高一物理沪科版必修1 第5章 5.4《超重与失重》课件

欢迎进入物理课堂 理解教材新知 第5章 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点一 知识点二 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 5 4 考向三 1 超重表现为物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 大于重力 其动力学特征是物体具有向上的加速度 2 失重表现为物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 小于重力 其动力学特征是物体具有向下的加速度 3 不论物体处于超重还是失重状态 物体的重力都没有改变 自学教材 1 定义物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体重力的现象 2 产生条件物体具有的加速度 大于 向上 重点诠释 1 对超重的理解 1 物体处于超重时其重力并没有发生变化 变化的只是物体受到的支持力或拉力 也就是我们所说的视重比原来大了 2 物体超重与运动状态的关系 2 超重现象的说明 1 当物体加速向上运动时 设物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 为F 即视重 竖直方向上由牛顿第二定律得F mg ma 所以F mg ma 2 物体不在竖直方向上运动 只要其加速度在竖直方向上有分量 即ay 0时 则当ay方向竖直向上时 物体处于超重状态 1 质量为m的人站在升降机里 如果升降机运动时加速度的绝对值为a 升降机底板对人的支持力F m g a 则可能的情况是 A 升降机以加速度a向下加速运动B 升降机以加速度a向上加速运动C 在向上运动中 以加速度a制动D 在向下运动中 以加速度a制动 解析 升降机对人的支持力F m g a 大于人所受的重力mg 故升降机处于超重状态 具有向上的加速度 选项B D正确 答案 BD 自学教材 1 定义物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体重力的现象 2 产生条件物体具有的加速度 小于 向下 3 完全失重 1 定义 当物体以大小等于g的加速度竖直下落时 物体对悬挂物或支持物完全的状态 2 产生条件 a g 方向 没有作用力 竖直向下 重点诠释 1 对失重与完全失重的理解 1 物体处于失重和完全失重状态时 物体的重力并没有改变 改变的只是物体对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力 2 完全失重状态不限于自由落体运动 物体只要具有竖直向下的大小等于重力加速度g的加速度 就处于完全失重状态 3 在完全失重状态下 由重力产生的一切现象都不存在了 如物体对水平支持面没有压力 对竖直悬绳没有拉力 不能用天平测物体的质量 液柱不产生压强 浸没在液体中的物体不受浮力等 4 物体失重与运动状态的关系 2 失重分析当物体有向下的加速度时 由牛顿第二定律得 mg F ma 所以F mg ma可见 视重F比mg少ma 失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度 同时可看出 物体所受的重力也没变 2 如图5 5 1所示 一个盛水的容器底部有一小孔 静止时用手指堵住小孔不让它漏水 假设容器在下述运动中始终保持平动 且忽略空气阻力 则 图5 5 1 A 容器自由下落时 小孔向下漏水B 将容器竖直向上抛出 容器向上运动时 小孔向下漏水 容器向下运动时 小孔不向下漏水C 将容器水平抛出 容器在运动中小孔向下漏水D 将容器斜向上抛出 容器在运动中小孔不向下漏水 解析 将容器抛出后 容器和容器中的水处于完全失重状态 液面下任何一点的压强都等于0 小孔不会向下漏水 故选D 答案 D 例1 某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象 他们在电梯内做实验 在电梯的地板上放置一个压力传感器 在传感器上放一个重为20N的物块 实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系图像 根据图像分析得出的结论中正确的是 图5 5 2 A 从时刻t1到t2物块处于失重状态B 从时刻t3到t4物块处于失重状态C 电梯可能开始停在低楼层 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在高楼层D 电梯可能开始停在高楼层 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在低楼层 思路点拨 由图像中压力的大小与物体重力的关系判断物块的超 失重状态及电梯的运动情况 解析 0 t1时间内 F mg 电梯可能静止或匀速运动 t1 t2内 F mg 电梯具有向上的加速度 物块处于超重状态 可能加速向上运动或减速向下运动 t2 t3 F mg 可能静止或匀速运动 t3 t4 F mg 电梯具有向下的加速度 物块处于失重状态 可能做加速向下或减速向上运动 综上分析可知 B C正确 答案 BC 借题发挥 物体究竟处于超重状态还是失重状态 可用三个方法判断 1 从受力的角度判断 当物体所受向上的拉力 或支持力 大于重力时 物体处于超重状态 小于重力时处于失重状态 等于零时处于完全失重状态 2 从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时处于超重状态 具有向下的加速度时处于失重状态 向下的加速度为g时处于完全失重状态 3 从运动的角度判断 当物体加速上升或减速下降时 物体处于超重状态 当物体加速下降或减速上升时 物体处于失重状态 1 2011年10月 泰国遭受了特大洪涝灾害 其中最为严重的是距离首都曼谷70多公里的大城府 洪水几乎阻隔了该府与外界的交通 救援人员只能借助直升机展开援救 下列关于被营救人员在直升机上的状态的描述正确的是 A 当直升机加速上升时 被营救人员处于失重状态B 当直升机减速下降时 被营救人员处于超重状态C 当直升机上升时 被营救人员处于超重状态D 当直升机下降时 被营救人员处于失重状态 解析 加速度方向向上 为超重状态 加速度方向向下 为失重状态 超重 失重与物体的速度方向无关 故B正确 A C D错误 答案 B 例2 质量是60kg的人站在升降机中的体重计上 如图5 5 3所示 重力加速度g取10m s2 当升降机做下列各种运动时 求体重计的示数 1 匀速上升 2 以4m s2的加速度加速上升 3 以5m s2的加速度加速下降 4 以重力加速度g加速下降 图5 5 3 思路点拨 对人进行受力分析 由牛顿第二定律计算出体重计对人的支持力 然后由牛顿第三定律得到人对体重计的压力 即为体重计的示数 解析 1 匀速上升时 由平衡条件得 N1 mg 600N 由牛顿第三定律得人对体重计压力为600N 即体重计示数为600N 2 加速上升时 由牛顿第二定律得 N2 mg ma1 N2 mg ma1 840N 由牛顿第三定律得人对体重计压力为840N 即体重计示数为840N 3 加速下降时 由牛顿第二定律得 mg N3 ma3 N3 mg ma3 300N 由牛顿第三定律得人对体重计压力为300N 即体重计示数为300N 4 当a g加速下降时 人完全失重 体重计示数为零 答案 1 600N 2 840N 3 300N 4 0 借题发挥 超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续 解题时应抓住联系力和运动的桥梁 加速度 其基本思路如下 1 确定研究对象 2 把研究对象从物体系中隔离出来 分析受力并画出受力图 3 选取正方向 分析物体的运动情况 确定加速度方向 4 根据牛顿第二定律和运动学公式列方程 5 解方程 找出所需要的结果 2 某举重运动员在a 2m s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1 75kg的物体 则此人在地面上最多可举起多大质量的物体 若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2 50kg的物体 则此升降机上升的加速度为多大 g 10m s2 答案 60kg2m s2 例3 如图5 5 4所示 台秤上放置盛水的杯 杯底用细线系一木质小球 若细线突然断裂 则在小木球上浮到水面的过程中 台秤的示数将 A 变小B 变大C 不变D 无法判断 图5 5 4 思路点拨 绳断后 以木球和等体积的水为研究对象 根据木球的运动情况分别分析它们的超 失重情况 然后整体分析得出结论 解析 将容器和木球视为整体 整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力 当细线被剪断后 其实际效果是 在木球向上加速运动的同时 木球上方与该木球等体积的水球 将以同样大小的加速度向下加速流动 从而填补了木球占据的空间 由于 水 木 水球的质量大于木球的质量 故木球和水组成系统的重心有向下的加速度 整个系统将处于失重状态 故台秤的示数将变小 故正确答案为A B C D错 答案 A 借题发挥 等效替代是物理上常用的一种分析方法 如木球的上升 可同时有一等大的水球下降 这样可使问题分析简化 整个系统的重心变化由复杂变得简单 若在例题图中的容器口有一个固定的支架 用细线系住一个实心铁球悬挂于支架上 并浸没在水中 如图5 5 5所示 当把细线剪断后 铁球下沉的过程中 台秤的示数如何变化 图5 5 5 解析 剪断细线后 铁球加速下沉 同时有同体积的水加速上升 因为铁球比同体积的水重 则整个容器 包括水 铁球 框架 的重心下降 故系统具有向下的加速度 系统处于失重状态 故台秤示数与剪断细线前相比较应该变小 答案 变小 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全