Question

在一次太空知識(shí)講座中，老師讓同學(xué)們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用彈簧測(cè)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，再讓其回事下降．同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，重物在靜止和勻速下降時(shí)，彈簧測(cè)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(cè)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(shuō)：“這在物理學(xué)上稱(chēng)為失重現(xiàn)象，失重就是物體對(duì)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(duì)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(tái)．如圖乙所示．在電梯向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，他記錄下體重秤在不同時(shí)間段的示數(shù)及對(duì)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．

（1）求電梯靜止時(shí)，小勇對(duì)秤臺(tái)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(dòng)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)？求此時(shí)他對(duì)秤臺(tái)的壓力．

（4）若下降中體重秤示數(shù)為零，即說(shuō)明他對(duì)體重秤壓力為零，我們稱(chēng)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(chēng)為加速度，單位為N/kg．請(qǐng)計(jì)算小勇完全失重時(shí)加速度a的大�。�

Answer 1

 解：（1）小勇對(duì)秤臺(tái)的壓力F=G=mg=60kg×10N/kg=600N；

（2）v===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)，

對(duì)秤臺(tái)的壓力等于其重力，F(xiàn)′=G′=m′g=45kg×10N/kg=450N；

（4）F_合=G﹣F_N，

∵小勇完全失重，

∴F_N=0，

∴F_合=G=ma，

a===10N/kg．

答：（1）電梯靜止時(shí)，小勇對(duì)秤臺(tái)的壓力為600N；

（2）電梯這段運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的平均速度為1.8m/s；

（3）根據(jù)圖丙分析，小勇在0～t₁階段處于失重狀態(tài)；此時(shí)他對(duì)秤臺(tái)的壓力為450N．

（4）小勇完全失重時(shí)加速度a的大小為10N/kg．