物理：47超重和失重课件

第四章第四章 力与运动力与运动超重与失重超重与失重第四章第四章 力与运动超重与失重力与运动超重与失重注意：注意：物体的运动状态，体重计的读数。物体的运动状态，体重计的读数。静止和匀静止和匀速速3.8kg加速加速4.4kg减减速速3.4kg注意：物体的运动状态，体重计的读数。静止和匀速注意：物体的运动状态，体重计的读数。静止和匀速3.8kg加速加速用弹簧秤测物体的重力时应使物用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？体处于什么状态？物体处于平衡状态物体处于平衡状态弹簧秤的示数是哪个力的？弹簧秤的示数是哪个力的？物体拉弹簧的力的示数物体拉弹簧的力的示数物体处于平衡状态物体处于平衡状态根据平衡条件和牛顿第三定根据平衡条件和牛顿第三定律知道：律知道：弹簧秤的示数等于物体重力的大小。弹簧秤的示数等于物体重力的大小。如何测重力如何测重力用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？物体处于平衡状态用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？物体处于平衡状态用弹簧秤测物体用弹簧秤测物体的重力时，突然的重力时，突然向上加速向上加速、减速、减速运动，弹簧秤的运动，弹簧秤的示数如何变化？示数如何变化？思考用弹簧秤测物体的重力时，突然向上加速、减速运动，弹簧秤的思考用弹簧秤测物体的重力时，突然向上加速、减速运动，弹簧秤的物体的受力情况物体的受力情况FGav物体向上加速时物体向上加速时：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：FGmaF ma G G物体所受的拉力物体所受的拉力F与物体对与物体对弹簧秤的拉力弹簧秤的拉力F（弹簧秤的（弹簧秤的示数）示数）大于大于物体的重力。物体的重力。超重和失重超重和失重1 1、超重、超重分析物体的受力情况分析物体的受力情况FGav物体向上加速时：根据牛顿第二定律：物体向上加速时：根据牛顿第二定律：因为运动的物体在竖直方向上因为运动的物体在竖直方向上有向上的加有向上的加速度，速度，物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的或对悬挂物的拉力拉力)大于大于物体所受到的重力的情况称为物体所受到的重力的情况称为超重现象超重现象。1 1、超重、超重因为运动的物体在竖直方向上有向上的加速度，物体对支持物的压力因为运动的物体在竖直方向上有向上的加速度，物体对支持物的压力例例1 1、一个质量为、一个质量为7070KgKg的人乘的人乘电梯下楼。快到此人要去的电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以楼层时，电梯以3 3m/sm/s2 2的加速的加速度匀减速下降，求这时他对度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。电梯地板的压力。（g=10m/sg=10m/s2 2）vaFmg例例1、一个质量为、一个质量为70Kg的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时vaFmgmaFmg解：人向下做匀减速直线解：人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。运动，加速度方向向上。根据牛顿第二定律得：根据牛顿第二定律得：F 910N根据牛顿第三定律，人对根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于地板的压力大小也等于910910N N，方向竖直向下。，方向竖直向下。超重现象超重现象vaFmgmaFmg解：人向下做匀减速直线运动，加速度方解：人向下做匀减速直线运动，加速度方 超重对宇航员的影响超重对宇航员的影响 宇航员在飞船宇航员在飞船起飞和返回起飞和返回地地面时，处于面时，处于超重超重状态，特别是在状态，特别是在升空时，超重可达重力的升空时，超重可达重力的9 9倍，超倍，超重使人不适，起初会感到头晕、重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到呕吐，超重达到3 3倍重力时既感到倍重力时既感到呼吸困难；超重达到呼吸困难；超重达到4 4倍重力时，倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。所以升空时宇航员必须采危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐取横卧姿势，以增强对超重的耐受水平。受水平。宇航员的宇航员的平躺姿势平躺姿势 超重对宇航员的影响超重对宇航员的影响 宇航员在飞船起飞和返回地面宇航员在飞船起飞和返回地面F FG Ga av v物体向上减速时：物体向上减速时：根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律：G G F F mamaF F G G ma ma G G物体所受的拉力物体所受的拉力F F与物体对与物体对弹簧秤的压力弹簧秤的压力FF（弹簧秤（弹簧秤的示数）的示数）小于小于物体的重力物体的重力用弹簧秤匀速拉物体时，突然用弹簧秤匀速拉物体时，突然向上减向上减速速运动，运动，弹簧秤的示数如何变化弹簧秤的示数如何变化？2 2、失重、失重FGav思考物体向上减速时：根据牛顿第二定律：思考物体向上减速时：根据牛顿第二定律：G F 因为运动的物体在竖直方向上有因为运动的物体在竖直方向上有向下的加速度，向下的加速度，物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)小于小于物体所受到的重力的情况称为物体所受到的重力的情况称为失重现象失重现象。2 2、失重、失重因为运动的物体在竖直方向上有向下的加速度，物体对支持物的压力因为运动的物体在竖直方向上有向下的加速度，物体对支持物的压力例例2 2、在升降机中测人的体重，已、在升降机中测人的体重，已知人的质量为知人的质量为4040kgkg若升降机以若升降机以2.52.5m/sm/s2 2的加速度匀的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？加速下降，台秤的示数是多少？若升降机自由下落，台秤的示若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？数又是多少？vaFmg例例2、在升降机中测人的体重，已知人的质量为、在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kgvaFmg解：当升降机匀加速下降时，解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：根据牛顿第二定律可知：mgmg F F ma ma F F mg mg mama 根据牛顿第三定律可知：根据牛顿第三定律可知：台台秤秤的示数分别为的示数分别为300300N N和和0 0N N。当当a a1 1=2.5m/s=2.5m/s2 2,F,F1 1=300N=300N当自由下落时，当自由下落时，a a2 2=g,F=g,F2 2=0N=0NvaFmg失重现象失重现象完全失重现象完全失重现象解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：根据牛根据牛因为运动的物体在竖直方向上的加速度为因为运动的物体在竖直方向上的加速度为重力加速度重力加速度，物体对支持物的压力，物体对支持物的压力(或对悬或对悬挂物的拉力挂物的拉力)等于等于0 0的情况称为的情况称为完全失重现完全失重现象象。3 3、完全失重、完全失重因为运动的物体在竖直方向上的加速度为重力加速度，物体对支持物因为运动的物体在竖直方向上的加速度为重力加速度，物体对支持物 当升降机以加速度当升降机以加速度 a=g 竖直加速下降时竖直加速下降时F合合=N G=ma 所以：所以：N=G m g=0,物体对支持物的压力物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这就是（或对悬挂物的拉力）为零，这就是“完全失重完全失重”现现象。象。应用应用1：试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？解：当解：当瓶子瓶子自由下落时，自由下落时，瓶子瓶子中的水处于完全失重中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子瓶子中水的重力仍然存有，其作用效果是用来产生重力中水的重力仍然存有，其作用效果是用来产生重力加速度加速度。当升降机以加速度当升降机以加速度 a=g 竖直加速下降时竖直加速下降时F合合=太空中的失重环境太空中的失重环境人造地球卫星、宇宙飞船、航人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失其中的人和物都将处于完全失重状态重状态物体将飘在空中；液滴成绝对物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣物的碎渣“漂浮漂浮”在空中，进在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔入宇航员的眼睛、鼻孔空间站中的宇航员空间站中的宇航员太空中的失重环境人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入太空中的失重环境人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入为了全人类的和平进步，为了全人类的和平进步，中国人来到太空了中国人来到太空了（提示重力如何变）提示重力如何变）超重和失重现象的应用超重和失重现象的应用近地卫星近地卫星远离地球的卫星远离地球的卫星航天器中的宇航员航天器中的宇航员航天器中的宇航员航天器中的宇航员g gg g0 0g g航天飞机中的人和物航天飞机中的人和物都处于都处于 状态状态。完全失重完全失重为了全人类的和平进步，中国人来到太空了（提示重力如何变）超重为了全人类的和平进步，中国人来到太空了（提示重力如何变）超重0在航天飞机中所有和重力相关的仪器都无法使用！在航天飞机中所有和重力相关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物体的重力弹簧测力计无法测量物体的重力.无法用天平测量物体的质量无法用天平测量物体的质量但仍能测量拉力或压力的大小。但仍能测量拉力或压力的大小。0在航天飞机中所有和重力相关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法在航天飞机中所有和重力相关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法ks5u精品课件精品课件【牢记】1、超重和失重是一种物理现象。2、物体的重力与运动状态无关，不论物体 处于超重还是失重状态，重力不变。3、规律：物体具有竖直向上的加速度 超重状态 物体具有竖直向下的加速度 失重状态 超重还是失重由加速度方向决定，与与 速度方向无关速度方向无关ks5u精品课件【牢记】精品课件【牢记】1、超重和失重是一种物理现象。、超重和失重是一种物理现象。2.超重与失重现象的本质超重与失重现象的本质 当物体具有当物体具有向上的加速度向上的加速度时，产生时，产生超重超重现象，即体重计上的示数变大。现象，即体重计上的示数变大。当物体具有当物体具有向下的加速度向下的加速度时，产生时，产生失重失重现现象，即体重计上的示数变小。象，即体重计上的示数变小。当物体具有当物体具有向下的加速度向下的加速度g时，产生时，产生完全完全失重失重现象，即体重计上的示数为零。现象，即体重计上的示数为零。.超重与失重现象的本质超重与失重现象的本质 当物体具有向上的加速度时，当物体具有向上的加速度时，1.1.实重实重实重实重2.2.视重视重视重视重3.3.超重超重超重超重4.4.失重失重失重失重5.5.完全失重完全失重完全失重完全失重基本概念物体实际受到的重力大小称为实重。物体实际受到的重力大小称为实重。(即真实重量即真实重量)测量出来的重力大小称为视重。测量出来的重力大小称为视重。(即表现即表现 出来的重量出来的重量)视重大于实重，称为超重。视重大于实重，称为超重。视重小于实重，称为失重。视重小于实重，称为失重。视重等于零，称为完全失重视重等于零，称为完全失重。【特别提醒特别提醒特别提醒特别提醒】无论是超重、失重还是完全失重，物体所受到无论是超重、失重还是完全失重，物体所受到的重力是不变的。不同的仅仅重力的作用效果。的重力是不变的。不同的仅仅重力的作用效果。1.实重实重2.视重视重3.超重超重4.失重失重5.完全失重基本概完全失重基本概例例1：下面所示的情况中，对物体下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发来说，哪几种发生超重现象？哪几种发生失重现象？生超重现象？哪几种发生失重现象？mvamvamvamav甲甲乙乙丙丙丁丁NG 超重超重NG 超重超重GNGNGNGN向上减速运动向上减速运动向上加速运动向上加速运动向下加速运动向下加速运动向下减速运动向下减速运动例例1：下面所示的情况中，对物体：下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重现象？哪来说，哪几种发生超重现象？哪练习练习1、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为重为G，当此人突然下蹲时，磅秤的读数（当此人突然下蹲时，磅秤的读数（）A 先大于先大于G，后小于后小于G B 先小于先小于G，后大于后大于GC 大于大于GD 小于小于G思维点拨：思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？人下蹲是怎样的一个过程？人下蹲过程分析：人下蹲过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。思考：思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？巩固练习：巩固练习：B练习练习1、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为G，当此人，当此人练习练习练习练习2 2 2 2、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一定质量的物体具有一定质量的物体具有一定质量的物体具有一定质量的物体A A A A静止在底板上，如图，现发现静止在底板上，如图，现发现静止在底板上，如图，现发现静止在底板上，如图，现发现A A A A突然被突然被突然被突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是：()A A A A、加速上升加速上升加速上升加速上升 B B B B、减速上升减速上升减速上升减速上升 C C C C、加速下降加速下降加速下降加速下降 D D D D、减速下降减速下降减速下降减速下降分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能所以升降机可能所以升降机可能所以升降机可能向上减速向上减速向上减速向上减速或或或或向下加速向下加速向下加速向下加速BCf=N NF=k x练习练习2、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一3.3.下列四个实验中，不能在绕地球飞行下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是的太空实验舱中完成的是()()A.A.用弹簧秤测物体的重力用弹簧秤测物体的重力B.B.用天平测物体的质量用天平测物体的质量C.C.用温度计测舱内的温度用温度计测舱内的温度D.D.用水银气压计测舱内气体的压强用水银气压计测舱内气体的压强ABDABD3.下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是(4 4：图中图中A A为电磁铁，为电磁铁，C C为胶木秤盘，（包为胶木秤盘，（包括支架）的总质量为括支架）的总质量为M M，B B为铁片，为铁片，质量为质量为m m，整个装置用轻绳悬挂于，整个装置用轻绳悬挂于O O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力升的过程中，轻绳上拉力F F的大小为的大小为（）A A、F=MgF=Mg B B、mgF(M+m)gmgF(M+m)gF(M+m)g方法与技巧方法与技巧：整体法处理超重失重问题整体法处理超重失重问题D F(M+m)gaCAmB4：方法与技巧：整体法处理超重失重问题方法与技巧：整体法处理超重失重问题D F(M+m 本节小结本节小结1 1、超重、超重2 2、失重、失重3 3、完全失重、完全失重 本节小结本节小结1、超重、超重2、失重、失重3、完全失重、完全失重