Question

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

老師解釋說：“這在物理學上稱為失重現象，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際所受重力的現象．如當人們乘電梯加速下降時，人對電梯地面壓力就小于人受到的重力”．小勇在老師指導下到電梯內做失重實驗，如圖甲．他將一個體重秤放在電梯水平地面上，然后站上秤臺．如圖乙所示．在電梯向下運動的過程中，他記錄下體重秤在不同時間段的示數及對應的時間，描繪出了體重秤的示數隨時間t的變化圖象如圖丙所示．已知小勇的實際質量為60kg．（g取10N/kg）

（1）求電梯靜止時，小勇對秤臺的壓力．

（2）若電梯在10s內下降的距離為18m，求電梯這段運動時間內的平均速度．

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

（4）若下降中體重秤示數為零，即說明他對體重秤壓力為零，我們稱這種現象為完全失重．如果物體所受合力的大小與物體質量關系為F合=ma，其中a稱為加速度，單位為N/kg．請計算小勇完全失重時加速度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）已知小勇的實際質量為60kg．由圖象可知，在0～t1 階段，小勇的質量為45kg，此時處于失重狀態(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