高中物理 第5章 力与运动 第4节 超重与失重课件 鲁科版必修1.ppt

第4节超重与失重 填一填 练一练 一 超重现象 见课本第117 118页 1 定义 物理学中把物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 大于物体所受重力的现象称为超重现象 2 产生条件 只要加速度方向竖直向上 就必然产生超重现象 二 失重现象 见课本第119页 1 定义 物理学中把物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 小于物体所受重力的现象称为失重现象 2 产生条件 只要加速度方向竖直向下 就必然产生失重现象 3 完全失重 如果物体竖直向下的加速度正好等于重力加速度g 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 等于零 这就叫完全失重 填一填 练一练 关于超重和失重 下列说法正确的是 A 超重就是物体所受的重力增加了B 失重就是物体所受的重力减小了C 完全失重就是物体不受重力了D 不论超重还是失重 物体所受的重力都是不变的解析 不论超重 失重还是完全失重 物体所受的重力都不变 物体所受的重力只与物体的质量和重力加速度有关 与物体的运动状态无关 故选项D正确 答案 D 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 对超重和失重的理解是否超重现象仅发生在物体加速上升时 失重现象仅发生在物体加速下降时 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 1 当物体处于 超重 状态时 物体的重力没有增大 当物体处于 失重 状态时 物体的重力也没有减小 当物体处于 完全失重 状态时 物体的重力并没有消失 超重和失重仅仅是我们 看到 的重力好像发生了变化 即 视重 变了 物体的实际重力由质量和当地重力加速度决定 并没有变化 2 超 失 重现象是指物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 大于 小于 重力的现象 此拉力 或支持力 即为我们所说的 视重 3 超重 失重 现象与物体运动的速度方向和大小均无关 只决定于物体加速度的方向 4 只有当物体竖直方向的加速度为零时 视重大小等于重力的大小 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 5 完全失重不仅只有自由落体这一种情况 只要物体具有方向竖直向下 大小等于g的加速度 就处于完全失重状态 在完全失重的状态下 平常一切由于重力产生的物理现象都完全消失 如单摆停摆 天平失效 浸在水中的物体不受浮力 液体柱不再产生向下的压强 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 例题1 导学号93960093 多选 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 在传感器上放一个质量为2kg的物块 如图甲所示 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如图乙所示 根据图象分析得出的结论中正确的是 g取10m s2 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 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 最后停在低楼层解析 超重或失重的本质是物体对支持物的压力大于或小于重力 由F t图象可以看出 从t1到t2物块对传感器的压力总大于重力 从t3到t4物块对传感器的压力总小于重力 所以正确选项为B C 答案 BC 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 变式训练1 多选 一枚玩具火箭由地面竖直向上发射 其v t关系如图所示 则 A t2 t3时间内 玩具火箭在向下运动B t3时刻 玩具火箭距地面最远C t1 t2时间内 玩具火箭处于超重状态D 0 t3时间内 玩具火箭始终处于失重状态解析 火箭在0 t3内一直向上运动 t3时刻距地面最远 选项A错误 选项B正确 t1 t2时间内 火箭向上加速运动 火箭处于超重状态 选项C正确 t2 t3时间内火箭向上减速运动 火箭处于失重状态 选项D错误 答案 BC 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 超重和失重现象的分析及应用在运行的电梯上 某同学突然感到自己的体重变大 这其中的原因是什么 电梯的运动情况如何 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 1 超重 失重的分析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 2 超重 失重问题的处理方法超重 失重现象的产生条件是具有竖直方向上的加速度 应用牛顿第二定律可以分析其本质 因此 对超重与失重问题的处理有以下两种方法 1 用牛顿第二定律列方程分析 以加速度的方向为正方向列牛顿第二定律方程 求出结果后 注意运用牛顿第三定律变换成所求的结论 也要注意区分加速度的方向和速度方向 2 处理连接体问题时 如测力计 台秤示数的变化问题 对于其中一个物体 或物体中的一部分 所处的运动状态的变化 而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断问题 可以根据系统的重心发生的超重 失重现象进行分析判断 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 例题2 导学号93960094一个质量50kg的人站在升降机的地板上 升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计 弹簧测力计下面挂着一个质量mA 5kg的物体A 当升降机向上运动时 人看到弹簧测力计的示数为40N 如图所示 g取10m s2 求此时人对地板的压力 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 解析 依题意可知 弹簧测力计读数为40N 而物体A的重力G mAg 50N 显然弹簧测力计的读数小于物体的重力 即视重小于实重 物体A处于失重状态 由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度 因此人也处于失重状态 以A为研究对象 受力分析如图所示 由牛顿第二定律得mAg T mAa 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 人的受力分析如图所示 由牛顿第二定律得Mg N Ma 所以N Mg Ma 400N由牛顿第三定律可得 人对地板的压力为400N 方向向下 答案 400N 方向向下 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 变式训练2一质量为m 40kg的小孩站在电梯内的体重计上 电梯从t 0时刻由静止开始上升 在0 6s内体重计示数F的变化情况如图所示 试问 在这段时间内小孩超 失重情况及电梯上升的高度是多少 重力加速度g取10m s2 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 探究一 探究二 问题导引 名师精讲 典例剖析 12345 1 下列关于失重和超重的说法 正确的是 A 物体处于失重状态时 所受重力减小 处于超重状态时 所受重力增大B 在电梯上出现失重状态时 电梯必定处于下降过程C 在电梯上出现超重现象时 电梯有可能处于下降过程D 只要物体运动的加速度方向向上 物体必定处于失重状态解析 加速度向下 物体处于失重状态 加速度向上 物体处于超重状态 超重和失重并非是物体所受重力增大或减小 而是使悬挂物或支持物的弹力增大或减小 电梯加速向上运动时 物体处于超重状态 电梯减速下降时 也处于超重状态 答案 C 12345 2 如图所示 姚明某次跳起过程可分为下蹲 蹬地 离地上升 下落四个过程 下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法中 正确的是 设蹬地的力为恒力 不计空气阻力 A 两过程中姚明都处于超重状态B 两过程中姚明都处于失重状态C 前过程为超重 后过程不超重也不失重D 前过程为超重 后过程为完全失重解析 蹬地过程中支持力大于重力 二者合力产生向上的加速度 此过程超重 离地上升过程中完全失重 故选项D正确 答案 D 12345 3 如图所示 升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体 升降机静止时弹簧伸长量为10cm 运动时弹簧伸长量为9cm 则升降机的运动状态可能是 g取10m s2 A 以a 1m s2的加速度加速上升B 以a 1m s2的加速度加速下降C 以a 9m s2的加速度减速上升D 以a 9m s2的加速度减速下降解析 根据运动时弹簧伸长量为9cm 小于静止时的弹簧伸长量10cm 可知升降机加速度向下 则升降机的运动状态可能是以a 1m s2的加速度加速下降 也可能是以a 1m s2的加速度减速上升 故B正确 答案 B 12345 4 如图为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v t图象 则 A 物体在0 2s处于失重状态B 物体在2 8s处于超重状态C 物体在8 10s处于失重状态D 由于物体的质量未知 所以无法判断超重 失重状态解析 从加速度的角度判断 由题意知0 2s物体的加速度竖直向上 则物体处于超重状态 2 8s物体的加速度为零 物体处于平衡状态 8 10s物体的加速度竖直向下 且物体处于失重状态 故C选项正确 答案 C 12345 5 选做题 竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧测力计 如图所示 弹簧测力计的挂钩上悬挂一个质量m 4kg的物体 试分析下列情况下电梯具体的运动情况 g取10m s2 1 当弹簧测力计的示数F1 40N 且保持不变 2 当弹簧测力计的示数F2 32N 且保持不变 3 当弹簧测力计的示数F3 44N 且保持不变 12345 解析 1 由于F1 40N G 物体处于平衡状态 电梯可能静止或做匀速直线运动 2 由于F2 32NG 物体处于超重状态 由牛顿第二定律得F3 G ma a 1m s2 电梯可能以1m s2的加速度向上做加速运动 也可能以1m s2的加速度向下做减速运动 答案 见解析