【生活体验】
1、超重生活体验:
(1)电梯匀速上升(或匀速下降时),我们感觉与站在地面时的状态一样。
(2)超重状态:电梯上升启动那一刻(或电梯下降停止那一刻),我们会感到脚很重(人对电梯地板的压力变大)。
(3)失重状态:电梯下降启动那一刻(或电梯上升停止那一刻),我们会感到脚很轻(人对电梯地板的压力变小)。
【原理分析】
(1)电梯匀速上升(或匀速下降时),人对电梯地板的压力等于人的重力G。
人受重力G和地板对人的支持力F
N的作用。因为人匀速,所以G和F
N的合力为零(即G和F
N是一对平衡力,它们大小相等、方向相反)。又因为地板对人的支持力F
N和人对地板的压力
是一对作用力与反作用力,它们大小相等(
=F
N)。所以:人对地板的压力等于G。
(2)超重状态:电梯上升启动那一刻(或电梯下降停止那一刻),我们会感到脚很重(人对电梯地板的压力变大)。这种状态称为超重。
人受重力G和地板对人的支持力F
N的作用。
①电梯上升启动那一刻,人加速向上运动(速度向上,加速度向上),由牛顿第二定律知,人受到的合力向上,因此F
N>G作用。所以人对地板的压力
=F
N>G。所以:人对地板的压力大于G。
②电梯下降停止那一刻,人向下减速运动(速度向下,加速度向上),由牛顿第二定律知,人受到的合力向上,因此F
N>G作用。所以人对地板的压力
=F
N>G。所以:人对地板的压力大于G。
(3)失重状态:电梯下降启动那一刻(或电梯上升停止那一刻),我们会感到脚很轻(人对电梯地板的压力变小)。这种状态称为失重。
人受重力G和地板对人的支持力F
N的作用。
①电梯下降启动那一刻,人加速向下运动(速度向下,加速度向下),由牛顿第二定律知,人受到的合力向下,因此F
N<G作用。所以人对地板的压力
=F
N<G。所以:人对地板的压力小于G。
②电梯上升停止那一刻,人向上减速运动(速度向上,加速度向下),由牛顿第二定律知,人受到的合力向下,因此F
N<G作用。所以人对地板的压力
=F
N<G。所以:人对地板的压力小于G。
(4)完全失重状态:脚对地板的压力为0。
【习题与拓展】
1、(双选)在一个空的易拉罐底部打一个小洞,往罐里注满水,水从小洞射出。罐子在做如下哪种运动过程中,水将不从洞中射出( )
A.匀速上升
B.匀速下降
C.自由下落
D.竖直上抛运动
答:CD
2、(双选)弹簧测力计挂在升降机的顶板上,下端挂一质量为2kg的物体。某时刻,发现弹簧测力计的示数终是16N(未超出弹性限度)。那么电梯的运动状态可能是( )
A、加速上升 B、减速上升
C、加速下降 D、减速下降
答:BC
3、游乐园中,游客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超重或失重的感觉。下列描述正确的是( )
A.当升降机加速上升时,游客是处在失重状态
B.当升降机减速下降时,游客是处在超重状态
C.当升降机减速上升时,游客是处在失重状态
D.当升降机加速下降时,游客是处在超重状态
答:B
4、下列实例中人处于失重状态的有( )
A.飞机起飞时飞机中的乘客
B.离开跳台后正在空中做动作的跳水运动员
C.下行电梯将要到达指定楼层时电梯中的乘客
D.匀速下降电梯里的乘客
答:B
5、(双选)如图所示,木箱顶端固定一竖直放置的弹簧,弹簧下方有一物块,木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。若在某段时间内,物块对箱底刚好无压力,则在此段时间内,木箱的运动状态可能为( )
A.加速下降
B.加速上升
C.物块处于失重状态
D.物块处于超重状态
答:AC
分析:木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力,此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态。物块对箱底刚好无压力时,重力、弹簧弹力不变,其合力竖直向下,所以系统的加速度向下,物块处于失重状态,可能加速下降,故A、C对。