第三章 牛頓運動定律
產生完全失重現象的條件:當物體豎直向下的加速度等于重力加速度時,就產生完全失重現象。
點評:(1)在地球表面附近,無論物體處于什么狀態,其本身的重力g=mg始終不變。超重時,物體所受的拉力(或支持力)與重力的合力方向向上,測力計的示數大于物體的重力;失重時,物體所受的拉力(或支持力)與重力的合力方向向下,測力計的示數小于物體的重力.可見,在失重、超重現象中,物體所受的重力始終不變,只是測力計的示數(又稱視重)發生了變化,好像物體的重量有所增大或減小。
(2)發生超重和失重現象,只決定于物體在豎直方向上的加速度。物體具有向上的加速度時,處于超重狀態;物體具有向下的加速度時,處于失重狀態;當物體豎直向下的加速度為重力加速度時,處于完全失重狀態.超重、失重與物體的運動方向無關。
3.應用例析
【例10】質量為m的人站在升降機里,如果升降機運動時加速度的絕對值為a,升降機底板對人的支持力f=mg+ma,則可能的情況是
a.升降機以加速度a向下加速運動
b.升降機以加速度a向上加速運動
c.在向上運動中,以加速度a制動
d.在向下運動中,以加速度a制動
解析:升降機對人的支持力f=mg+ma大于人所受的重力mg,故升降機處于超重狀態,具有向上的加速度。而a項中加速度向下,c項中加速度也向下,即處于失重狀態。故只有選項b、d正確。
【例11】下列四個實驗中,能在繞地球飛行的太空實驗艙中完成的是
a.用天平測量物體的質量
b.用彈簧秤測物體的重力
c.用溫度計測艙內的溫度
d.用水銀氣壓計測艙內氣體的壓強
解析:繞地球飛行的太空試驗艙處于完全失重狀態,處于其中的物體也處于完全失重狀態,物體對水平支持物沒有壓力,對懸掛物沒有拉力。
用天平測量物體質量時,利用的是物體和砝碼對盤的壓力產生的力矩,壓力為0時,力矩也為零,因此在太空實驗艙內不能完成。
同理,水銀氣壓計也不能測出艙內溫度。
物體處于失重狀態時,對懸掛物沒有拉力,因此彈簧秤不能測出物體的重力。
溫度計是利用了熱脹冷縮的性質,因此可以測出艙內溫度。故只有選項c正確。
五、針對訓練:
1.如圖所示,質量為m的框架放在水平地面上,一輕彈簧上端固定一個質量為m的小球,小球上下振動時,框架始終沒有跳起。當框架對地面壓力為零瞬間,小球的加速度大小為
a.g b. g
c.0 d. g
2.如圖所示,a、b兩小球分別連在彈簧兩端,b端用細線固定在傾角為30°的光滑斜面上,若不計彈簧質量,在線被剪斷瞬間,a、b兩球的加速度分別為
a.都等于 b. 和0
c. 和0 d.0和
3..如圖,質量為m的物體a放置在質量為m的物體b上,b與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡諧振動,振動過程中a、b之間無相對運動,設彈簧的勁度系數為k,當物體離開平衡位置的位移為x時,a、b間摩擦力的大小等于