 

　　由于处于超、失重状态下物体对支持面的压力不再等于重力，因此依据重力的影响制作的测量仪器将失效，如天平、比重计、体重计、水银气压计等。液体对浸于其中的物体浮力公式在超重状态下是，在失重状态下是。

 

　　利用超、失重的规律，去定性和定量分析有关的物理问题，在很多情况下比直接应用牛顿运动定律分析要简单的多。现举例如下：

 

　　一、定性分析

 
　　例1　如图1所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体沿斜面下滑时，以下判断正确的有（　　）

　　A．当物体沿斜面匀速下滑时，对地面的压力等于

 

　　B．当物体沿斜面加速下滑时，对地面的压力小于

 

　　C．当物体沿斜面减速下滑时，对地面的压力大于

 

　　D．对地面的压力始终等于

 

　　解析：当沿斜面匀速下滑时，物体没有加速度，不失重也不超重，对地面的压力等于系统的重力。当物体沿斜面加速下滑时，把加速度分解后，整个系统在竖直方向上有向下的加速度，则系统处于失重状态，对地面压力小于系统重力。当物体沿斜面减速下滑时，系统在竖直方向上具有向上的加速度，处于超重状态，对地面的压力大于系统的重力．所以正确答案为A、B、C。

 

　　例2　如图2所示，在静止的电梯里放一桶水，将一个用弹簧固定的软木塞浸泡在水中（），当电梯以加速度加速下降时，有（　　）

　　A．弹簧的伸长量将比静止时减小

 

　　B．弹簧的伸长量将比静止时增长

 

　　C．弹簧的伸长量与静止时相等

 

　　D．弹簧的伸长量为零

 

　　解析：平衡时木塞受浮力为，而电梯以加速度加速下降时浮力为，即浮力减小了。假设弹簧长度不变，则木塞加速度，则木塞必相对水向下运动，由此可知弹簧伸长量必减小，所以选项A正确。

 

　　二、定量计算

 

　　例3　如图3所示，斜面C的质量为，倾角，物体A、B的质量分别为、，当A以加速度沿斜面向下加速运动时，斜面保持静止，求斜面对支持面的压力多大？（）

　　解析：A有竖直向下的加速度，失重，B有竖直向上的加速度，超重，所以整体失重

 

　　则斜面对支持面的压力为。

2009-11-19  人教网

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