人教版必修1 4.7 用牛頓運動定律解決問題(二) 學(xué)案.docx

4.7 用牛頓運動定律解決問題(二) 學(xué)案 學(xué)習(xí)目標1.知道超重和失重現(xiàn)象，并理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件.2.能夠運用牛頓運動定律分析超重和失重現(xiàn)象一、乘電梯時的發(fā)現(xiàn)問題設(shè)計圖1小星家住十八樓，每天上學(xué)放學(xué)均要乘垂直升降電梯上下樓上學(xué)時，在電梯里，開始他總覺得有種“飄飄然”的感覺，背的書包也感覺變“輕”了快到樓底時，他總覺得自己有種“腳踏實地”的感覺，背的書包也似乎變“重”了為了研究這種現(xiàn)象，小星在電梯里放了一臺臺秤如圖1所示設(shè)小星的質(zhì)量為50 kg，g取10 m/s2.當小星感覺“飄飄然”時，他發(fā)現(xiàn)臺秤的示數(shù)為400 n；當他感覺“腳踏實地”時，他發(fā)現(xiàn)臺秤的示數(shù)為600 n；當電梯門打開時，他發(fā)現(xiàn)臺秤的示數(shù)為500 n.以上三種情況下小星的重力變化了嗎？超重、失重時臺秤的示數(shù)如何變化？答案沒變；超重時臺秤的示數(shù)比小星的重力大，失重時臺秤的示數(shù)比小星的重力小要點提煉1實重與視重(1)實重：物體實際所受的重力物體所受重力不會因物體運動狀態(tài)的改變而變化(2)視重：當物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力不等于物體的重力時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)叫做物體的視重2超重與失重時，視重與實重的關(guān)系(1)超重時，視重大于實重(2)失重時，視重小于實重二、超重與失重的產(chǎn)生條件問題設(shè)計小星發(fā)現(xiàn)當他下樓時，臺秤的示數(shù)總會按順序出現(xiàn)400 n、600 n和500 n，而上樓時臺秤的示數(shù)總會按順序出現(xiàn)600 n、400 n和500 n，請你利用所學(xué)的知識分析電梯各階段所處的運動狀況答案下樓的過程當臺秤的示數(shù)是400 n時，由牛頓第二定律知小星的加速度am/s22 m/s2，方向豎直向下，因小星與電梯的運動狀態(tài)相同，所以電梯正以2 m/s2的加速度豎直向下加速運動同理可得當臺秤示數(shù)是600 n時，電梯以2 m/s2的加速度豎直向下做減速運動，當示數(shù)為500 n時，電梯停止運動上樓的過程，當臺秤的示數(shù)是600 n時，由牛頓第二定律知小星的加速度a m/s22 m/s2，方向豎直向上故小星與電梯以2 m/s2的加速度豎直向上加速運動，同理當示數(shù)是400 n時，電梯以2 m/s2的加速度豎直向上做減速運動，當示數(shù)為500 n時，電梯停止運動要點提煉判斷超重、失重狀態(tài)的方法1從受力的角度判斷超重：物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力失重：物體所受向上的拉力(或支持力)小于重力完全失重：物體所受向上的拉力(或支持力)等于零2從加速度的角度判斷超重：物體具有豎直向上的加速度失重：物體具有豎直向下的加速度完全失重：物體具有豎直向下的加速度，且加速度大小等于g.延伸思考有人說：“物體超重時重力變大了，失重時重力變小了，完全失重時重力消失了”對嗎？為什么？答案不對超重是物體對懸掛物的拉力(或支持物的壓力)大于物體所受重力的現(xiàn)象，物體本身的重力并沒有變化同理，失重和完全失重時重力也沒有變化一、超重與失重的判斷例1下列說法中正確的是()a體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)b蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)c舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)d游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)解析當加速度方向豎直向下時，物體處于失重狀態(tài)；當加速度方向豎直向上時，物體處于超重狀態(tài)蹦床運動員在空中上升和下降的過程中加速度方向均豎直向下，且ag，為完全失重狀態(tài)，所以b正確而a、c、d中運動員均為平衡狀態(tài)，fmg，既不超重也不失重答案b例2如圖2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圖像，則()圖2a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物體的加速度豎直向下，則物體處于失重狀態(tài)，故c選項正確答案c二、關(guān)于超重與失重的計算例3有一根鋼絲能承受的最大拉力為100 n，在一個運動的電梯中，這根鋼絲下懸掛了12 kg的物體恰好沒有斷，問電梯可能做怎樣的運動？(取g10 m/s2)解析鋼絲的拉力恰為100 n時，物體一定處于失重狀態(tài)，所以電梯具有向下的加速度對物體由牛頓第二定律得：f合mgfma解得：a1.67 m/s2電梯的運動情況有兩種可能：一是以1.67 m/s2的加速度向下勻加速運動；二是以1.67 m/s2的加速度向上勻減速運動答案電梯以1.67 m/s2的加速度向下勻加速運動，或者電梯以1.67 m/s2的加速度向上勻減速運動針對訓(xùn)練在升降機中，一個人站在磅秤上，發(fā)現(xiàn)自己的體重減輕了20%，于是他作出下列判斷，其中正確的是()a升降機以0.8g的加速度加速上升b升降機以0.2g的加速度加速下降c升降機以0.2g的加速度減速上升d升降機以0.8g的加速度減速下降答案bc解析a、d項的加速度a0.8g，方向豎直向上，由牛頓第二定律有fmgma得f1.8mg，其中f為人的視重，即人此時處于超重狀態(tài)，a、d錯誤b、c項的加速度a0.2g，方向豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律有mgfma，得f0.8mg，人的視重比實際重力小100%20%，b、c正確超重和失重分析特征狀態(tài)加速度a視重(f)與重力(mg)的關(guān)系運動情況受力分析圖平衡a0fmg靜止或勻速直線運動超重方向向上fm(ga)mg向上加速，向下減速失重方向向下fm(ga)mg向下加速，向上減速1(對超重和失重的理解)四位同學(xué)對超重、失重現(xiàn)象作了如下總結(jié)，其中正確的是()a超重就是物體重力增加了，失重就是物體重力減小了b物體加速度向上屬于超重，物體加速度向下屬于失重c不論超重、失重、還是完全失重，物體所受重力不變d超重就是物體對豎直懸掛物的拉力(對水平支持物的壓力)大于重力的現(xiàn)象，失重則是小于重力的現(xiàn)象答案bcd2(超重和失重的判斷)跳水運動員從10 m跳臺騰空躍起，先向上運動一段距離達到最高點后，再自由下落進入水池，不計空氣阻力，關(guān)于運動員在空中上升過程和下落過程，以下說法正確的有()a上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)b上升過程處于失重狀態(tài)，下落過程處于超重狀態(tài)c上升過程和下落過程均處于超重狀態(tài)d上升過程和下落過程均處于完全失重狀態(tài)答案d解析跳水運動員在空中時無論上升還是下落，加速度方向均豎直向下，由于不計空氣阻力，所以均為完全失重狀態(tài)，故選d.3(超重和失重的判斷)在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為g的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲和起立的動作傳感器和計算機相連，經(jīng)計算機處理后得到壓力隨時間t變化的圖像，則下列圖像中可能正確的是()答案d4.(關(guān)于超重和失重的計算)一個質(zhì)量為50 kg的人站在升降機的地板上，升降機的頂部懸掛了一只彈簧測力計，彈簧測力計下面掛著一個質(zhì)量為ma5 kg的物體a，當升降機向上運動時，人看到彈簧測力計的示數(shù)為40 n，如圖3所示，g取10 m/s