1、1第六节 超重和失重第七节 力学单位学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象.2.会利用超重、失重知识解释一些实际现象.3.知道单位制、基本单位和导出单位的概念.明确国际单位制中力学的三个基本物理量及其单位.4.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法.一、超重、失重和完全失重1.超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象.2.失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象.3.完全失重现象：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失
2、重现象.二、力学单位1.单位制：由基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位体制.(1)基本单位是可以任意选定的.(2)导出单位是由定义方程式与比例系数确定的.2.国际单位制中的力学单位(1)基本单位长度单位米(m)、质量单位 千克(kg)和时间单位 秒(s).(2)常见的导出单位2速度的单位为米/秒(m/s)，加速度的单位为米/秒 2(m/s)2，力的单位为牛即千克米/秒2(1_N1_kgm/s 2).1.判断下列说法的正误.(1)超重就是物体受到的重力增加了.()(2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了.()(3)物体处于超重时，物体一定在上升.()(4)物体处于失重时，物体可能在上升
3、.()(5)物体做竖直上抛运动时，处于超重状态.()2.现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空.A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克(1)属于物理量的有_.(2)在国际单位制中，被选定的基本量有_.(3)在国际单位制中的基本单位有_，属于导出单位的有_.(均选填字母的代号)答案 (1)A、D、E、H、I (2)E、H、I (3)F、J B、C解析 (1)此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”.(2)此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，
4、故此空填“E、H、I”.(3)此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J” ，第二个空填“B、C”.一、超重和失重如图 1 所示，某人乘坐电梯正在向上运动.图 13(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？答案 (1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力.(2)减速运动时，因速度方
5、向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.41.视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重” ，大小等于弹簧测力计所受到的拉力或台秤所受到的压力.当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了.2.超重、失重的比较特征状态 加速度 视重( F) 与重力关系 运动情况 受力示意图平衡 a0 F mg静止或匀速直线运动超重 向上由 F mg ma 得F m(g a)mg向上加速或向下减速失重 向下由 mg F ma 得F m(g a)35 km/h，所以运动员的速度较大.7国际单位制1.组成：国际单位制是由 7 个基本单位、2
6、 个辅助单位和 19 个具有专门名称的导出单位组成.2.国际单位制中选定长度( l)、质量( m)、时间( t)、电流( I)、热力学温度( T)、发光强度( I)、物质的量( n)七个量为基本量.3.力学单位(1)基本单位Error!(2)导出单位：Error!例 3 (多选)关于国际单位制，下列说法中正确的是( )A.在力学单位制中，若采用 cm、g、s 作为基本单位，力的单位是牛(N)B.在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位的基本单位C.各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位D.千克米/秒 2、米/秒都属于力的国际单位答案
7、CD例 4 在解一道计算题时(由字母表达结果的计算题)一个同学解得位移 s (t1 t2)，用F2m单位制的方法检查，这个结果( )A.可能是正确的B.一定是错误的C.如果用国际单位制，结果可能正确D.用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确答案 B解析 可以将右边的力 F、时间 t 和质量 m 的单位代入公式看得到的单位是否和位移 s 的单位一致；还可以根据 F ma， a ， v ，将公式的物理量全部换算成基本量的单位，就容vt st易判断了.在 s (t1 t2)式中，左边单位是长度单位，而右边的单位推知是速度单位，所F2m以结果一定是错误的，单位制选用不同，不会影响结果的
8、准确性，故 A、C、D 错，B 对.8单位制的应用1.单位制可以简化计算过程计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算更简便.2.推导物理量的单位：根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位.3.单位制可检查物理量关系式的正误根据物理量的单位，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的.1.(超重和失重问题的分析)如图 6 所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v t 图象，则( )
9、图 6A.物体在 02 s 处于失重状态B.物体在 28 s 处于超重状态C.物体在 810 s 处于失重状态D.由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态答案 C解析 从加速度的角度判断，由题意知 02 s 物体的加速度方向竖直向上，则物体处于超重状态；28 s 物体的加速度为零，物体处于平衡状态；810 s 物体的加速度方向竖直向下，则物体处于失重状态，故 C 正确.2.(单位制的应用)雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即 f kSv2，则比例系数 k 的单位是( )A.kg/m4 B.kg/m3C.kg/m2 D.kg/
10、m答案 B解析 将 f kSv2变形得 k ，采用国际单位制，式中 f 的单位为 N，即 kgm/s2， S 的fSv29单位为 m2，速度的二次方的单位可写为(m/s) 2.将这些单位代入上式得 ，即比例系数 k 的kgm3单位是 kg/m3，B 正确.3.(对单位制的理解)(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是( )A.kg、m/s、N 是导出单位B.kg、m、s 是基本单位C.在国际单位制中，质量的单位可以是 kg，也可以是 gD.只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是 F ma答案 BD解析 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的，力学中的基本单位只有三个，即 kg、
11、m、s，其他单位都是由这三个基本单位推导出来的，如“牛顿”(N)是导出单位，即1 N1 kgm/s2(F ma)，所以 A 项错误，B 项正确.在国际单位制中，质量的单位只能是kg，C 项错误.在牛顿第二定律的表达式中， F ma(k1)只有在所有物理量都采用国际单位制时才能成立，D 项正确.4.(超重、失重和完全失重的有关计算)质量是 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，如图 7所示.重力加速度 g 取 10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数(单位符号用N 来表达).图 7(1)匀速上升；(2)以 4 m/s2的加速度加速上升；(3)以 5 m/s2的加速度加速下降.答
12、案 (1)600 N (2)840 N (3)300 N解析 (1)匀速上升时：由平衡条件得： FN1 mg600 N，由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为 600 N，即体重计示数为 600 N.(2)加速上升时，由牛顿第二定律得：FN2 mg ma2，FN2 mg ma2840 N由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为 840 N，即体重计示数为 840 N.(3)加速下降时，由牛顿第二定律得：10mg FN3 ma3，FN3 mg ma3300 N，由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为 300 N，即体重计示数为 300 N.一、选择题考点一 超重和失重1.关于超重和失重，下列说法正确的是
13、( )A.物体处于失重状态时，物体一定在下降B.物体处于超重状态时，物体可能在上升C.物体处于完全失重状态时，地球对它的引力就消失了D.物体处于完全失重状态时，它所受到的合外力为零答案 B解析 物体处于超重状态时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速；物体处于失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，A 错误，B 正确；物体处于完全失重状态时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D 错误.2.下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱(完全失重)中完成的是( )A.用天平测量物体的质量B.用弹簧秤测物体的重力C.用温度
14、计测舱内的温度D.用水银气压计测舱内气体的压强答案 C解析 在完全失重状态下，与重力有关的所有现象都要消失.所以只有 C 项正确.3.下列关于超重和失重的说法正确的是( )A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态答案 B解析 从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上.A、C、D 中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有 B 中的运动员处于失重状态.114
15、.一质量为 m 的人站在电梯中，电梯减速上升，加速度大小为 g， g 为重力加速度.人对电13梯底部的压力为( )A. mg B.2mg C.mg D. mg23 43答案 A解析 由于电梯减速上升，故加速度向下，对人受力分析，受到重力 mg、地板支持力 FN，由牛顿第二定律： mg FN ma，即： mg FN mg，解得： FN mg，根据牛顿第三定律，则13 23人对电梯底部的压力为 mg，A 正确.235.如图 1 所示， A、 B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是( )图 1A.在上升和下降过程中 A 对 B 的压力一定为零B.上升过程中 A 对
16、 B 的压力大于 A 物体受到的重力C.下降过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力D.在上升和下降过程中 A 对 B 的压力等于 A 物体受到的重力答案 A解析 由于空气阻力不计，两物体只受重力作用，处于完全失重状态， A 对 B 的压力在上升和下降阶段都为零.6.放在电梯地板上的一个木箱，被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态，如图 2 所示，后发现木箱突然被弹簧拉动，据此可判断出电梯的运动情况是( )图 2A.匀速上升 B.加速上升C.减速上升 D.减速下降答案 C解析 木箱静止时的受力情况如图所示12则支持力 FN mg，静摩擦力 f F.若木箱突然被弹簧拉动，说明最大静
17、摩擦力减小，则压力减小，即木箱所受支持力 FN减小，所以竖直方向 mgFN，物体处于失重状态，则电梯可能加速下降，也可能减速上升，C 正确.7.某同学站在装有力传感器的轻板上做下蹲起立的动作.如图 3 所示为记录的力随时间变化的图线，由图线可以得到以下信息正确的是( )图 3A.下蹲过程中人处于失重状态B.起立过程中人处于超重状态C.该同学做了两次下蹲起立的动作D.该同学做了四次下蹲起立的动作答案 C解析 人下蹲过程中，先是加速下降(失重)，到达一个最大速度后再减速下降(超重)，故下蹲对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了两次下蹲起立的动作，故 C 正确，A、B、D
18、错误.考点二 单位制8.下列各组属于国际单位制的基本单位的是( )A.质量、长度、时间 B.力、时间、位移C.千克、米、秒 D.牛顿、克、米答案 C解析 A、B 选项中所给的都是物理量，不是物理单位，故 A、B 错误.千克、米、秒分别为质量、长度、时间三个基本量的单位，C 正确.D 项中牛顿是导出单位，克不属于国际单位制中的基本单位，D 错误.【考点】力学单位制【题点】对单位制的理解139.关于物理量和物理量的单位，下列说法中正确的是( )A.在力学范围内，国际单位制规定长度、质量、力为三个基本量B.后人为了纪念牛顿，把“牛顿”作为力学中的基本单位C.1 N1 kgms 2D.“秒” “克”
19、“摄氏度”都属于国际单位制的单位答案 C解析 力学中的三个基本量为长度、质量、时间，A 错误；“牛顿”是为了纪念牛顿而作为力的单位，但不是基本单位，B 错误；根据“牛顿”的定义，1 N1 kgms 2 ，C 正确；“克” “摄氏度”不是国际单位制中的单位，D 错误.【考点】力学单位制【题点】对单位制的理解10.一物体在 2 N 的外力作用下，产生 10 cm/s2的加速度，求该物体的质量.下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是( )A.m kg0.2 kgFa 210B.m 20 20 kgFa 2 N0.1 m/s2 kgm/s2m/s2C.m 20 kgFa 20.1D.
20、m kg20 kgFa 20.1答案 D解析 带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确，也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示，计算所得结果的单位就是国际单位，这样在统一已知量的单位后，就不必再一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可.在备选的四个选项中 A、C 均错误，B 项解题过程正确，但不简洁，只有 D 项单位运用正确，且简洁而又规范.11.(多选)用国际单位制验证下列表达式，可能正确的是( )A.s at(s 为位移、 a 为加速度、 t 为时间)B.a g (a 为加速度、 为动摩擦因数、 g 为重力加速度)C.F m (F 为作用力、 m 为质量、 v
21、为速度、 R 为半径)vRD.v (v 为速度、 R 为半径、 g 为重力加速度)gR答案 BD解析 s 为位移，国际单位是 m， a 为加速度，国际单位是 m/s2， t 为时间，国际单位是 s，所以 at 的国际单位是 m/s，所以 s at 是错误的，A 错误； a 为加速度，国际单位是m/s2， 为动摩擦因数，无单位， g 为重力加速度，国际单位是 m/s2，所以 a g 可能正14确，B 正确； F 为作用力，国际单位是 N， m 为质量，国际单位是 kg， v 为速度，国际单位是m/s， R 为半径，国际单位是 m.1 N1 kgm/s 2，所以 F m 是错误的，C 错误； v
22、为速度，vR国际单位是 m/s， g 为重力加速度，国际单位是 m/s2， R 为半径，国际单位是 m， 的国际gR单位是 m/s，所以 v 可能正确，D 正确.gR二、非选择题12.(单位制)物理公式在确定物理量数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系，下列给出的关系式中， L 是长度， v 是速度， m 是质量， g 是重力加速度，这些量都用国际单位制中的单位，试判断下列表达式的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称.(1) 的单位为_，物理量名称为_.Lg(2) 的单位为_，物理量名称为_.v2L(3) 的单位为_，物理量名称为_.mv2L答案 (1)s 时间 (2)m/s 2 加速度
23、 (3)kgm/s 2(或 N) 力解析 (1) 的相应单位是 s，是时间的单位.Lg mm/s2(2) 的相应单位是 m/s 2，是加速度的单位.v2L m/s2m(3) 的相应单位是 kgm/s 2N，是力的单位 .mv2L kgm/s2m13.(超重和失重问题的计算)小明用台秤研究人在升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得其体重为 500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从 t0 时由静止开始运动到 t11 s 时停止，得到台秤的示数 F 随时间 t 变化的图象如图 4 所示， g 到 10 m/s2.求：图 4(1)小明在 02 s 内加速度 a1的大小，并判断在这段时间
24、内他处于超重还是失重状态；(2)在 1011 s 内，台秤的示数 F3；(3)小明运动的总位移 s.答案 (1)1 m/s 2 失重 (2)600 N (3)19 m解析 (1)由图象可知，在 02 s 内，台秤对小明的支持力 F1450 N15由牛顿第二定律有 mg F1 ma1，解得 a11 m/s 2加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态(2)设在 1011 s 内小明的加速度大小为 a3，时间为 t3,02 s 的时间为 t1，则a1t1 a3t3，解得 a32 m/s 2由牛顿第二定律有 F3 mg ma3解得 F3600 N(3)02 s 内位移 s1 a1t122 m12210 s 内位移 s2 a1t1t216 m1011 s 内位移 s3 a3t321 m12小明运动的总位移 s s1 s2 s319 m.
