3.6 超重與失重(共33張PPT)

1、第六節(jié)超重與失重第六節(jié)超重與失重第第 六六節(jié)節(jié)核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案課標(biāo)定位課標(biāo)定位課標(biāo)定位：課標(biāo)定位：應(yīng)用：應(yīng)用：1. 能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決有關(guān)超重和失重能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決有關(guān)超重和失重問題問題2觀察并感受失重和超重現(xiàn)象，用科學(xué)的觀點(diǎn)解觀察并感受失重和超重現(xiàn)象，用科學(xué)的觀點(diǎn)解釋身邊的現(xiàn)象釋身邊的現(xiàn)象理解：理解：1. 超重和失重現(xiàn)象的原因超重和失重現(xiàn)象的原因2超重和失重都是一種表象，實(shí)際上物體的重力超重和失重都是一種表象，實(shí)際上物體的重力不變不變認(rèn)識(shí)：認(rèn)識(shí)：1. 超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象2完全失重現(xiàn)象完全失重現(xiàn)象課前自主學(xué)案課前自

2、主學(xué)案一、乘電梯時(shí)的發(fā)現(xiàn)一、乘電梯時(shí)的發(fā)現(xiàn)1實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程(如圖如圖361所示所示)圖圖361(1)當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)拉著重物在豎直方向靜止時(shí)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)拉著重物在豎直方向靜止時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)測(cè)力計(jì)示數(shù)_物體的重力物體的重力(2)彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)拉著物體豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)測(cè)力計(jì)示數(shù)_物體的重力；豎直向上減速物體的重力；豎直向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)_物體的重力物體的重力(3)彈簧測(cè)力計(jì)拉著重物豎直向下加速時(shí)，測(cè)力彈簧測(cè)力計(jì)拉著重物豎直向下加速時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)計(jì)示數(shù)_物體的重力；豎直向下減速時(shí)，物體的重力；豎直向下減速時(shí)，測(cè)力計(jì)示數(shù)測(cè)力計(jì)示

3、數(shù)_物體的重力物體的重力等于等于大于大于小于小于小于小于大于大于2實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)決定于它受到的彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)決定于它受到的_大小，大小，上述情況表明彈簧測(cè)力計(jì)受到的上述情況表明彈簧測(cè)力計(jì)受到的_發(fā)生了發(fā)生了變化，物體的重力并變化，物體的重力并_變化變化二、超重和失重現(xiàn)象二、超重和失重現(xiàn)象1超重超重(1)定義：物體對(duì)懸掛物的拉力定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲夯驅(qū)χС治锏膲毫α?_物體所受重力的現(xiàn)象物體所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：物體具有產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度的加速度拉力拉力拉力拉力沒有沒有大于大于豎直向上豎直向上2失重失重(1)定義：物體對(duì)懸掛物的拉力定義：

4、物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲夯驅(qū)χС治锏膲毫α?_物體所受重力的現(xiàn)象物體所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生條件：物體具有產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度的加速度(3)完全失重完全失重定義：物體對(duì)懸掛物的拉力定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲夯驅(qū)χС治锏膲毫α?_ 的現(xiàn)象的現(xiàn)象產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：ag，方向，方向_小于小于豎直向下豎直向下等于零等于零豎直向下豎直向下思考感悟思考感悟如圖如圖362，電梯在啟動(dòng)向上、勻速運(yùn)動(dòng)和制，電梯在啟動(dòng)向上、勻速運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)三個(gè)階段，體重計(jì)的示數(shù)不同，試解釋這一現(xiàn)動(dòng)三個(gè)階段，體重計(jì)的示數(shù)不同，試解釋這一現(xiàn)象象圖圖362提示：提示：電梯在啟動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)三個(gè)階段，

5、電梯在啟動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)三個(gè)階段，人分別處于超重、平衡和失重狀態(tài)，即人受到人分別處于超重、平衡和失重狀態(tài)，即人受到的支持力分別大于、等于和小于人自身的重力，的支持力分別大于、等于和小于人自身的重力，因此體重計(jì)的示數(shù)在三個(gè)階段不同因此體重計(jì)的示數(shù)在三個(gè)階段不同核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、對(duì)超重、失重的理解一、對(duì)超重、失重的理解1視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)視重：當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重視重”，大小等于秤所受的拉力或壓力大小等于秤所受的拉力或壓力2對(duì)超、失重的理解對(duì)超、失重的理解(1)物體處于超重或失

6、重狀態(tài)時(shí)，物體對(duì)支持物的物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力壓力(或?qū)覓煳锢驅(qū)覓煳锢?的大小與物體的重力大小的大小與物體的重力大小不相等，但物體所受的重力并沒有發(fā)生變化不相等，但物體所受的重力并沒有發(fā)生變化(2)物體處于失重還是超重狀態(tài)，與物體的速度物體處于失重還是超重狀態(tài)，與物體的速度大小、速度方向無(wú)關(guān)，只決定于物體的加速度大小、速度方向無(wú)關(guān)，只決定于物體的加速度方向：加速度方向向上則超重，加速度方向向方向：加速度方向向上則超重，加速度方向向下則失重下則失重(3)物體不在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，只要其加速度在物體不在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，只要其加速度在豎直方向上有分量，即豎直方向上有分量

7、，即ay0，就存在超重、失，就存在超重、失重現(xiàn)象當(dāng)重現(xiàn)象當(dāng)ay方向豎直向上時(shí)，物體處于超重方向豎直向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)，當(dāng)ay方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)態(tài)(4)在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，比如物體對(duì)桌面無(wú)壓物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，比如物體對(duì)桌面無(wú)壓力，單擺停止擺動(dòng)，浸在水中的物體不受浮力力，單擺停止擺動(dòng)，浸在水中的物體不受浮力等靠重力才能使用的儀器，也不能再使用，等靠重力才能使用的儀器，也不能再使用，如天平、液體氣壓計(jì)等如天平、液體氣壓計(jì)等特別提醒：特別提醒：(1)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)

8、物體的重力時(shí)，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力時(shí)，必須保證物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀必須保證物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)物體在豎直方向有加速度時(shí)，測(cè)力計(jì)的態(tài)當(dāng)物體在豎直方向有加速度時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不再等于物體的重力示數(shù)不再等于物體的重力(2)超重時(shí)物體具有向上的加速度，物體可能向超重時(shí)物體具有向上的加速度，物體可能向上加速，也可能向下減速；失重時(shí)物體具有向上加速，也可能向下減速；失重時(shí)物體具有向下的加速度，物體可能向下加速也可能向上減下的加速度，物體可能向下加速也可能向上減速速即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)1.關(guān)于超重和失重的下列說(shuō)法中，正確的是關(guān)于超重和失重的下列說(shuō)法

9、中，正確的是()A超重就是物體所受的重力增大了，失重就是超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了物體所受的重力減小了B物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體不受重力作用所以做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體不受重力作用C物體具有向上的速度時(shí)處于超重狀態(tài)，物體物體具有向上的速度時(shí)處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時(shí)處于失重狀態(tài)具有向下的速度時(shí)處于失重狀態(tài)D物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力始物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力始終存在且未發(fā)生變化終存在且未發(fā)生變化解析：解析：選選D.物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀物體具有向上的加

10、速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，超重和態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，超重和失重并非物體的重力發(fā)生變化，而是物體對(duì)支持失重并非物體的重力發(fā)生變化，而是物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生變化，綜上所述，物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生變化，綜上所述，A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確項(xiàng)正確二、超重、失重問題的計(jì)算二、超重、失重問題的計(jì)算1超重、失重的定量計(jì)算超重、失重的定量計(jì)算設(shè)物體質(zhì)量為設(shè)物體質(zhì)量為m，豎直方向加速度為，豎直方向加速度為a，重力加速度，重力加速度為為g，支持力為，支持力為N.(1)超重：由超重：由Nmgma可得可得Nm(ga)，即視重，即視重大于重力，超

11、重大于重力，超重“ma”，加速度，加速度a越大，超重越多越大，超重越多(2)失重：由失重：由mgNma可得可得Nm(ga)，即視重，即視重小于重力失重小于重力失重“ma”，加速度，加速度a越大，失重越多越大，失重越多(3)完全失重：由完全失重：由mgNma和和ag聯(lián)立解得聯(lián)立解得F0，即視重為即視重為0，失重，失重“mg”2解答超重、失重問題的步驟解答超重、失重問題的步驟(1)明確題意，確定研究對(duì)象明確題意，確定研究對(duì)象(2)對(duì)研究對(duì)象受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的分析對(duì)研究對(duì)象受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的分析(3)確定加速度的方向確定加速度的方向(4)根據(jù)牛頓第二定律列式求解根據(jù)牛頓第二定律列式求解特別提醒：

12、特別提醒：超重、失重問題本質(zhì)上是牛頓第二超重、失重問題本質(zhì)上是牛頓第二定律的應(yīng)用，其求解的思路方法與應(yīng)用牛頓第定律的應(yīng)用，其求解的思路方法與應(yīng)用牛頓第二定律的思路方法相同二定律的思路方法相同即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀即時(shí)突破，小試牛刀)2.在電梯中，把一重物置于水平臺(tái)秤上，臺(tái)秤與在電梯中，把一重物置于水平臺(tái)秤上，臺(tái)秤與力的傳感器相連，電梯先從靜止加速上升，然后力的傳感器相連，電梯先從靜止加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)；傳感器的又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)；傳感器的屏幕上顯示出其所受的壓力與時(shí)間的關(guān)系屏幕上顯示出其所受的壓力與時(shí)間的關(guān)系(Nt)圖圖像如圖像如圖363

13、所示，則所示，則圖圖363(1)電梯在啟動(dòng)階段經(jīng)歷了電梯在啟動(dòng)階段經(jīng)歷了_s加速上升過加速上升過程程(2)電梯的最大加速度是多少？電梯的最大加速度是多少？(g取取10 m/s2)答案：答案：(1)4(2)6.7 m/s2課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練對(duì)超重、失重的理解對(duì)超重、失重的理解 某實(shí)驗(yàn)小組，利用某實(shí)驗(yàn)小組，利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象，他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置現(xiàn)象，他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重為一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重為20 N的物的物塊，如圖塊，如圖364甲所示，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳甲所示，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算

14、機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像，如圖乙根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是如圖乙根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是()圖圖364A從時(shí)刻從時(shí)刻t1到到t2，物塊處于失重狀態(tài)，物塊處于失重狀態(tài)B從時(shí)刻從時(shí)刻t3到到t4，物塊處于失重狀態(tài)，物塊處于失重狀態(tài)C電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層D電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層勻速向下，再減速

15、向下，最后停在低樓層【思路點(diǎn)撥】【思路點(diǎn)撥】解決此題需要把握以下三點(diǎn)：解決此題需要把握以下三點(diǎn)：(1)判斷超、失重現(xiàn)象關(guān)鍵是看加速度方向，而不判斷超、失重現(xiàn)象關(guān)鍵是看加速度方向，而不是運(yùn)動(dòng)方向是運(yùn)動(dòng)方向(2)處于超重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向上加速或向下處于超重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向上加速或向下減速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)(3)處于失重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向下加速或向上處于失重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向下加速或向上減速運(yùn)動(dòng)減速運(yùn)動(dòng)【精講精析】【精講精析】從從Ft圖像可以看出，圖像可以看出，0t1，F(xiàn)mg，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；t1t2，F(xiàn)mg，電梯具有向上的加速度，物塊

16、處，電梯具有向上的加速度，物塊處于超重狀態(tài)，可能加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)；于超重狀態(tài)，可能加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)；t2t3，F(xiàn)mg，可能靜止或勻速運(yùn)動(dòng)；，可能靜止或勻速運(yùn)動(dòng)；t3t4，F(xiàn)mg，電梯具有向下的加速度，物塊處于失重狀，電梯具有向下的加速度，物塊處于失重狀態(tài)，可能加速向下運(yùn)動(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)綜上分態(tài)，可能加速向下運(yùn)動(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)綜上分析可知，析可知，B、C正確正確【答案】【答案】BC變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1某電梯中用細(xì)繩靜止懸掛一重物，某電梯中用細(xì)繩靜止懸掛一重物，當(dāng)電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)細(xì)繩斷了，當(dāng)電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然發(fā)現(xiàn)細(xì)繩斷了，由此可判斷電梯的運(yùn)動(dòng)情況是由此可判斷

17、電梯的運(yùn)動(dòng)情況是()A電梯一定是加速上升電梯一定是加速上升B電梯可能是減速上升電梯可能是減速上升C電梯可能是勻速上升電梯可能是勻速上升D電梯的加速度方向一定向上電梯的加速度方向一定向上解析：解析：選選D.繩斷的原因是繩的拉力突然變大了，繩斷的原因是繩的拉力突然變大了，大于物體的重力，物體處于超重狀態(tài)，因而電梯大于物體的重力，物體處于超重狀態(tài)，因而電梯的加速度一定向上，可能加速上升，也可能減速的加速度一定向上，可能加速上升，也可能減速下降，故選項(xiàng)下降，故選項(xiàng)D正確正確. 超重、失重的有關(guān)計(jì)算超重、失重的有關(guān)計(jì)算【自主解答】【自主解答】人在不同環(huán)境中最大人在不同環(huán)境中最大“舉力舉力”是是恒定不變的

18、，設(shè)此人的最大恒定不變的，設(shè)此人的最大“舉力舉力”為為F.(1)以物體為研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析及以物體為研究對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析及運(yùn)動(dòng)分析，如圖運(yùn)動(dòng)分析，如圖365甲所示，由牛頓第二定甲所示，由牛頓第二定律得：律得：m1gFm1a，圖圖365故故Fm1(ga1)600 N.當(dāng)他在地面上舉物體時(shí)，設(shè)最多可舉起質(zhì)量為當(dāng)他在地面上舉物體時(shí)，設(shè)最多可舉起質(zhì)量為m0的物體，則有的物體，則有m0gF，故，故m060 kg.(2)此人在某一勻加速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中最多能舉此人在某一勻加速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中最多能舉起起m240 kg的物體，由于的物體，由于m060 kgm240 kg，此時(shí)物體一定處于超重狀態(tài)，對(duì)物體進(jìn)行，此時(shí)物體一定處于超重狀態(tài)，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，如圖乙所示受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，如圖乙所示由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：Fm2gm2a2，【答案】【答案】(1)60 kg(2)5 m/s2變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2一個(gè)質(zhì)量為一個(gè)質(zhì)量為70 kg的人乘電梯下樓電的人乘電梯下樓電梯開始以梯開始以3 m/s