2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第六節(jié)超重和失重學(xué)案新人教版必修1

PAGE4-第6節(jié)超重和失重學(xué)習(xí)目標(biāo)能運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解答較困難的問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)，相識(shí)超重和失重現(xiàn)象，能通過(guò)牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)它們進(jìn)行定量分析，并能分析和說(shuō)明一些簡(jiǎn)潔的相關(guān)問(wèn)題。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)超重和失重的實(shí)質(zhì)在超重和失重中對(duì)支持物的壓力和對(duì)懸掛物拉力的計(jì)算難點(diǎn)利用牛頓其次定律解決超重、失重問(wèn)題。自主探究（一）重力的測(cè)量1.在地球表面旁邊，物體由于地球的①而受到重力。2.測(cè)量重力常用的兩種方法：一種方法是先測(cè)量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的②，再用天平測(cè)量，③，利用牛頓其次定律可得G=mg。另一種方法是利用④對(duì)重力進(jìn)行測(cè)量。將待測(cè)物體懸掛或放置在測(cè)力計(jì)上，使它處于⑤測(cè)力計(jì)的示數(shù)反映了物體所受重力的大小。（二）超重和失重1.超重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ薜默F(xiàn)象，叫作超重現(xiàn)象。2.失重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ叩默F(xiàn)象，叫作失重現(xiàn)象。3.完全失重：物體對(duì)支持物（或?qū)覓煳铮嗟默F(xiàn)象，叫作完全失重。答案：①吸引②加速度g③物體的質(zhì)量④力的平衡條件⑤靜止?fàn)顟B(tài)⑥大于物體所受重力⑦小于物體所受重力⑧完全沒(méi)有作用力探究思索【典例一】如圖所示，電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（g取）()A.電梯可能向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為B.電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為C.電梯可能向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為D.電梯可能向下做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為解析：電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，可知重物的重力等于10N，質(zhì)量為1kg，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，可知電梯處于失重狀態(tài)，加速度向下，對(duì)重物受力分析，依據(jù)牛頓其次定律有，解得，方向豎直向下，則電梯的加速度大小為，方向豎直向下，因此電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上減速運(yùn)動(dòng)，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤.答案：BC【典例二】某人在以加速度勻加速下降的升降機(jī)中最多能舉起的物體，則此人在地面上最多可舉起多大質(zhì)量的物體？若此人在一勻加速上升的升降機(jī)中最多能舉起50kg的物體，則此升降機(jī)上升的加速度是多大？(g取)解析：設(shè)此人在地面上的最大“舉力”為F，那么他在以不同加速度運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中最大的“舉力”仍舊是F.以物體為探討對(duì)象進(jìn)行受力分析，物體的受力示意圖如圖所示，且物體的加速度與升降機(jī)相同．當(dāng)升降機(jī)以加速度勻加速下降時(shí)，對(duì)物體有：得：設(shè)人在地面上最多可舉起質(zhì)量為的物體則設(shè)升降機(jī)勻加速上升的加速度為，對(duì)物體有：所以升降機(jī)勻加速上升的加速度為.答案：60kg；學(xué)問(wèn)梳理一、重力的測(cè)量1.可以依據(jù)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，用公式計(jì)算得到。2.可以依據(jù)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量。二、超重和失重1.定義失重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作失重現(xiàn)象。超重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作超重現(xiàn)象。完全失重：加速度方向豎直向下，a=g，F(xiàn)N=0。2.條件：物體加速度豎直向上時(shí)物體超重；物體加速度豎直向下時(shí)物體失重。3.超重與失重的推斷首先要依據(jù)物體的受力狀況，分析物體所受合力方向；再依據(jù)合力方向推斷物體的加速度方向；最終依據(jù)加速度方向推斷超、失重。隨堂訓(xùn)練1.電梯地板上放一木箱,質(zhì)量為m。電梯在以的加速度向上加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,木箱()A.處于失重狀態(tài),所受支持力為 B.處于失重狀態(tài),所受支持力為C.處于超重狀態(tài),所受支持力為 D.處于超重狀態(tài),所受支持力為2.一位在地面上最多可以舉起1500N重物的人,在某豎直運(yùn)動(dòng)的電梯中最多可以舉起2000N的重物。。該電梯的運(yùn)動(dòng)可能是()A.以的加速度加速下降 B.以的加速度減速下降C.以的加速度加速上升 D.以的加速度減速上升3.如圖所示，電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（g?。?)A.電梯可能向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為B.電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為C.電梯可能向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為D.電梯可能向下做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4.我國(guó)選手朱雪瑩在2024年蹦床世界杯系列賽巴庫(kù)站女子網(wǎng)上個(gè)人決賽中英勇奪冠。若將彈簧床等效為豎直輕彈簧,一運(yùn)動(dòng)員在一次蹦床過(guò)程中從最低點(diǎn)由靜止豎直向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi)),其速度–時(shí)間圖象如圖所示,其中段為曲線(xiàn),直線(xiàn)與曲線(xiàn)相切于c點(diǎn),部分關(guān)于對(duì)稱(chēng)。已知該運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為45kg,等效彈簧的勁度系數(shù)為,取,不計(jì)空氣阻力,則()A.時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài) B.時(shí)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高處C.時(shí)彈簧的壓縮長(zhǎng)度為75cm D.0~0.3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)5.將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)箱子中，上頂板和下底板裝有壓力傳感器。當(dāng)箱子隨電梯以的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上頂板的傳感器顯示的壓力為，下底板的傳感器顯示的壓力為。取，若下底板示數(shù)不變，上頂板示數(shù)是下底板示數(shù)的一半，求電梯的加速度并說(shuō)明電梯的運(yùn)動(dòng)狀況。

答案以及解析1.答案：C解析：電梯在以的加速度向上加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,加速度方向向上,所以木箱處于超重狀態(tài),由牛頓其次定律可得,解得,故C正確。2.答案：D解析：此人最大的舉力為1500N,在豎直向上運(yùn)動(dòng)的電梯中最多舉起了2000N的物體,可知物體處于失重狀態(tài)。物體質(zhì)量,由牛頓其次定律得,解得,方向向下,則電梯可能以的加速度減速上升,也可能以的加速度加速下降,故選D。3.答案：BC解析：電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，可知重物的重力等于10N，質(zhì)量為1kg，在某時(shí)刻電梯中的人視察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，可知電梯處于失重狀態(tài)，加速度向下，對(duì)重物受力分析，依據(jù)牛頓其次定律有，解得，方向豎直向下，則電梯的加速度大小為，方向豎直向下，因此電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上減速運(yùn)動(dòng)，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤.4.答案：BC解析：由題圖知時(shí)運(yùn)動(dòng)員的速度達(dá)到最大,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員受到彈簧的彈力與重力平衡,彈簧并非處于原長(zhǎng)狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于段為直線(xiàn),表明運(yùn)動(dòng)員在時(shí)離開(kāi)彈簧,此時(shí)速率,則,得,即時(shí)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高處,選項(xiàng)B正確;由對(duì)稱(chēng)性可知,曲線(xiàn)在時(shí)與時(shí)的斜率肯定值相等,運(yùn)動(dòng)員加速度大小相等,即,依據(jù)牛頓其次定律有,解得,選項(xiàng)C正確;0~0.3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員豎直向上做加速運(yùn)動(dòng),加速度向上,處于超重狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.答案：當(dāng)箱子