二、说明:
1.不论超重、失重或完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变.
2.物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而在于物体的加速度方向,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.
3.当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g的加速度效果,不再有其他效果.
例题1.(多选)2016年10月17日我国的“神舟十一号”载人飞船载着我国两名宇航员顺利发射升空.两名宇航员在随飞船升空时要经受严峻的超重考验,而在完成太空任务后返回地球的过程中,既要承受超重的考验.又要承受失重的考验.下列说法中正确的是( )
A.当“神舟十一号”加速上升时,宇航员处于超重状态
B.“神舟十一号”在返回地球的减速过程中,宇航员处于失重状态
C.“神舟十一号”加速上升的加速度逐渐减小时,宇航员对座椅的压力小于宇航员的重力
D.“神舟十一号”落地前减速下落时,宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力
【解析】当宇航员的加速度向下时,宇航员处于失重状态,当宇航员的加速度向上时,宇航员处于超重状态,当宇航员加速上升或减速下降时,宇航员处于超重状态,故选项A正确;“神舟十一号”在返回地球的减速过程中,宇航员处于超重状态,故选项B错误;“神舟十一号”加速上升的加速度逐渐减小时,加速度方向始终向上,宇航员处于超重状态,宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力,故选项C错误;“神舟十一号”在落地前减速下落时,加速度方向向上,宇航员处于超重状态,宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力,故选项D正确.
【答案】AD
例题2.为了让乘客乘车更为舒适,某探究小组设计了一种新的交通工具,乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整,使座椅始终保持水平,如图所示.当此车加速上坡时,乘客( )
A.处于失重状态
B.处于超重状态
C.受到向后的摩擦力作用
D.所受力的合力沿斜面向下
【解析】当此车加速上坡时,整体的加速度沿斜面向上,乘客具有竖直向上的分加速度,所以乘客处于超重状态,故A错误,B正确;对乘客进行受力分析,乘客受重力、支持力,乘客加速度沿斜面向上,而静摩擦力必沿水平方向,乘客有水平向右的分加速度,所以受到向前(水平向右)的摩擦力作用,故C错误;由于乘客加速度沿斜面向上,根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向上,故D错误.
【答案】B
[思路点拨] 解此题关键有两点:
(1)找出C移开前各物体的受力特点.
(2)C移开瞬间弹簧弹力没有发生变化.
【解析】 移开木块C前,由平衡条件可知,弹簧弹力大小为3mg,地面对B的支持力大小为4mg,因移开木块C瞬时,弹簧压缩量不变,则弹簧弹力、弹性势能均不变,选项B、D错误;木块C移开瞬间,木块B所受重力、弹簧弹力不变,故地面对B的支持力也不变,由牛顿第三定律知,选项A错误;撤去木块C瞬间,对木块A由牛顿第二定律有3mg-mg=ma,解得a=2g,方向竖直向上,选项C正确.
【答案】 C
[方法技巧] “两关键”“四步骤”巧解瞬时性问题
(1)分析瞬时加速度的“两个关键”
①分析瞬时前、后的受力情况和运动状态.
②明确绳或杆类、弹簧或橡皮条类模型的特点.
(2)“四个步骤”
第一步:分析原来物体的受力情况.
第二步:分析物体在突变时的受力情况.
第三步:由牛顿第二定律列方程.
第四步:求出瞬时加速度,并讨论其合理性.
故小物块从A到B所用时间为t=t1+t2=1.3s.
(2)由于传送带速度可以任意调节,则当小物块从A到B一直做匀加速直线运动时,到达B点的速度最大.由牛顿第二定律及运动学公式有v-v=2a1L,
解得vB=8m/s.
小物块从A到B一直做匀减速直线运动,到达B点的速度最小,由牛顿第二定律有
mgsin30°+μmgcos30°=ma2,
解得a2=12.5m/s2.
由运动学公式可知vB′2=v-2a2L,
解得vB′=2m/s.
即小物块到达B点的速度范围为
2m/s≤vB≤8m/s.
【答案】 (1)1.3s (2)2m/s≤vB≤8m/s
[规律总结] 传送带问题的解题思路
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