2012屆高三物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：第三章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》專題五 牛頓第三定律 超重失重
【考點(diǎn)透析】
一、本專題考點(diǎn)：牛頓第三定律是高考Ⅱ類要求；超重、失重是高考的Ⅰ類要求．
二、理解和掌握內(nèi)容
1．牛頓第三定律：兩物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上．物體與物體之間的作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，同種性質(zhì)，分別作用在兩個(gè)物體上．
作用力反作用力與一對平衡力的異同點(diǎn)：共同特征：它們均大小相等，方向相反，作用在同一直線上．區(qū)別：①作用力與反作用力一定是同種性質(zhì)，分別作用在兩個(gè)物體上．而平衡的兩力不一定同種性質(zhì)，作用在一個(gè)物體上． ②作用力與反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失，而平衡的兩力，一力撤掉另一力可繼續(xù)維持．
2．超重、失重：在平衡狀態(tài)，物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸線的拉力）大小等于物體的重力．
當(dāng)物體以加速度a向上加速（或向下減速）時(shí)，物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸線的拉力）大于物體的重力，這種現(xiàn)象叫超重．（比重力大ma）．
當(dāng)物體以加速度a向下加速（或向上減速）時(shí)，物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸線的拉力）小于物體的重力，這種現(xiàn)象叫失重．（比重力小ma）．
當(dāng)物體以加速度a = g ①向下加速②繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)（此時(shí)g僅表示衛(wèi)星軌道高度處的重力加速度）時(shí)，物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸線的拉力）為0，這種現(xiàn)象叫完全失重．
3．難點(diǎn)釋疑：在人造地球衛(wèi)星中，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．人不再受萬有引力了 B．人的重力消失了
C．人的重力減小了
D．天平、彈簧稱、水銀溫度計(jì)、水銀氣壓計(jì)、鐘表均無法正常使用
答案：A、B、C、D．
注意：超重不是重力增加；失重不是重力減��；完全失重也不是重力不存在了．重力來自萬有引力，故在發(fā)生超、失重時(shí)，人受到的引力、重力均不變，只是由于重力產(chǎn)生的現(xiàn)象改變了．在人造衛(wèi)星中，物體完全失重，應(yīng)用重力效果的天平、單擺、水銀氣壓計(jì)均無法正常使用，但水銀溫度計(jì)是依據(jù)熱漲冷縮原理制成的，故仍能使用．彈簧稱，不能測物體的重力，但還可以測拉力．
【例題精析】
例1 如圖3－44所示，用繩豎直懸掛的小球下端與一靜止的斜面接觸，則以下說法正確的是：
A．小球可能只受兩個(gè)力作用．
B．小球可能受三個(gè)力作用．
C．小球可能受四個(gè)力作用．
D．繩對球的拉力和球?qū)�繩拉力等大反向，作用效果抵消，故小球受力平衡．
解析：本題的關(guān)鍵是清楚各種力產(chǎn)生的機(jī)理和作用力反作用力與一對平衡力的區(qū)別．小球與斜面接觸但不一定有彈力，無彈力即無摩擦力，故小球可能只受兩個(gè)力：重力和繩的拉力，故答案A正確．若斜面對球有彈力則一定有摩擦力，物體將受四個(gè)力，故答案C亦正確，答案B錯(cuò)誤．由于D選項(xiàng)中的兩力為作用力、反作用力，它們作用在兩個(gè)物體上，談不上抵消，故錯(cuò)誤． 答案：A、C．
思考與拓寬：大家思考在上述可能情況存在的前提下，斜面與地面之間的摩擦力又是什么情況？
例2：如圖3－45所示，彈簧秤放于光滑水平桌面．外殼及鐵環(huán)質(zhì)量為M，彈簧及掛鉤質(zhì)量不計(jì)．水平力F1作用在彈簧稱外殼的鐵環(huán)上，水平力F2作用在彈簧掛鉤上，在兩力作用下彈簧秤以加速度a向F2方向加速運(yùn)動(dòng)，則彈簧稱的示數(shù)為：
A．F1 B．F2 C．（F1＋F2）/2 D．F1+ma
分析與解答：彈簧稱的示數(shù)既為彈簧的彈力，而彈簧的彈力和F2為作用與反作用力，故彈簧稱的示數(shù)既為F2，選項(xiàng)B正確．另外彈簧的彈力作用在殼上，分析殼受力可知：F2－F1＝ma，F(xiàn)2＝F1＋ma，故選項(xiàng)D亦正確． 答案：B、D．
思考與拓寬：彈簧秤放于粗糙水平桌面上，上述兩個(gè)力未將彈簧秤拉動(dòng)，則彈簧秤的示數(shù)又如何分析？
【能力提升】
Ⅰ 知識(shí)與技能
1．一物體靜止在桌面上，則（ ）
A．桌面對物體的支持力和物體的重力為一對平衡力
B．桌面對物體的支持力和物體的重力為作用反作用力
C．物體對桌面的支持力就是物體的重力．
D．物體對桌面的壓力和桌面對物體的壓力是一對平衡力[來
2．人走路時(shí)人與地面之間的作用與反作用力有（ ）
A．一對 B．兩對 C．三對 D．四對
3．如圖3－46所示，一個(gè)質(zhì)量為m的人通過定滑輪向上提起重物，它最多能提起多重的物體：
A．2mg B．mg Ｃ．ｍg/2 D．無法確定，與人力氣有關(guān)．
4．關(guān)于超重、失重的說法正確的是（ ）
A．超重是物體重力增加了
B．失重既是物體重力減小了
C．完全失重狀態(tài)的物體不受重力了
D．不論超重、失重，物體的重力均不變
5．甲乙兩隊(duì)進(jìn)行拔河比賽，甲隊(duì)獲勝．若不計(jì)繩子重力，則
A．繩子對甲隊(duì)的拉力大于繩子對乙隊(duì)的拉力
B．地面對甲隊(duì)的最大靜摩擦力小于地面對乙隊(duì)的最大靜摩擦力
C．地面對甲乙兩隊(duì)的靜摩擦力大小相等方向相反
D．繩子對甲隊(duì)的拉力大小等于繩子對乙隊(duì)的拉力大小
6．如果兩力彼此平衡則它們：
A．必是作用反作用力
B．必不是作用反作用力
C．必是同性質(zhì)的力
D．可以是作用反作用力，也可以不是
Ⅱ 能力與素質(zhì)
7．吊在天花板上的電扇重力為G，通電運(yùn)轉(zhuǎn)后吊桿對電扇的拉力大小為T，則
A．T＝G B．T>G C．T8．在以加速度a勻加速上升的電梯中，有一質(zhì)量為m的人，則（ ）
A．此人對地球的吸引力大小為m(g+a)．
B．此人對電梯的壓力大小為m(g+a)．
C．此人受重力大小為m(g+a)．
D．此人示重大小為mg．
9．某人在以2．5m/s2加速下降的電梯中最多舉起80kg的物體，則它在地面上最多能舉起多少千克的物體？若此人在某電梯中最多舉起40kg的物體，則此電梯的加速度多大？
10．在失重的條件下，會(huì)生產(chǎn)出地面上難以生產(chǎn)的一系列產(chǎn)品．例如形狀呈絕對球形的軸承滾珠，長幾百米的玻璃纖維絲等．用下面的方法，可以模擬一種無重力環(huán)境，以供科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)．飛行員將飛機(jī)提升到高空后，讓其自由下落，可以獲得25s之久的零重力狀態(tài)．實(shí)驗(yàn)時(shí)飛機(jī)離地面的高度不得低于500m，科學(xué)家最大承受兩倍重力的超重狀態(tài)，則飛機(jī)的飛行高度至少為多少？
【拓展研究】
酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心利用“長征”系列火箭分別于1999年11月20日、2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日，成功的將我國自行研制的“神州號(hào)”系列航天飛船送入太空．飛船在軌飛行期間進(jìn)行了多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，均圓滿完成預(yù)定任務(wù)并安全著陸在內(nèi)蒙古中部地區(qū)．這標(biāo)志著我國載人航天事業(yè)取得了重大成就，中國人太空之旅指日可待．
（1）“神州號(hào)”沒有搭載宇航員，但有一個(gè)模擬宇航員，其身材、體重均和真人相似．實(shí)驗(yàn)中利用儀器對其各部分受力情況進(jìn)行監(jiān)測，為以后將宇航員送入太空作準(zhǔn)備，請根據(jù)發(fā)射時(shí)飛船的運(yùn)動(dòng)情況給宇航員設(shè)計(jì)一個(gè)正確的姿勢（“立姿”、“座姿”、“蹲姿”、“半臥”、“臥姿”等）．
（2）在宇宙飛船上可以搭機(jī)作許多實(shí)驗(yàn)，若飛船實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的彈簧秤懸掛一物體，在地面上時(shí)彈簧秤示數(shù)為9.8N，當(dāng)飛船以8g加速度豎直向上運(yùn)動(dòng)到某高度時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為為83.3N，此時(shí)飛船離地面多高？
（3）當(dāng)?shù)孛嫔峡沼性旗F覆蓋時(shí)，用哪些電磁波能對飛船進(jìn)行遙感、遙測？
A．紅外波段電磁波 D．紫外波段電磁波 C．可見光波段電磁波 D．x射線
（4）“神州號(hào)”返回艙重約4噸，落地前由于降落傘的作用做速度為15m/s的勻速運(yùn)動(dòng)，為了減小著落時(shí)地面對返回艙的沖擊，實(shí)現(xiàn)軟著陸，5臺(tái)船載緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)在距離地面15m高處發(fā)動(dòng)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力多大？工作時(shí)間多長？
專題五：1．A 2．B 3．B 4．D 5．D 6．B 7．C 8．B 9．60Kg, 5m/s2 10．6750m
拓展研究答案：（1）仰臥(主要考慮超重時(shí)腦部失血的影響)（2）2649.6m （3）A （4）F=1.4×104N t=2s．


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