物理：必修1课件 6.4 《超重与失重》（鲁科版）

欢迎进入物理课堂 第4节超重与失重 自学教材 1 超重现象物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体所受重力的现象 2 超重现象的产生条件物体具有的加速度 与物体的速度的大小和方向 大于 竖直向上 无关 练习 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 弹簧秤的示数是哪个力的示数 物体拉弹簧的力的示数 根据平衡条件和牛顿第三定律知道 弹簧秤的示数等于物体重力的大小 思考 分析 物体的受力情况 物体向上加速时 根据牛顿第二定律 F G ma F ma G G 物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的拉力F 弹簧秤的示数 大于物体的重力 超重和失重 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 大于物体所受到的重力的情况称为超重现象 超重 条件 实验和例题可以看出产生超重现象的条件 物体存在向上的加速度 两种情况 加速上升减速下降 实例 你能举出生活中有关超重现象的实例吗 信息 超重对宇航员的影响 宇航员在飞船起飞和返回地面时 处于超重状态 特别是在升空时 超重可达重力的9倍 超重使人不适 起初会感到头晕 呕吐 超重达到3倍重力时就会感到呼吸困难 超重达到4倍重力时 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取横卧姿势 以增强对超重的耐受能力 宇航员的平躺姿势 1 下列说法中正确的是 A 只有正在向上运动的物体 才有可能处于超重状态B 超重就是物体所受的重力增加C 物体处于超重状态时 地球对它的引力变大D 超重时物体所受的重力不变 解析 只要物体加速度方向向上 物体就处于超重状态 物体也可能向下做减速运动 故A错误 超重时物体的重力不变 地球对物体的吸引力也不变 故B C错误 D正确 答案 D 例题 一个质量为70Kg的人乘电梯下楼 快到此人要去的楼层时 电梯以3m s2的加速度匀减速下降 求这时他对电梯地板的压力 g 10m s2 F mg ma 解 人向下做匀减速直线运动 加速度方向向上 根据牛顿第二定律得 F 910N 根据牛顿第三定律 人对地板的压力大小也等于910N 方向竖直向下 自学教材 1 定义物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体所受重力的现象 2 产生条件物体具有的加速度 小于 竖直向下 3 完全失重 1 定义 如果物体竖直向下匀加速运动的加速度重力加速度 此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 这种现象叫完全失重 2 产生条件 a g 方向 等于 竖直向下 等于零 思考 物体向上减速时 根据牛顿第二定律 G F ma F G ma G 物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的压力F 弹簧秤的示数 小于物体的重力 用弹簧秤匀速拉物体时 突然向上减速运动 弹簧秤的示数如何变化 超重和失重 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受到的重力的情况称为失重现象 失重 超重和失重 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于0的情况称为完全失重现象 完全失重 实验和例题可以看出产生失重现象的条件 物体存在向下的加速度 两种情况 加速下降减速上升 条件 实验和例题可以看出产生完全失重现象的条件 物体的的加速度等于g 两种情况 自由落体竖直上抛 条件 实例 你能举出生活中有关失重现象的实例吗 这是因为液体受到重力而使内部存在压力 小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出 当瓶子自由下落时 瓶中的水处于完全失重状态 小孔以上部分的水对以下部分的水没有压力 小孔没有水流出 思考 瓶中的水会流出吗 2 如图所示 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过程中始终保持平动 且忽略空气阻力 则 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 容器与其中的水自由下落 均处于完全失重状态 所以小孔中不会有水漏出 故A错误 将容器竖直向上抛出后 在上升 下降过程 水平抛出后的运动过程 以及斜向上抛出后的运动过程中 不考虑空气阻力 容器与其中的水有竖直向下的重力加速度 所以均处于完全失重状态 因此不会有水从小孔漏出 故B C错误 D正确 答案 D 在升降机中测人的体重 已知人的质量为40kg 若升降机以2 5m s2的加速度匀加速下降 台秤的示数是多少 若升降机自由下落 台秤的示数又是多少 解 当升降机匀加速下降时 根据牛顿第二定律可知 mg F maF mg ma 根据牛顿第三定律可知 台秤的示数分别为300N和0N 当a1 2 5m s2 F1 300N 当自由下落时 a2 g F2 0N 例题 本质 超重和失重的本质 重力不变 物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化 重点诠释 1 视重当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时 弹簧测力计或台秤的示数称为 视重 大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力 超重与失重不是重力本身变了 而是物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力发生了变化 即 视重 变化了 若弹力大于重力时是超重 反之是失重 2 超重 失重的分析 特别提醒 1 从牛顿第二定律可以知道 加速度方向是超 失重判断的关键 若加速度方向向上 包括斜向上 物体处于超重状态 若加速度方向向下 包括斜向下 物体处于失重状态 2 物体处于超重状态 它的加速度不一定竖直向上 但加速度一定有竖直向上的分量 同理处于失重状态的物体 其加速度方向不一定竖直向下 但一定有竖直向下的分量 2 升降机在板上放一个弹簧盘秤 盘中放一质量为m的物体 当秤的读数为0 8mg时 升降机的运动可能是 A 加速上升B 加速下降C 减速上升D 减速下降解析 物体加速度a方向向下 加速下降或减速上升 时处于失重状态 视重大小等于 mg ma 答案 BC 练习 1 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 A 用弹簧秤测物体的重力B 用天平测物体的质量C 用温度计测舱内的温度D 用水银气压计测舱内气体的压强 ABD 2 在体重计上做下蹲的过程中 体重计的示数怎样变化 过程分析 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 故还有一个向下减速的过程 加速度向上 超重 如果人下蹲后又突然站起 情况又会怎样 练习 例1 某实验小组 利用DISC系统观察超重和失重现象 他们在学校电梯房内做实验 在电梯天花板上固定一个力传感器 测量挂钩向下 并在挂钩上悬挂一个重为10N的钩码 在电梯运动过程中 计算机显示屏上显示出如图所示图像 以下根据图像分析所得结论错误的是 A 该图像显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B 从时刻t1到t2 钩码处于失重状态 从时刻t3到t4 钩码处于超重状态C 电梯可能开始在15楼 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在1楼D 电梯可能开始在1楼 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在15楼 思路点拨 将物体所受重力和F t图像中不同时间段的力比较 判断超重 失重 进而分析物体的运动状态 解析 题中图像显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况 0 t1 钩码受力平衡 t1 t2 拉力小于10N 钩码处于失重状态 t2 t3 钩码受力平衡 t3 t4 拉力大于10N 钩码处于超重状态 经以上分析可知 D项错误 答案 D 超重 失重现象的两种方法 1 直观比较重力和物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力 2 分析运动状态判断加速度方向 加速度方向向上 超重状态 加速度方向向下 失重状态 1 某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490N 他将弹簧测力计移至电梯内称其体重 t0至t3时间段内弹簧测力计的示数如图所示 电梯运行的v t图 如图所示 可能是 取电梯向上运动的方向为正 答案 AD 例2 如图所示 在台秤的托盘上放一底面粗糙 倾角为 质量为M的斜面体 斜面上放一个质量为m的物体 如果斜面光滑 求物体从斜面上滑下过程中台秤的读数 思路点拨 解答本题可按以下流程 解析 物体沿光滑斜面下滑 其加速度为a gsin 将a分解成水平方向和竖直方向两个加速度ax ay 则ay asin gsin2 物体处于失重状态 该斜面给物体的作用力在竖直方向上的分力为F物体在竖直方向mg F may斜面在竖直方向N Mg F所以示数为N Mg mg mgsin2 Mg mgcos2 答案 Mg mgcos2 对于运动物体的加速度不在竖直方向上的情况 要快速准确地判断物体的超重或失重现象 关键是看物体在竖直方向上有哪个方向的加速度分量 有竖直向上的加速度分量是超重 有竖直向下的加速度分量是失重 2 如图所示 载人车厢沿倾角 37 的钢索加速向上运动 车厢中的人对厢底的压力为人的重力的1 25倍 已知sin37 0 6 g取10m s2 那么车厢对人的摩擦力约为人的重力的 A 0 25倍B 0 33倍C 1 25倍D 1 33倍 答案 B 超重 失重 现象与物体运动的速度方向和大小均无关 只决定于物体的加速度方向 小结 本节课我已经学到了 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