Question

【題目】在一次太空知識講座中，老師讓同學(xué)們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用彈簧測力計(jì)豎直懸掛一個(gè)重物，分別使重物處于靜止和勻速下降，再讓其加速下降．同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，重物在靜止和勻速下降時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)相同――就等于物體所受的重力；而加速下降時(shí)，卻看到彈簧測力計(jì)的示數(shù)明顯減小，好像物體的重力突然間減小了．

老師解釋說：“這在物理學(xué)上稱為失重現(xiàn)象，失重就是物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力小于物體實(shí)際所受重力的現(xiàn)象．如當(dāng)人們乘電梯加速下降時(shí)，人對電梯地面壓力就小于人受到的重力”．小勇在老師指導(dǎo)下到電梯內(nèi)做失重實(shí)驗(yàn)，如圖甲．他將一個(gè)體重秤放在電梯水平地面上，然后站上秤臺．如圖乙所示．在電梯向下運(yùn)動的過程中，他記錄下體重秤在不同時(shí)間段的示數(shù)及對應(yīng)的時(shí)間，描繪出了體重秤的示數(shù)隨時(shí)間t的變化圖象如圖丙所示．已知小勇的實(shí)際質(zhì)量為60kg．（g取10N/kg）

（1）求電梯靜止時(shí)，小勇對秤臺的壓力．

（2）若電梯在10s內(nèi)下降的距離為18m，求電梯這段運(yùn)動時(shí)間內(nèi)的平均速度．

（3）根據(jù)圖丙分析，小勇在哪段時(shí)間內(nèi)處于失重狀態(tài)？并求此時(shí)他對秤臺的壓力．

（4）若下降中體重秤示數(shù)為零，即說明他對體重秤壓力為零，我們稱這種現(xiàn)象為完全失重．如果物體所受合力的大小與物體質(zhì)量關(guān)系為F合=ma，其中a稱為加速度，單位為N/kg．請計(jì)算小勇完全失重時(shí)加速度a的大小．

Answer 1

【答案】（1）600N（2）1.8m/s（3）450N（4）10N/kg

【解析】（1）小勇對秤臺的壓力F=G=mg=60kg×10N/kg=600N；

（2）v=s/t=18m/10s=1.8m/s；

（3）已知小勇的實(shí)際質(zhì)量為60kg．由圖象可知，在0～t1 階段，小勇的質(zhì)量為45kg，此時(shí)處于失重狀態(tài)，失重并不是失去重量了，而是物體對支持物的壓力小于物體所受重力的現(xiàn)象，完全失重狀態(tài)并不是物體失去了重量，而是外界物體對物體的支持力為零，對秤臺的壓力等于其重力，F′=G′=m′g=45kg×10N/kg=450N；

（4）F合 =G-FN ，∵小勇完全失重，∴FN =0，

∴F合 =G=ma，a=G/m=600N/60kg=10N/kg