解题思路:以物体为研究对象,静止时示数为其重力,加速时为超重:F-mg=ma,减速时为矢重:mg-F=ma(F为示数)由此求解.
(1)电梯启动前,台秤示数为50N,则物体重力:G=50N
由于表中各段时间内台秤的示数恒定,所以在时间t1(0~3.0s)内,物体做匀加速运动,在时间t2(3.0s~13.0s)内物体做匀速直线运动,
在时间t3(13.0s~19.0s)内物体做匀减速直线运动.19.0s末速度减为零.
在13.0s~19.0s内,物体所受的支持力FN3=46N,根据牛顿第二定律:mg-FN3=ma3
得在时间t3内物体的加速度:a3=[mg−F/m]=0.8m/s213.0s末物体的速度:v2=a3t3=4.8m/s.
而由于电梯在13.0s末的速度与3.0s末的速度相同.因此根据匀变速运动规律,
物体在0~3.0s内的加速度:a1=1.6m/s2
据牛顿第二定律:FN1-mg=ma1
解得:FN1=58N,即台秤的示数为58N
(2)0~3.0s内物体的位移:x1=a1t=7.2m
3.0s~13.0s内物体的位移:x2=v2t2=48m
13.0s~19.0s内物体的位移:x3=t3=14.4m
则电梯上升的总高度,实际为24层的总高度:x=x1+x2+x3=69.6m
平均每层楼高:h=2.9m.
答:(1)电梯在0~3.0s时间段内台秤的示数应该是58N
(2)平均每层楼高2.9m
点评:
本题考点: 牛顿运动定律的应用-超重和失重.
考点点评: 明确超重时示数增加,矢重时示数小于重力,对于物体的重力不会发生变化,由牛顿第二定律列方程可求.