2012届高三物理一轮复习学案：第三章《牛顿运动定律》专题五 牛顿第三定律 超重失重
【考点透析】
一、本专题考点：牛顿第三定律是高考Ⅱ类要求；超重、失重是高考的Ⅰ类要求．
二、理解和掌握内容
1．牛顿第三定律：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上．物体与物体之间的作用力与反作用力总是同时产生，同时消失，同种性质，分别作用在两个物体上．
作用力反作用力与一对平衡力的异同点：共同特征：它们均大小相等，方向相反，作用在同一直线上．区别：①作用力与反作用力一定是同种性质，分别作用在两个物体上．而平衡的两力不一定同种性质，作用在一个物体上． ②作用力与反作用力总是同时产生，同时消失，而平衡的两力，一力撤掉另一力可继续维持．
2．超重、失重：在平衡状态，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）大小等于物体的重力．
当物体以加速度a向上加速（或向下减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）大于物体的重力，这种现象叫超重．（比重力大ma）．
当物体以加速度a向下加速（或向上减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）小于物体的重力，这种现象叫失重．（比重力小ma）．
当物体以加速度a = g ①向下加速②绕地球作匀速圆周运动（此时g仅表示卫星轨道高度处的重力加速度）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）为0，这种现象叫完全失重．
3．难点释疑：在人造地球卫星中，下列说法错误的是（ ）
A．人不再受万有引力了 B．人的重力消失了
C．人的重力减小了
D．天平、弹簧称、水银温度计、水银气压计、钟表均无法正常使用
答案：A、B、C、D．
注意：超重不是重力增加；失重不是重力减小；完全失重也不是重力不存在了．重力来自万有引力，故在发生超、失重时，人受到的引力、重力均不变，只是由于重力产生的现象改变了．在人造卫星中，物体完全失重，应用重力效果的天平、单摆、水银气压计均无法正常使用，但水银温度计是依据热涨冷缩原理制成的，故仍能使用．弹簧称，不能测物体的重力，但还可以测拉力．
【例题精析】
例1 如图3－44所示，用绳竖直悬挂的小球下端与一静止的斜面接触，则以下说法正确的是：
A．小球可能只受两个力作用．
B．小球可能受三个力作用．
C．小球可能受四个力作用．
D．绳对球的拉力和球对绳拉力等大反向，作用效果抵消，故小球受力平衡．
解析：本题的关键是清楚各种力产生的机理和作用力反作用力与一对平衡力的区别．小球与斜面接触但不一定有弹力，无弹力即无摩擦力，故小球可能只受两个力：重力和绳的拉力，故答案A正确．若斜面对球有弹力则一定有摩擦力，物体将受四个力，故答案C亦正确，答案B错误．由于D选项中的两力为作用力、反作用力，它们作用在两个物体上，谈不上抵消，故错误． 答案：A、C．
思考与拓宽：大家思考在上述可能情况存在的前提下，斜面与地面之间的摩擦力又是什么情况？
例2：如图3－45所示，弹簧秤放于光滑水平桌面．外壳及铁环质量为M，弹簧及挂钩质量不计．水平力F1作用在弹簧称外壳的铁环上，水平力F2作用在弹簧挂钩上，在两力作用下弹簧秤以加速度a向F2方向加速运动，则弹簧称的示数为：
A．F1 B．F2 C．（F1＋F2）/2 D．F1+ma
分析与解答：弹簧称的示数既为弹簧的弹力，而弹簧的弹力和F2为作用与反作用力，故弹簧称的示数既为F2，选项B正确．另外弹簧的弹力作用在壳上，分析壳受力可知：F2－F1＝ma，F2＝F1＋ma，故选项D亦正确． 答案：B、D．
思考与拓宽：弹簧秤放于粗糙水平桌面上，上述两个力未将弹簧秤拉动，则弹簧秤的示数又如何分析？
【能力提升】
Ⅰ 知识与技能
1．一物体静止在桌面上，则（ ）
A．桌面对物体的支持力和物体的重力为一对平衡力
B．桌面对物体的支持力和物体的重力为作用反作用力
C．物体对桌面的支持力就是物体的重力．
D．物体对桌面的压力和桌面对物体的压力是一对平衡力[来
2．人走路时人与地面之间的作用与反作用力有（ ）
A．一对 B．两对 C．三对 D．四对
3．如图3－46所示，一个质量为m的人通过定滑轮向上提起重物，它最多能提起多重的物体：
A．2mg B．mg Ｃ．ｍg/2 D．无法确定，与人力气有关．
4．关于超重、失重的说法正确的是（ ）
A．超重是物体重力增加了
B．失重既是物体重力减小了
C．完全失重状态的物体不受重力了
D．不论超重、失重，物体的重力均不变
5．甲乙两队进行拔河比赛，甲队获胜．若不计绳子重力，则
A．绳子对甲队的拉力大于绳子对乙队的拉力
B．地面对甲队的最大静摩擦力小于地面对乙队的最大静摩擦力
C．地面对甲乙两队的静摩擦力大小相等方向相反
D．绳子对甲队的拉力大小等于绳子对乙队的拉力大小
6．如果两力彼此平衡则它们：
A．必是作用反作用力
B．必不是作用反作用力
C．必是同性质的力
D．可以是作用反作用力，也可以不是
Ⅱ 能力与素质
7．吊在天花板上的电扇重力为G，通电运转后吊杆对电扇的拉力大小为T，则
A．T＝G B．T>G C．T8．在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一质量为m的人，则（ ）
A．此人对地球的吸引力大小为m(g+a)．
B．此人对电梯的压力大小为m(g+a)．
C．此人受重力大小为m(g+a)．
D．此人示重大小为mg．
9．某人在以2．5m/s2加速下降的电梯中最多举起80kg的物体，则它在地面上最多能举起多少千克的物体？若此人在某电梯中最多举起40kg的物体，则此电梯的加速度多大？
10．在失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品．例如形状呈绝对球形的轴承滚珠，长几百米的玻璃纤维丝等．用下面的方法，可以模拟一种无重力环境，以供科学家进行科学实验．飞行员将飞机提升到高空后，让其自由下落，可以获得25s之久的零重力状态．实验时飞机离地面的高度不得低于500m，科学家最大承受两倍重力的超重状态，则飞机的飞行高度至少为多少？
【拓展研究】
酒泉卫星发射中心利用“长征”系列火箭分别于1999年11月20日、2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日，成功的将我国自行研制的“神州号”系列航天飞船送入太空．飞船在轨飞行期间进行了多项科学实验，均圆满完成预定任务并安全着陆在内蒙古中部地区．这标志着我国载人航天事业取得了重大成就，中国人太空之旅指日可待．
（1）“神州号”没有搭载宇航员，但有一个模拟宇航员，其身材、体重均和真人相似．实验中利用仪器对其各部分受力情况进行监测，为以后将宇航员送入太空作准备，请根据发射时飞船的运动情况给宇航员设计一个正确的姿势（“立姿”、“座姿”、“蹲姿”、“半卧”、“卧姿”等）．
（2）在宇宙飞船上可以搭机作许多实验，若飞船实验舱内的弹簧秤悬挂一物体，在地面上时弹簧秤示数为9.8N，当飞船以8g加速度竖直向上运动到某高度时，弹簧秤的示数为为83.3N，此时飞船离地面多高？
（3）当地面上空有云雾覆盖时，用哪些电磁波能对飞船进行遥感、遥测？
A．红外波段电磁波 D．紫外波段电磁波 C．可见光波段电磁波 D．x射线
（4）“神州号”返回舱重约4吨，落地前由于降落伞的作用做速度为15m/s的匀速运动，为了减小着落时地面对返回舱的冲击，实现软着陆，5台船载缓冲发动机在距离地面15m高处发动，每台发动机的推力多大？工作时间多长？
专题五：1．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）仰卧(主要考虑超重时脑部失血的影响)（2）2649.6m （3）A （4）F=1.4×104N t=2s．
【考点透析】
一、本专题考点：牛顿第三定律是高考Ⅱ类要求；超重、失重是高考的Ⅰ类要求．
二、理解和掌握内容
1．牛顿第三定律：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上．物体与物体之间的作用力与反作用力总是同时产生，同时消失，同种性质，分别作用在两个物体上．
作用力反作用力与一对平衡力的异同点：共同特征：它们均大小相等，方向相反，作用在同一直线上．区别：①作用力与反作用力一定是同种性质，分别作用在两个物体上．而平衡的两力不一定同种性质，作用在一个物体上． ②作用力与反作用力总是同时产生，同时消失，而平衡的两力，一力撤掉另一力可继续维持．
2．超重、失重：在平衡状态，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）大小等于物体的重力．
当物体以加速度a向上加速（或向下减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）大于物体的重力，这种现象叫超重．（比重力大ma）．
当物体以加速度a向下加速（或向上减速）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）小于物体的重力，这种现象叫失重．（比重力小ma）．
当物体以加速度a = g ①向下加速②绕地球作匀速圆周运动（此时g仅表示卫星轨道高度处的重力加速度）时，物体对水平支持物的压力（或对竖直悬线的拉力）为0，这种现象叫完全失重．
3．难点释疑：在人造地球卫星中，下列说法错误的是（ ）
A．人不再受万有引力了 B．人的重力消失了
C．人的重力减小了
D．天平、弹簧称、水银温度计、水银气压计、钟表均无法正常使用
答案：A、B、C、D．
注意：超重不是重力增加；失重不是重力减小；完全失重也不是重力不存在了．重力来自万有引力，故在发生超、失重时，人受到的引力、重力均不变，只是由于重力产生的现象改变了．在人造卫星中，物体完全失重，应用重力效果的天平、单摆、水银气压计均无法正常使用，但水银温度计是依据热涨冷缩原理制成的，故仍能使用．弹簧称，不能测物体的重力，但还可以测拉力．
【例题精析】
例1 如图3－44所示，用绳竖直悬挂的小球下端与一静止的斜面接触，则以下说法正确的是：
A．小球可能只受两个力作用．
B．小球可能受三个力作用．
C．小球可能受四个力作用．
D．绳对球的拉力和球对绳拉力等大反向，作用效果抵消，故小球受力平衡．
解析：本题的关键是清楚各种力产生的机理和作用力反作用力与一对平衡力的区别．小球与斜面接触但不一定有弹力，无弹力即无摩擦力，故小球可能只受两个力：重力和绳的拉力，故答案A正确．若斜面对球有弹力则一定有摩擦力，物体将受四个力，故答案C亦正确，答案B错误．由于D选项中的两力为作用力、反作用力，它们作用在两个物体上，谈不上抵消，故错误． 答案：A、C．
思考与拓宽：大家思考在上述可能情况存在的前提下，斜面与地面之间的摩擦力又是什么情况？
例2：如图3－45所示，弹簧秤放于光滑水平桌面．外壳及铁环质量为M，弹簧及挂钩质量不计．水平力F1作用在弹簧称外壳的铁环上，水平力F2作用在弹簧挂钩上，在两力作用下弹簧秤以加速度a向F2方向加速运动，则弹簧称的示数为：
A．F1 B．F2 C．（F1＋F2）/2 D．F1+ma
分析与解答：弹簧称的示数既为弹簧的弹力，而弹簧的弹力和F2为作用与反作用力，故弹簧称的示数既为F2，选项B正确．另外弹簧的弹力作用在壳上，分析壳受力可知：F2－F1＝ma，F2＝F1＋ma，故选项D亦正确． 答案：B、D．
思考与拓宽：弹簧秤放于粗糙水平桌面上，上述两个力未将弹簧秤拉动，则弹簧秤的示数又如何分析？
【能力提升】
Ⅰ 知识与技能
1．一物体静止在桌面上，则（ ）
A．桌面对物体的支持力和物体的重力为一对平衡力
B．桌面对物体的支持力和物体的重力为作用反作用力
C．物体对桌面的支持力就是物体的重力．
D．物体对桌面的压力和桌面对物体的压力是一对平衡力[来
2．人走路时人与地面之间的作用与反作用力有（ ）
A．一对 B．两对 C．三对 D．四对
3．如图3－46所示，一个质量为m的人通过定滑轮向上提起重物，它最多能提起多重的物体：
A．2mg B．mg Ｃ．ｍg/2 D．无法确定，与人力气有关．
4．关于超重、失重的说法正确的是（ ）
A．超重是物体重力增加了
B．失重既是物体重力减小了
C．完全失重状态的物体不受重力了
D．不论超重、失重，物体的重力均不变
5．甲乙两队进行拔河比赛，甲队获胜．若不计绳子重力，则
A．绳子对甲队的拉力大于绳子对乙队的拉力
B．地面对甲队的最大静摩擦力小于地面对乙队的最大静摩擦力
C．地面对甲乙两队的静摩擦力大小相等方向相反
D．绳子对甲队的拉力大小等于绳子对乙队的拉力大小
6．如果两力彼此平衡则它们：
A．必是作用反作用力
B．必不是作用反作用力
C．必是同性质的力
D．可以是作用反作用力，也可以不是
Ⅱ 能力与素质
7．吊在天花板上的电扇重力为G，通电运转后吊杆对电扇的拉力大小为T，则
A．T＝G B．T>G C．T
A．此人对地球的吸引力大小为m(g+a)．
B．此人对电梯的压力大小为m(g+a)．
C．此人受重力大小为m(g+a)．
D．此人示重大小为mg．
9．某人在以2．5m/s2加速下降的电梯中最多举起80kg的物体，则它在地面上最多能举起多少千克的物体？若此人在某电梯中最多举起40kg的物体，则此电梯的加速度多大？
10．在失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品．例如形状呈绝对球形的轴承滚珠，长几百米的玻璃纤维丝等．用下面的方法，可以模拟一种无重力环境，以供科学家进行科学实验．飞行员将飞机提升到高空后，让其自由下落，可以获得25s之久的零重力状态．实验时飞机离地面的高度不得低于500m，科学家最大承受两倍重力的超重状态，则飞机的飞行高度至少为多少？
【拓展研究】
酒泉卫星发射中心利用“长征”系列火箭分别于1999年11月20日、2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日，成功的将我国自行研制的“神州号”系列航天飞船送入太空．飞船在轨飞行期间进行了多项科学实验，均圆满完成预定任务并安全着陆在内蒙古中部地区．这标志着我国载人航天事业取得了重大成就，中国人太空之旅指日可待．
（1）“神州号”没有搭载宇航员，但有一个模拟宇航员，其身材、体重均和真人相似．实验中利用仪器对其各部分受力情况进行监测，为以后将宇航员送入太空作准备，请根据发射时飞船的运动情况给宇航员设计一个正确的姿势（“立姿”、“座姿”、“蹲姿”、“半卧”、“卧姿”等）．
（2）在宇宙飞船上可以搭机作许多实验，若飞船实验舱内的弹簧秤悬挂一物体，在地面上时弹簧秤示数为9.8N，当飞船以8g加速度竖直向上运动到某高度时，弹簧秤的示数为为83.3N，此时飞船离地面多高？
（3）当地面上空有云雾覆盖时，用哪些电磁波能对飞船进行遥感、遥测？
A．红外波段电磁波 D．紫外波段电磁波 C．可见光波段电磁波 D．x射线
（4）“神州号”返回舱重约4吨，落地前由于降落伞的作用做速度为15m/s的匀速运动，为了减小着落时地面对返回舱的冲击，实现软着陆，5台船载缓冲发动机在距离地面15m高处发动，每台发动机的推力多大？工作时间多长？
专题五：1．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）仰卧(主要考虑超重时脑部失血的影响)（2）2649.6m （3）A （4）F=1.4×104N t=2s．
