魯科物理必修1課件：第6章第4節(jié).pptVIP

第4節(jié) 超重與失重,目標導航 1.知道超重和失重現(xiàn)象； 2理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件； 3能夠運用牛頓運動定律分析超重和失重現(xiàn)象(重點難點),一、超重現(xiàn)象 1超重現(xiàn)象：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?_物體所受重力的現(xiàn)象 2產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度,與物體的速度的大小和方向_,大于,豎直向上,無關,二、失重現(xiàn)象 1失重現(xiàn)象：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? _物體所受重力的現(xiàn)象 2產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度. 3完全失重 (1)定義：如果物體豎直向下勻加速運動的加速度_重力加速度，此時物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦這種現(xiàn)象叫完全失重 (2)產(chǎn)生條件：ag，方向_,小于,豎直向下,等于,等于零,豎直向下,想一想 如圖所示為俄羅斯國際空 間站溫室內(nèi)一滴水珠，它 內(nèi)部的氣泡置于正中央， 呈球形靜靜地停留在植物的葉子上為什么這種情況只能出現(xiàn)在太空中？ 提示：地面上的水珠由于重力的作用而呈“橢球形”，太空是一個完全失重的環(huán)境，小水珠沒有重力的影響而呈球形.同時水珠內(nèi)的氣泡不受浮力、只受壓力作用而處于正中央.,學案導引 1超重時物體的重力真的增加了嗎？ 2超重時物體的速度一定向上嗎？加速度的方向呢？,1實重與視重 (1)實重：實重是指物體實際所受的重力，物體所受重力不會因為物體運動狀態(tài)的改變而變化 (2)視重：用彈簧秤或臺秤來測量物體的重力時，彈簧秤或臺秤的示數(shù)叫做物體的視重當物體與彈簧秤保持靜止或者勻速運動時，視重等于實重當存在豎直方向的加速度時,視重不再等于實重,2超重 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 3本質(zhì) 當物體具有豎直向上的加速度時，根據(jù)牛頓第二定律可知： Nmgma即Nm(ga)mg由牛頓第三定律知，此時物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于物體的重力,這就是超重現(xiàn)象.,特別提醒：(1)當物體的加速度具有豎直向上的分量時，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，與運動方向無關 (2)出現(xiàn)超重現(xiàn)象時，物體的重力并沒有變化,(2012廣州高一檢測)如圖 所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電 梯的天花板上，彈簧下端懸掛一 個小鐵球，在電梯運行時，乘客 發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜止時的伸長量大,這一現(xiàn)象表明( ) A電梯一定是在上升 B電梯一定是在下降 C電梯的加速度方向一定是向下 D乘客一定處在超重狀態(tài),【精講精析】 電梯靜止時，彈簧的拉力和重力相等現(xiàn)在，彈簧的伸長量變大，則彈簧的拉力增大，小鐵球受到的合力方向向上,加速度方向向上，小鐵球處于超重狀態(tài)但是電梯的運動方向可能向上也可能向下，故選D. 【答案】 D,變式訓練 1下列說法正確的是( ) A只有正在向上運動的物體，才有可能處于超重狀態(tài) B超重就是物體所受的重力增加 C物體處于超重狀態(tài)時，地球?qū)λ囊ψ兇?D超重時物體所受的重力不變,解析：選D.只要物體加速度方向向上，物體就處于超重狀態(tài)，物體也可能向下做減速運動，故A錯誤超重時物體的重力不變，地球?qū)ξ矬w的吸引力也不變，故B、C錯誤，D正確,學案導引 1失重時物體的重力真的減小了嗎？ 2失重時物體的速度一定向下嗎？加速度的方向呢？ 3完全失重時物體間水平支撐面(點)處的彈力是零嗎？,1失重現(xiàn)象：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?小于重力的現(xiàn)象 (1)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度，與物體速度的大小和方向無關 (2)運動狀態(tài)：加速下降或減速上升 (3)產(chǎn)生原因：當物體具有豎直向下的加速度(物體可加速向下運動，也可以減速向上運動)時，懸繩對物體的拉力(或支持物對物體的支持力)為F.由牛頓第二定律得mgFma，所以Fmgmamg.,2完全失重現(xiàn)象：物體對懸線的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?等于零的現(xiàn)象.此時物體的加速度豎直向下且大小等于g.如自由落體運動. 3超重和失重現(xiàn)象問題的求解技巧 求解超重和失重現(xiàn)象問題應當明確以下三點: (1)物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)取決于物體加速度的方向，與物體速度的大小和方向沒有關系,(2)加速度與超重、失重狀態(tài)的對應關系是： a0時，既不超重也不失重，F(xiàn)mg a的方向豎直向上時，超重，F(xiàn)mg a的方向豎直向下時，失重，F(xiàn)mg ag且方向豎直向下時，完全失重，F(xiàn)0 (3)物體處于超重或失重時的運動情況 超重時，物體向上加速或向下減速 失重時，物體向下加速或向上減速,特別提醒：(1)當物體的加速度具有豎直向下的分量時，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，與運動的方向無關 (2)出現(xiàn)失重現(xiàn)象時，物體的重力并沒有變化,下面關于超重與失重的判斷正確的是( ) A物體做變速運動時,必處于超重或失重狀態(tài) B物體向下運動，必處于失重狀態(tài) C做豎直上拋運動的物體,處于完全失重狀態(tài) D物體斜向下做勻加速運動，處于超重狀態(tài) 【思路點撥】 本題應在掌握超重、失重概念的基礎上，依據(jù)超重與失重產(chǎn)生的原理加以判斷,【精講精析】 判斷物體是否處于超重或失重狀態(tài)，就是看物體有沒有豎直方向的加速度若物體加速度向下，則處于失重狀態(tài)若系統(tǒng)加速度向上，則處于超重狀態(tài)A、B兩項均未指明加速度方向，無法判定是否發(fā)生超重或失重C項 物體加速度向下，故處于失重狀態(tài)，且ag，故處于完全失重狀態(tài)D項中加速度向下，處于失重狀態(tài),【答案】 C 【規(guī)律總結】 判斷物體是否超重、失重、完全失重的關鍵，在于看物體有沒有豎直方向上的加速度與物體運動速度方向沒有直接關系,變式訓練 2(2012杭州高一檢測)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，在傳感器上放一個重為20 N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系，如圖乙所示以下根據(jù)圖象分析得出的結論中正確的是( ),A從時刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài) B從時刻t2到t3，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：選C.由圖可知在0t1、t2t3及t4之后,傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大??；t1t2時間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3t4時間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài),加速度向下綜上所述選項C正確,加速度不沿豎直方向的超、失重現(xiàn)象 經(jīng)典案例 (8分)如圖所示， 在臺秤的托盤上放一底面粗糙、 傾角為、質(zhì)量為M的斜面體， 斜面上放一個質(zhì)量為m的物體 如果斜面光滑，求物體從斜面上滑下過程中臺秤的讀數(shù),【解題樣板】 物體沿光滑斜面下滑，其加速度為agsin，將a分解成水平方向和豎直方向兩個加速度ax、ay，則ayasingsin2,物體處于失重狀態(tài)該斜面給物體的作用力在豎直方向上的分力為F(2分) 物體在豎直方向：mgFmay(2分) 斜面在豎直方向：NMgF(2分) 所以示數(shù)為NMgmgmgsin2Mgmgcos2.(2分) 【答案】 Mgmgcos2,【規(guī)律總結】 快速準確地判斷系統(tǒng)超重、失重現(xiàn)象，關鍵是看物體在豎直方向上有哪個方向的加速度分量有豎直向上的加速度分量是超重，有豎直向下的加速度分量是失重,一個年輕人在以加速度為a2 m/s2加速上升的升降機里最多能舉起質(zhì)量為m50 kg的重物，問當升降機以同樣的加速度減速上升時，該年輕人最多能舉起的重物的質(zhì)量m為( ) A50 kg B100 kg C75 kg D125 kg,【思路分析】 解答本題的關鍵是要理解不論是在加速還是減速的環(huán)境中，人的最大舉力是不發(fā)生變化的，然后對物體在豎直方向上應用牛頓第二定律即可求解,【答案】 C,如圖所示，在臺秤 的托盤上放一個支架，支架 上固定一電磁鐵A，電磁鐵A 的正下方有一鐵塊B，電磁鐵 A不通電時,臺秤的示數(shù)為G.當接通電源且在鐵塊B被吸引起來的過程中,臺秤的示數(shù)將( ) A不變 B變大 C變小 D忽大忽小,【思路分析】