【巧用“失重和超重”定性分析问题】超重失重

  当物体在竖直方向上有加速度的时候,由牛顿第二定律可知,物体对水平支持物的压力或对悬绳的拉力,将小于或大于物体的重力,这就是失重或超重现象。当物体具有向下的加速度(或有向下的加重度分量)时,物体就处于失重状态,当物体有向上的加重度(或有向上的加速度分量)时,物体就处于超重状态。利用失重和超重的规律,去定性分析判断有关的题目,在很多情况下比直接应用牛顿第二定律分析要简单很多。�
  例1 如图1所示,斜面体M始终处于静止状态,当物体m沿斜面下滑时有( )�
  A.匀速下滑时,M对地面压力等于(M+m)g。�
  B.加速下滑时,M对地面压力小于(M+m)g。�
  C.减速下滑时,M对地面压力大于(M+m)g。�
  D.M对地面压力始终等于(M+m)g。�
  解析 对m和M组成的系统,当m匀速下滑时,系统竖直方向没有加速度分量,所以不失重也不超重,对地面压力等于系统的重力。当m加速度下滑时,由于m在竖直方向上有向下的加速度分量。处于失重状态,对地面压力小于系统重力,当m减速下滑时,由于m在竖直方向上具有向上的加速度分量,处于超重状态,对地面的压力大于系统的重力。所以该题的正确答案是A、B、C。�
  答案:ABC。�
  评析 利用失重和超重规律分析问题,不要仅局限于单个物体并且是加速度沿竖直方向的情况,对物体系、对倾斜方向的加速运动,也可利用“失重”和“超重”的知识来分析判断。�
  例2 如图2所示,台秤上放一装满水的杯子,杯底粘连一细线,细线上端一木球浮在水中,若细线突然断开,试分析在木球上浮的过程中,台秤的示数将如何变化?(不计水的阻力)�
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  解析 取杯子、水和球整体为研究对象,在球加速上升的过程中,整个系统的重心向下运动(因为有同体积的“水球”向下运动),且具有向下的加速度,所以处于失重状态,台秤的示数将减小。�
  说明 该题的分析也可用“隔离法”,分别讨论木球和同体积的“水球”的超重和失重情况,最后确定台称的示数变化情况。�
  例3 右图中A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点。当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳拉力F的大小为( )�
  A.F=mg。�
  B.mg(M+m)g。�
  解析 铁片由静止被吸引上升,必为加速上升。对A、B、C系统,当铁片B加速上升时,系统整体的重心加速上移,系统处于超重状态,故轻绳拉力F将大于系统总重力。选项D正确。�
  答案:D。�
  评析 类似的不少问题,若直接用牛顿第二定律分析判断,分析过程很繁琐,而用超重和失重的知识分析,思路却很简捷。所以从定性或半定量分析问题的角度,它有事半功倍之效。
  
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