2019_20學(xué)年高中物理第四章力與運動第六節(jié)第七節(jié)超重和失重力學(xué)單位課件粵教版必修.pptx

第六節(jié) 超重和失重 第七節(jié) 力學(xué)單位,第四章 力與運動,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象，會根據(jù)條件判斷超重、失重現(xiàn)象. 2.會利用超重、失重知識解釋一些實際現(xiàn)象. 3.知道單位制、基本單位和導(dǎo)出單位的概念.明確國際單位制中力學(xué)的三個基本物理量及其單位. 4.知道物理運算過程中單位的規(guī)范使用和表示方法.,自主預(yù)習(xí),01,1.超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受的重力的情況稱為超重現(xiàn)象. 2.失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受的重力的情況稱為失重現(xiàn)象. 3.完全失重現(xiàn)象：如果一個物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為_，這種情況是失重現(xiàn)象中的極限，稱為_現(xiàn)象.,超重、失重和完全失重,一,大于,小于,零,完全失重,4.超重和失重的解釋 如圖1所示，質(zhì)量為m的人站在升降機中的體重計上，當(dāng)升降機做下列運動時，試比較體重計的示數(shù)(即人對體重計的壓力FN，等于人受的支持力FN)與重力mg的關(guān)系.,圖1,(1)當(dāng)升降機勻速上升或勻速下降時，由二力平衡得_，故示數(shù)FN_mg. (2)當(dāng)升降機以加速度a加速上升或減速下降時，由牛頓第二定律列方程：_得：FN_，故示數(shù)FN_mg，即超重了. (3)當(dāng)升降機以加速度a加速下降或減速上升時，同理可得：FN_，故示數(shù)FN_mg，即失重了；當(dāng)ag時，示數(shù)FN_，即完全失重.,FNmg,FNmgma,m(ga),m(ga),0,1.單位制：由_單位和_單位所組成的一系列完整的單位體制. (1)基本單位是可以任意選定的. (2)導(dǎo)出單位是由定義方程式與比例系數(shù)確定的. 2.國際單位制中的力學(xué)單位 (1)基本單位 長度單位_、質(zhì)量單位_和時間單位_. (2)常見的導(dǎo)出單位 速度的單位為_，加速度的單位為_，力的單位為牛即_ _.,力學(xué)單位,二,基本,導(dǎo)出,米(m),千克(kg),秒(s),米/秒(m/s),米/秒2(m/s2),千克米,/秒2(1 N1 kgm/s2),1.判斷下列說法的正誤. (1)超重就是物體受到的重力增加了.( ) (2)物體處于完全失重時，物體的重力就消失了.( ) (3)物體處于超重時，物體一定在上升.( ) (4)物體處于失重時，物體可能在上升.( ) (5)物體做豎直上拋運動時，處于超重狀態(tài).( ),即學(xué)即用,2.現(xiàn)有以下一些物理量和單位，按下面的要求選擇填空. A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長度 I.時間 J.千克 (1)屬于物理量的有 .,(2)在國際單位制中，被選定的基本量有 .,A、D、E、H、I,E、H、I,解析 此題中給定的選項中，屬于物理量的有密度、加速度、質(zhì)量、長度、時間，故此空填“A、D、E、H、I”.,解析 此題中給定的選項中，在國際單位制中，被選定的基本量有質(zhì)量、長度、時間，故此空填“E、H、I”.,A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長度 I.時間 J.千克 (3)國際單位制中的基本單位有 ，屬于導(dǎo)出單位的有 .(均選填字母的代號),F、J,B、C,解析 此題中給定的選項中，在國際單位制中屬于基本單位的有千克、秒，屬于導(dǎo)出單位的有米/秒、牛頓，故第一個空填“F、J”，第二個空填“B、C”.,重點探究,02,如圖2所示，某人乘坐電梯正在向上運動.,超重和失重,一,導(dǎo)學(xué)探究,圖2,(1)電梯啟動瞬間加速度方向向哪兒？人受到的支持力比其重力大還是小？電梯勻速向上運動時，人受到的支持力比其重力大還是??？,答案 電梯啟動瞬間加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；電梯勻速向上運動時，人受到的合力為零，所以支持力等于重力.,(2)電梯將要到達目的地減速運動時加速度方向向哪兒？人受到的支持力比其重力大還是小？,答案 減速運動時，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.,知識深化,1.視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受到的拉力或臺秤所受到的壓力. 當(dāng)物體處于超重或失重時，物體的重力并未變化，只是視重變了.,2.超重、失重的比較,3.對超重、失重的理解 (1)物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運動方向無關(guān). (2)發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時，物體所受的重力并沒有變化. (3)發(fā)生完全失重現(xiàn)象時，與重力有關(guān)的一切現(xiàn)象都將消失.比如物體對支持物無壓力、擺鐘將停止擺動，靠重力使用的儀器不能再使用(如天平).,例1 (多選)如圖3所示，電梯的頂部豎直懸掛一個彈簧測力計，彈簧測力計下端掛了一個重物，電梯做勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10 N，某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)? N，關(guān)于電梯的運動，以下說法正確的是(g取10 m/s2),圖3,A.電梯可能向上做加速運動，加速度大小為4 m/s2 B.電梯可能向下做加速運動，加速度大小為4 m/s2 C.電梯可能向上做減速運動，加速度大小為4 m/s2 D.電梯可能向下做減速運動，加速度大小為4 m/s2,解析 電梯做勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10 N，可知重物的重力等于10 N，某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變?yōu)? N，對重物，根據(jù)牛頓第二定律有mgFma，解得a4 m/s2，方向豎直向下，則電梯的加速度大小為4 m/s2，方向豎直向下，因此電梯可能向下做加速運動，也可能向上做減速運動，選項B、C正確.,針對訓(xùn)練1 2016年10月17日，“神舟十一號”載人飛船發(fā)射成功，如圖4所示.宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是,圖4,A.火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài) B.飛船落地前減速下落時，宇航員處于失重狀態(tài) C.火箭加速上升時，宇航員對座椅的壓力小于自身重力 D.火箭加速上升過程中加速度逐漸減小時，宇航員處于失重狀態(tài),解析 火箭加速上升時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，對座椅的壓力大于自身重力，選項A正確，C錯誤； 飛船落地前減速下落時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，選項B錯誤； 火箭加速上升過程中加速度逐漸減小時，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，選項D錯誤.,總結(jié)提升,判斷超重、失重狀態(tài)的方法 1.從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài). 2.從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度(包括斜向上)時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度(包括斜向下)時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài). 3.從運動的角度判斷，當(dāng)物體加速上升或減速下降時，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加速下降或減速上升時，物體處于失重狀態(tài).,例2 在電梯中，把一物體置于臺秤上，臺秤與力傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止起加速上升，然后又勻速運動一段時間，最后停止運動時，傳感器的熒屏上顯示出其受的壓力與時間的關(guān)系圖象如圖5所示.試由此圖回答問題：(g取10 m/s2),圖5,(1)該物體的重力是多少？電梯在超重和失重時物體的重力是否變化？,答案 30 N 不變,解析 根據(jù)題意4 s到18 s物體隨電梯一起做勻速運動，由平衡條件及牛頓第三定律知： 臺秤受的壓力和物體的重力相等，即G30 N； 根據(jù)超重和失重的本質(zhì)得：物體的重力不變,(2)算出電梯在超重和失重時的最大加速度分別是多大？,答案 6.67 m/s2 6.67 m/s2,如圖6，某運動員的速度可以達到10 m/s，某人騎助力車的速度為35 km/h.,單位制的理解,二,導(dǎo)學(xué)探究,圖6,(1)某同學(xué)僅憑所給兩個速度的數(shù)值能否判斷運動員的速度與助力車的速度的大小關(guān)系？,答案 不能,(2)你能比較以上兩個速度的大小關(guān)系嗎？以上兩個速度哪個大？,答案 能.10 m/s36 km/h35 km/h，所以運動員的速度較大.,國際單位制 (1)組成：國際單位制是由7個基本單位、2個輔助單位和19個具有專門名稱的導(dǎo)出單位組成.,知識深化,(2)國際單位制中的七個基本量和相應(yīng)的基本單位,說明：(1)厘米(cm)、千米(km)、小時(h)、分鐘(min)是基本量的單位，但不是國際單位制中的單位. (2)米每秒(m/s)、牛頓(N)、焦耳(J)是國際單位制中的導(dǎo)出單位，而千米每小時(km/h)、厘米每秒(cm/s)、千瓦(kW)不是國際單位制中的導(dǎo)出單位.,例3 (多選)關(guān)于國際單位制，下列說法中正確的是 A.在力學(xué)單位制中，若采用cm、g、s作為基本單位，力的單位是牛(N) B.在力學(xué)中，力是基本概念，所以力的單位“牛頓”是力學(xué)單位的基本單位 C.各物理量采用國際單位制中的單位，通過物理公式運算的結(jié)果的單位一定為國際單 位制中的單位 D.千克米/秒2、米/秒都屬于國際單位,1.單位制可以簡化計算過程 計算時首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國際單位制中，用國際單位制中的基本單位和導(dǎo)出單位表示，這樣就可以省去計算過程中單位的代入，只在數(shù)字后面寫上相應(yīng)待求量的單位即可，從而使計算更簡便. 2.推導(dǎo)物理量的單位 根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位. 3.單位制可檢查物理量關(guān)系式的正誤 根據(jù)物理量的單位，如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問題，或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致，那么該公式或計算結(jié)果肯定是錯誤的.,單位制的應(yīng)用,三,4.判斷比例系數(shù)的單位 根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系，可判斷公式中比例系數(shù)有無單位，如公式Fkx中k的單位為N/m，fFN中無單位，F(xiàn)kma中k無單位.,例4 為了安全，在公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離.已知某高速公路的最高限速v120 km/h，假設(shè)前方車輛突然停止，汽車司機從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操控剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時間(即反應(yīng)時間)t0.50 s，剎車時汽車受到阻力的大小f 為汽車重力的0.40倍，則該高速公路上汽車間的安全距離s至少為多少？重力加速度g取10 m/s2.,答案 156 m,方法總結(jié),1.在利用物理公式進行計算時，為了在代入數(shù)據(jù)時不使表達式過于繁雜，我們要把各個量換算到同一單位制中，這樣計算時就不必一一寫出各量的單位，只要在數(shù)字后面寫上對應(yīng)的單位即可. 2.習(xí)慣上把各量的單位統(tǒng)一成國際單位，只要正確地應(yīng)用公式，計算結(jié)果必定是用國際單位表示的.,針對訓(xùn)練2 一物體在2 N的外力作用下，產(chǎn)生10 cm/s2的加速度，求該物體的質(zhì)量.下列幾種不同的求法，其中單位運用正確、簡潔而又規(guī)范的是,解析 在應(yīng)用公式進行數(shù)量運算的同時，也要把單位代入運算.帶單位運算時，單位換算要準確.可以把題中已知量的單位都用國際單位表示，則計算結(jié)果的單位就是用國際單位表示的，這樣在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫出各個量的單位，只在數(shù)字后面寫出正確單位即可.選項A中a10 cm/s2沒有變成國際單位，B項中解題過程正確，但不簡潔，D項中數(shù)據(jù)后面沒有單位，只有C項運算正確、簡潔而又規(guī)范.,達標(biāo)檢測,03,1,2,3,1.(超重和失重問題的分析)如圖7所示為一物體隨升降機由一樓運動到某高層的過程中的vt圖象，則,4,圖7,A.物體在02 s處于失重狀態(tài) B.物體在28 s處于超重狀態(tài) C.物體在810 s處于失重狀態(tài) D.由于物體的質(zhì)量未知，所以無法判斷超重、失重狀態(tài),解析 從加速度的角度判斷，由題意知02 s物體的加速度方向豎直向上，則物體處于超重狀態(tài)；28 s物體的加速度為零，物體處于平衡狀態(tài)；810 s物體的加速度方向豎直向下，則物體處于失重狀態(tài)，故C正確.,2.(單位制的應(yīng)用)雨滴在空氣中下落，當(dāng)速度比較大的時候，它受到的空氣阻力與其速度的二次方成正比，與其橫截面積成正比，即fkSv2，則比例系數(shù)k的單位是 A.kg/m4 B.kg/m3 C.kg/m2 D.kg/m,1,2,3,4,解析 所謂導(dǎo)出單位，是利用物理公式和基本單位推導(dǎo)出來的，力學(xué)中的基本單位只有三個，即kg、m、s，其他單位都是由這三個基本單位推導(dǎo)出來的，如“牛頓”(N)是導(dǎo)出單位，即1 N1 kgm/s2(Fma)，所以A項錯誤，B項正確. 在國際單位制中，質(zhì)量的單位只能是kg，C項錯誤. 在牛頓第二定律的表達式中，F(xiàn)ma(k1)只有在所有物理量都采用國際單位制時才能成立，D項正確.,3.(對單位制的理解)(多選)關(guān)于力學(xué)單位制，下列說法正確的是 A.kg、m/s、N是導(dǎo)出單位 B.kg、m、s是基本單位 C.在國際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是g D.只有在國際單位制中，牛頓第二定律的表達式才是Fma,1,2,3,4,4.(超重、失重和完全失重的有關(guān)計算)質(zhì)量是60 kg的人站在升降機中的體重計上，如圖8所示.重力加速度g取10 m/s2，當(dāng)升降機做下列各種運動時，求體重計的示數(shù)(單位符號用N來表達).,4,1,2,3,圖8,(1)勻速上升；,答案 600 N,解析 勻速上升時，由平衡條件得：FN