高中物理 第5章 力與運動 第4節(jié) 超重與失重課件 魯科版必修1.ppt

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第4節(jié) 超重與失重,填一填,練一練,一、超重現(xiàn)象(見課本第117~118頁) 1.定義:物理學(xué)中把物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于物體所受重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象。 2.產(chǎn)生條件:只要加速度方向豎直向上,就必然產(chǎn)生超重現(xiàn)象。 二、失重現(xiàn)象(見課本第119頁) 1.定義:物理學(xué)中把物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?小于物體所受重力的現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象。 2.產(chǎn)生條件:只要加速度方向豎直向下,就必然產(chǎn)生失重現(xiàn)象。 3.完全失重:如果物體豎直向下的加速度正好等于重力加速度g ,物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?等于零,這就叫完全失重。,,,,,,,填一填,練一練,關(guān)于超重和失重,下列說法正確的是( ) A.超重就是物體所受的重力增加了 B.失重就是物體所受的重力減小了 C.完全失重就是物體不受重力了 D.不論超重還是失重,物體所受的重力都是不變的 解析:不論超重、失重還是完全失重,物體所受的重力都不變,物體所受的重力只與物體的質(zhì)量和重力加速度有關(guān),與物體的運動狀態(tài)無關(guān),故選項D正確。 答案:D,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,對超重和失重的理解 是否超重現(xiàn)象僅發(fā)生在物體加速上升時,失重現(xiàn)象僅發(fā)生在物體加速下降時?,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,1.當(dāng)物體處于“超重”狀態(tài)時,物體的重力沒有增大。當(dāng)物體處于“失重”狀態(tài)時,物體的重力也沒有減小,當(dāng)物體處于“完全失重”狀態(tài)時,物體的重力并沒有消失。超重和失重僅僅是我們“看到”的重力好像發(fā)生了變化,即“視重”變了,物體的實際重力由質(zhì)量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣葲Q定,并沒有變化。 2.超(失)重現(xiàn)象是指物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于(小于)重力的現(xiàn)象,此拉力(或支持力)即為我們所說的“視重”。 3.“超重”“失重”現(xiàn)象與物體運動的速度方向和大小均無關(guān),只決定于物體加速度的方向。 4.只有當(dāng)物體豎直方向的加速度為零時,視重大小等于重力的大小。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,5.完全失重不僅只有自由落體這一種情況,只要物體具有方向豎直向下、大小等于g的加速度,就處于完全失重狀態(tài)。在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由于重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都完全消失,如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,【例題1】 導(dǎo)學(xué)號93960093(多選)某實驗小組利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象。他們在電梯內(nèi)做實驗,在電梯的地板上放置一個壓力傳感器。在傳感器上放一個質(zhì)量為2 kg的物塊,如圖甲所示,實驗中計算機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是(g取10 m/s2)( ),問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,A.從時刻t1到t2,物塊處于失重狀態(tài) B.從時刻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:超重或失重的本質(zhì)是物體對支持物的壓力大于或小于重力。由F-t圖象可以看出,從t1到t2物塊對傳感器的壓力總大于重力,從t3到t4物塊對傳感器的壓力總小于重力。所以正確選項為B、C。 答案:BC,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,變式訓(xùn)練1 (多選)一枚玩具火箭由地面豎直向上發(fā)射,其v-t關(guān)系如圖所示,則( ) A.t2~t3時間內(nèi),玩具火箭在向下運動 B.t3時刻,玩具火箭距地面最遠 C.t1~t2時間內(nèi),玩具火箭處于超重狀態(tài) D.0~t3時間內(nèi),玩具火箭始終處于失重狀態(tài) 解析:火箭在0~t3內(nèi)一直向上運動,t3時刻距地面最遠,選項A錯誤,選項B正確;t1~t2時間內(nèi),火箭向上加速運動,火箭處于超重狀態(tài),選項C正確;t2~t3時間內(nèi)火箭向上減速運動,火箭處于失重狀態(tài),選項D錯誤。 答案:BC,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,超重和失重現(xiàn)象的分析及應(yīng)用 在運行的電梯上,某同學(xué)突然感到自己的體重變大,這其中的原因是什么?電梯的運動情況如何?,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.超重、失重的分析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,2.超重、失重問題的處理方法 超重、失重現(xiàn)象的產(chǎn)生條件是具有豎直方向上的加速度,應(yīng)用牛頓第二定律可以分析其本質(zhì)。因此,對超重與失重問題的處理有以下兩種方法: (1)用牛頓第二定律列方程分析。以加速度的方向為正方向列牛頓第二定律方程,求出結(jié)果后,注意運用牛頓第三定律變換成所求的結(jié)論,也要注意區(qū)分加速度的方向和速度方向。 (2)處理連接體問題時,如測力計、臺秤示數(shù)的變化問題,對于其中一個物體(或物體中的一部分)所處的運動狀態(tài)的變化,而導(dǎo)致系統(tǒng)是否保持原來的平衡狀態(tài)的判斷問題,可以根據(jù)系統(tǒng)的重心發(fā)生的超重、失重現(xiàn)象進行分析判斷。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】 導(dǎo)學(xué)號93960094一個質(zhì)量50 kg的人站在升降機的地板上,升降機的頂部懸掛了一只彈簧測力計,彈簧測力計下面掛著一個質(zhì)量mA=5 kg的物體A,當(dāng)升降機向上運動時,人看到彈簧測力計的示數(shù)為40 N,如圖所示,g取10 m/s2,求此時人對地板的壓力。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:依題意可知,彈簧測力計讀數(shù)為40 N,而物體A的重力G=mAg=50 N,顯然彈簧測力計的讀數(shù)小于物體的重力,即視重小于實重,物體A處于失重狀態(tài)。 由于人和A以及升降機三者具有相同的加速度,因此人也處于失重狀態(tài)。 以A為研究對象,受力分析如圖所示。 由牛頓第二定律得 mAg-T=mAa,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,人的受力分析如圖所示。 由牛頓第二定律得 Mg-N=Ma, 所以N=Mg-Ma=400 N 由牛頓第三定律可得,人對地板的壓力為400 N,方向向下。 答案:400 N,方向向下,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2 一質(zhì)量為m=40 kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計上。電梯從t=0時刻由靜止開始上升,在0~6 s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化情況如圖所示。試問:在這段時間內(nèi)小孩超、失重情況及電梯上升的高度是多少?(重力加速度g取10 m/s2),探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1 2 3 4 5,,,,,,1.下列關(guān)于失重和超重的說法,正確的是( ) A.物體處于失重狀態(tài)時,所受重力減小;處于超重狀態(tài)時,所受重力增大 B.在電梯上出現(xiàn)失重狀態(tài)時,電梯必定處于下降過程 C.在電梯上出現(xiàn)超重現(xiàn)象時,電梯有可能處于下降過程 D.只要物體運動的加速度方向向上,物體必定處于失重狀態(tài) 解析:加速度向下,物體處于失重狀態(tài),加速度向上,物體處于超重狀態(tài),超重和失重并非是物體所受重力增大或減小,而是使懸掛物或支持物的彈力增大或減小;電梯加速向上運動時,物體處于超重狀態(tài),電梯減速下降時,也處于超重狀態(tài)。 答案:C,1 2 3 4 5,,,,,,2.如圖所示,姚明某次跳起過程可分為下蹲、蹬地、離地上升、下落四個過程。下列關(guān)于蹬地和離地上升兩個過程的說法中,正確的是(設(shè)蹬地的力為恒力,不計空氣阻力)( ) A.兩過程中姚明都處于超重狀態(tài) B.兩過程中姚明都處于失重狀態(tài) C.前過程為超重,后過程不超重也不失重 D.前過程為超重,后過程為完全失重 解析:蹬地過程中支持力大于重力,二者合力產(chǎn)生向上的加速度,此過程超重;離地上升過程中完全失重,故選項D正確。 答案:D,1 2 3 4 5,,,,,,3.如圖所示,升降機天花板上用輕彈簧懸掛一物體,升降機靜止時彈簧伸長量為10 cm,運動時彈簧伸長量為9 cm,則升降機的運動狀態(tài)可能是(g取10 m/s2)( ) A.以a=1 m/s2的加速度加速上升 B.以a=1 m/s2的加速度加速下降 C.以a=9 m/s2的加速度減速上升 D.以a=9 m/s2的加速度減速下降 解析:根據(jù)運動時彈簧伸長量為9 cm,小于靜止時的彈簧伸長量10 cm,可知升降機加速度向下,則升降機的運動狀態(tài)可能是以a=1 m/s2的加速度加速下降,也可能是以a=1 m/s2的加速度減速上升。故B正確。 答案:B,1 2 3 4 5,,,,,,4.如圖為一物體隨升降機由一樓運動到某高層的過程中的v-t圖象,則( ) A.物體在0~2 s處于失重狀態(tài) B.物體在2~8 s處于超重狀態(tài) C.物體在8~10 s處于失重狀態(tài) D.由于物體的質(zhì)量未知,所以無法判斷超重、失重狀態(tài) 解析:從加速度的角度判斷,由題意知0~2 s物體的加速度豎直向上,則物體處于超重狀態(tài);2~8 s物體的加速度為零,物體處于平衡狀態(tài);8~10 s物體的加速度豎直向下,且物體處于失重狀態(tài),故C選項正確。 答案:C,1 2 3 4 5,,,,,,5.(選做題)豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧測力計,如圖所示,彈簧測力計的掛鉤上懸掛一個質(zhì)量m=4 kg的物體,試分析下列情況下電梯具體的運動情況(g取10 m/s2): (1)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)F1=40 N,且保持不變; (2)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)F2=32 N,且保持不變; (3)當(dāng)彈簧測力計的示數(shù)F3=44 N,且保持不變。,1 2 3 4 5,,,,,,解析:(1)由于F1=40 N=G,物體處于平衡狀態(tài),電梯可能靜止或做勻速直線運動。 (2)由于F2=32 NG,物體處于超重狀態(tài);由牛頓第二定律得F3-G=ma,a=1 m/s2;電梯可能以1 m/s2的加速度向上做加速運動,也可能以 1 m/s2 的加速度向下做減速運動。 答案:見解析,