第6節(jié)　超重和失重 課件

物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第6節(jié)超重和失重[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象，會(huì)根據(jù)條件判斷超重、失重現(xiàn)象．(重點(diǎn))2．能夠運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析超重和失重現(xiàn)象．01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1重力的測(cè)量1．一種方法是，先測(cè)量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g，再用______測(cè)量物體的質(zhì)量，利用牛頓第二定律可得：G＝mg.2．另一種方法是，利用力的____________對(duì)重力進(jìn)行測(cè)量．天平平衡條件知識(shí)點(diǎn)2超重和失重1．超重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?______物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有____________的加速度．大于豎直向上2．失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?______物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有____________的加速度．3．完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?____________的狀態(tài)．(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向____________．小于豎直向下等于零豎直向下[判一判](1)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)一定處于超重狀態(tài)．(

)(2)物體減速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)．(

)(3)物體處于失重狀態(tài)時(shí)重力減小了．(

)(4)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)就不受重力了．(

)(5)不論物體超重、失重，還是完全失重，物體所受的重力都是不變的．(

)(6)超重和失重可根據(jù)物體的加速度方向判定．(

)×√×××√[想一想](1)物體向上運(yùn)動(dòng)就超重，物體向下運(yùn)動(dòng)就失重，這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？(2)人站在力傳感器上完成下蹲動(dòng)作．觀察計(jì)算機(jī)采集的圖線．圖甲呈現(xiàn)的是某人下蹲過(guò)程中力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間變化的情況．很明顯，圖線直觀地描繪了人在下蹲過(guò)程中力傳感器的示數(shù)先變小，后變大，再變小，最后保持某一數(shù)值不變的全過(guò)程．如圖乙，圖線顯示的是某人站在力傳感器上，先“下蹲”后“站起”過(guò)程中力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間的變化情況．請(qǐng)你分析力傳感器上的人“站起”過(guò)程中超重和失重的情況．提示：(1)這種說(shuō)法不對(duì)．①物體的超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，取決于加速度方向．②加速度向上超重，如向上加速或向下減速；加速度向下失重，如加速下降或減速上升．(2)①人在下蹲過(guò)程中，力傳感器示數(shù)先變小，后變大，再變小的過(guò)程，是因?yàn)槿讼露紫燃铀傧蛳?，失重，再減速向下，超重，當(dāng)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mg；②人在站起過(guò)程中，必然經(jīng)歷先加速向上，再減速向上，最后靜止的過(guò)程．在這個(gè)過(guò)程中人先超重，再失重，最后受力平衡，故人對(duì)傳感器的壓力先增大，再減小，最后保持不變；③說(shuō)明：人對(duì)支持面壓力的變化，不是取決于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)，而是取決于加速度方向．1．(對(duì)超重和失重的理解)關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．超重時(shí)物體的加速度大于零B．失重時(shí)物體的加速度小于零C．完全失重時(shí)物體的加速度等于零D．無(wú)論超重還是失重，物體的加速度肯定不為零解析：根據(jù)超重和失重的運(yùn)動(dòng)特征，以及加速度方向(正、負(fù))的物理意義知A、B、C錯(cuò)誤，D正確．√2．(超重與失重狀態(tài)的判斷)一運(yùn)動(dòng)員跳高時(shí)的精彩瞬間如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)A．運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)地面對(duì)他的支持力等于他所受的重力B．運(yùn)動(dòng)員起跳以后在上升過(guò)程中處于失重狀態(tài)C．運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài)D．運(yùn)動(dòng)員在下降過(guò)程中處于超重狀態(tài)√解析：運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)加速上升，則地面對(duì)他的支持力大于他所受的重力，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員起跳以后在上升過(guò)程中加速度向下，處于失重狀態(tài)，B正確；運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)受重力作用，不是處于平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在下降過(guò)程中加速度向下，處于完全失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤．3．(超重與失重狀態(tài)的判斷)(多選)在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物塊，如圖甲所示，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，傳感器示數(shù)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(

)A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)刻t3到t4，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，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層√√解析：從F－t圖像可以看出，0～t1，F(xiàn)＝mg，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；t1～t2，F(xiàn)>mg，電梯具有向上的加速度，物塊處于超重狀態(tài)，電梯可能加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)；t2～t3，F(xiàn)＝mg，電梯可能靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；t3～t4，F(xiàn)<mg，電梯具有向下的加速度，物塊處于失重狀態(tài)，電梯可能加速向下或減速向上運(yùn)動(dòng)．綜上分析可知，B、C正確．4．(超重與失重的綜合分析)(多選)質(zhì)量為50kg的某同學(xué)站在升降機(jī)中的磅秤上，某時(shí)刻該同學(xué)發(fā)現(xiàn)，磅秤的示數(shù)為40kg，則在該時(shí)刻升降機(jī)可能是下列哪種方式運(yùn)動(dòng)(

)A．加速下降B．加速上升C．減速上升D．減速下降√√解析：質(zhì)量為50kg，這是人的真實(shí)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)磅秤的示數(shù)是40kg，說(shuō)明人是處于失重狀態(tài)，所以應(yīng)該有向下的加速度，那么此時(shí)的運(yùn)動(dòng)可能是向下加速運(yùn)動(dòng)，也可能是向上減速運(yùn)動(dòng)，所以A、C正確，B、D錯(cuò)誤．探究一對(duì)超重、失重現(xiàn)象的理解【情景導(dǎo)入】人站在體重計(jì)上靜止時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)就顯示了人的體重．人從站立狀態(tài)到完全蹲下，體重計(jì)的示數(shù)如何變化？為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？提示：體重計(jì)的示數(shù)先減小后增大，再減小到重力G.因?yàn)槿嗽谙露椎倪^(guò)程中，重心下移，即向下做先加速后減速的運(yùn)動(dòng)，加速度的方向先向下后向上，所以人先處于失重狀態(tài)再處于超重狀態(tài)，最后處于平衡狀態(tài)，故體重計(jì)的示數(shù)先減小后增大，再減小到重力G.1．視重當(dāng)將物體掛在彈簧測(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“視重”，大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力．2．超重、失重的分析[特別提醒]

在完全失重狀態(tài)下，由重力引起的現(xiàn)象將消失．例如：液體的壓強(qiáng)、浮力將為零；水銀壓強(qiáng)計(jì)、天平將無(wú)法使用；擺鐘停擺；彈簧測(cè)力計(jì)不能測(cè)重力等．【例1】(多選)游樂(lè)園中，游客乘坐能加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超重與失重的感覺(jué)．下列描述正確的是(

)A．當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客處于失重狀態(tài)B．當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客處于超重狀態(tài)C．當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客處于失重狀態(tài)D．當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客處于超重狀態(tài)√√[解析]

當(dāng)升降機(jī)加速上升或減速下降時(shí)，加速度方向向上，由牛頓第二定律可得N－mg＝ma，N＝mg＋ma>mg，乘客處于超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)升降機(jī)加速下降或減速上升時(shí)，加速度方向向下，由牛頓第二定律可得mg－N＝ma，N＝mg－ma<mg，乘客處于失重狀態(tài)，C正確，D錯(cuò)誤．[針對(duì)訓(xùn)練1]在身體素質(zhì)測(cè)試“原地縱跳摸高”科目中，某同學(xué)按科目要求所做的四個(gè)動(dòng)作過(guò)程如圖所示，其中處于超重狀態(tài)的過(guò)程是(

)√解析：靜止站立處于平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；加速上升，加速度向上，支持力大于重力，處于超重狀態(tài)，C正確；離地上升處于完全失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤．探究二超重、失重的綜合分析與計(jì)算

解決超重、失重現(xiàn)象中計(jì)算問(wèn)題的基本方法(1)明確研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析．(2)判斷加速度的方向，并建立合理的坐標(biāo)軸．(3)應(yīng)用牛頓第二定律列出方程．(4)代入數(shù)據(jù)求解，需討論的進(jìn)行討論．【例2】質(zhì)量是60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(g取10m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以4m/s2的加速度勻加速上升；(3)升降機(jī)以3m/s2的加速度勻減速上升或勻加速下降．[解析]

以人為研究對(duì)象受力分析如圖所示．(1)勻速上升時(shí)a＝0，所以N－mg＝0N＝mg＝600N據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)的讀數(shù)等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝600N.(2)勻加速上升，a方向向上，取向上為正方向則N－mg＝maN＝m(g＋a)＝60×(10＋4)N＝840N據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)的讀數(shù)等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝840N.(3)勻減速上升和勻加速下降，a的方向都是向下的，取向下為正方向，則mg－N＝maN＝m(g－a)＝60×(10－3)N＝420N據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)的讀數(shù)等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝420N.[答案]

(1)600N

(2)840N

(3)420N[針對(duì)訓(xùn)練2]