4.6超重和失重課件-高一上學(xué)期物理人教版3

超重

失重1.了解測量重力的兩種方法，知道什么是視重。2.知道什么是超重和失重現(xiàn)象，會利用牛頓運(yùn)動定律分析超重和失重的問題。（重點(diǎn)）學(xué)習(xí)目標(biāo)及重點(diǎn)課堂引入重力的測量方法一：1.先測物體自由落體時的重力加速度g2.再用天平測物體的質(zhì)量m3.由牛頓第二定律求重力G=mg課堂引入重力的測量方法二：

將待測物體懸掛或放置在測力計(jì)上，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)。這時物體所受的重力和測力計(jì)對物體的拉力或支持力的大小相等，測力計(jì)的示數(shù)反映了物體所受的重力大小。課堂引入視重:體重計(jì)、測力計(jì)的示數(shù)反映了物體對支撐物的壓力或?qū)覓煳锏睦ΓQ為視重。依據(jù)牛頓第三定律：視重=物體受到的支持力實(shí)重:物體實(shí)際的重力大小。結(jié)論:靜止或勻速狀態(tài)下，視重=實(shí)重。什么情況下視重與實(shí)重不相等呢？GFN站在體重計(jì)上向下蹲，你會發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計(jì)的示數(shù)先變小，后變大，再變小。當(dāng)人靜止后，數(shù)值不變。是人的質(zhì)量發(fā)生了變化，還是重力變了呢？超重、失重現(xiàn)象如圖，選取人為研究對象。人體受到重力mg和體重計(jì)對人的支持力FN，下蹲時分為幾個運(yùn)動階段？人在下蹲的過程中，先后經(jīng)歷加速、減速至少兩個階段。GFN設(shè)豎直向下方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向。人加速向下運(yùn)動的過程中(如圖)，根據(jù)牛頓第二定律，有mg－FN=maFN=m（g－a）<mg即體重計(jì)的示數(shù)所反映的視重（力）小于人所受的（實(shí)重）重力。加速向下即為失重失重：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的現(xiàn)象，叫作失重（weightlessness）現(xiàn)象。特征：物體加速度向下，視重變小，實(shí)重不變。舉例：失重

完全失重：當(dāng)加速度a=g時，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀榱愕?。可以舉更多生活中的例子嗎？完全失重自由落體運(yùn)動的物體減速向下人減速向下運(yùn)動的過程中加速度方向與運(yùn)動方向相反，有此時，體重計(jì)的示數(shù)（視重）大于人受到的（實(shí)重）重力。mg－FN=－maFN=m（g+a）>mg即為超重超重：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象，叫作超重（overweight）現(xiàn)象。特征：物體加速度向上，視重變大，實(shí)重不變。舉例：超重超重、失重本質(zhì)1.所謂超重與失重，只是拉力(或支持力)的增大或減小，是“視重”的改變。2.無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化。即“實(shí)重”并沒有變化。小組討論a方向向上

——超重加速上升減速下降a方向向下——失重加速下降減速上升以下情況那種物體處于超重？那種處于失重呢？小組討論問題一：人在蹦極時處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？第一階段：繩子沒有伸直的過程，人只受重力，加速度等于重力加速度，處于完全失重狀態(tài)第二階段：從繩子伸直開始，到繩子拉力增大到人的重力大小的過程中，拉力小于重力，加速度方向向下，處于失重狀態(tài)第三階段：繩子拉力大小從重力大小，直到人下降到最低點(diǎn)的過程中，拉力大于重力，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)小組討論問題2：裝滿水的有孔瓶子自由下落時，瓶子中的水是否噴出？當(dāng)瓶子自由下落時，瓶子中的水處于完全失重狀態(tài)，水的內(nèi)部沒有壓力，故水不會噴出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產(chǎn)生重力加速度。小組討論0應(yīng)用3：在航天飛機(jī)中或者太空中，能否測量質(zhì)量和重力？彈簧測力計(jì)無法測量物體的重力無法用天平測量物體的質(zhì)量注意：在太空中仍能測量拉力或壓力的大小.關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是(

) A.超重現(xiàn)象只會發(fā)生在物體豎直向上運(yùn)動的過程中，超重就是物體所受的重力增加了 B.失重現(xiàn)象只會發(fā)生在物體豎直向下運(yùn)動的過程中，失重就是物體所受的重力減小了 C.完全失重就是物體所受的重力全部消失了 D.不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的典例例題1DD

某次跳傘大賽中運(yùn)動員在一座懸崖邊跳傘的運(yùn)動過程可簡化為：運(yùn)動員離開懸崖后先做自由落體運(yùn)動，一段時間后，展開降落傘，勻減速下降，達(dá)到安全落地速度后勻速下降。下列說法正確的是(

) A.在自由落體運(yùn)動階段，運(yùn)動員處于完全失重狀態(tài)，故而不受重力作用 B.在自由落體運(yùn)動階段，運(yùn)動員處于超重狀態(tài) C.在減速下降階段，運(yùn)動員和降落傘處于失重狀態(tài) D.在勻速下降階段，降落傘和運(yùn)動員受到空氣阻力的大小等于運(yùn)動員和降落傘的總重力典例例題22022年3月23日，在繞地球做勻速圓周運(yùn)動的中國空間站內(nèi)，航天員王亞平觀察到北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”被拋出后近似做勻速直線運(yùn)動，不計(jì)空氣阻力。則剛拋出后（??）A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力為零C．“冰墩墩”處于完全失重狀態(tài) D．該運(yùn)動過程可以用來驗(yàn)證牛頓第一定律C典例例題3(多選)如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景。宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài)B．飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)C．飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力小于其重力D．火箭加速上升時，宇航員對座椅的壓力小于其所受支持力AB典例例題4典例例題5C

用力傳感器研究橡皮繩中拉力F的大小隨時間t的變化。如圖(a)所示，用橡皮繩的一端系住可視為質(zhì)點(diǎn)的小球，另一端系在力傳感器末端?，F(xiàn)將小球從傳感器末端靜止釋放，采集到的信息如圖(b)所示，以下時間段內(nèi)小球向上運(yùn)動且處于超重狀態(tài)的是(

)解析根據(jù)題圖(b)，在t2～t4時間內(nèi)，橡皮繩的拉力大于重力，小球處于超重狀態(tài)，且在t2～t3時間內(nèi)向下運(yùn)動，在t3～t4時間內(nèi)向上運(yùn)動，故C正確。A.t1～t2

B.t2～t3C.t3～t4

D.t4～t5解決超重和失重問題的一般思路：超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)就是牛頓第二定律的應(yīng)用，解答有關(guān)問題時：(1)判斷加速度方向或超、失重狀態(tài)。(2)根據(jù)受力情況表示合力(4)利用牛頓第二定律求解。失重超重、失重的計(jì)算

升降機(jī)地板上放一個彈簧式臺秤，秤盤放一個質(zhì)量為20kg的物體(g＝10m/s2)，求： (1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時，物體對臺秤的壓力大小； (2)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度豎直上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大小；

(3)當(dāng)升降機(jī)以5m/s2的加速度減速上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大??； (4)當(dāng)升降機(jī)自由下落時，物體對臺秤的壓力。典例例題6解析(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時，由平衡條件知：FN＝mg＝200N根據(jù)牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為200N。(2)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度上升時，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律有：FN－mg＝ma1解得：FN＝220N根據(jù)牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為220N。(3)當(dāng)升降機(jī)以5m/s2的加速度減速上升時，加速度方向向下，物體處于失重狀態(tài)根據(jù)牛頓第二定律有：mg－FN＝ma2解得：FN＝100N根據(jù)牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為100N。(4)當(dāng)升降機(jī)自由下落時，加速度等于重力加速度，則物體處于完全失重狀態(tài)，對臺秤的壓力為0。

某人在地面上最多能舉起60kg的重物，要使此人在升降機(jī)中最多能舉起100kg的重物，已知重力加速度g取10m/s2，則下列說法可能正確的是(

) A.升降機(jī)正加速上升，加速度大小為4m/s2 B.升降機(jī)正加速下降，加速度大小為4m/s2 C.升降機(jī)正減速下降，加速度大小為4m/s2 D.升降機(jī)正減速上升，加速度大小為6m/s2解析某人在地面上最多能舉起60kg的物體，則知此人的最大舉力為F＝mg＝60×10N＝600N。在升降機(jī)中，對重物根據(jù)牛頓第二定律有m′g－F＝m′a，解得a＝4m/s2，方向豎直向下，故升降機(jī)應(yīng)減速上升或加速下降，加速度大小為4m/s2，B正確。典例例題7B如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小球，電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客，在電梯運(yùn)行時乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長量始終是電梯靜止時的四分之三。已知重力加速度g取10m/s2，由此可判斷（）A．電梯可能加速下降，加速度大小為5m/s2B．