2019-2020年新教材高中物理第6章第4節(jié)超重與失重教案

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第4節(jié)超重與失重學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1知道什么是超重和失重2知道產(chǎn)生超重和失重的條件（重點(diǎn))3會(huì)分析、解決超重和失重問題（重點(diǎn)、難點(diǎn)）一、超重現(xiàn)象1超重現(xiàn)象：物體對(duì)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2產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度,與物體的速度大小和方向無(wú)關(guān)3運(yùn)動(dòng)類型:超重物體做向上的加速運(yùn)動(dòng)或向下的減速運(yùn)動(dòng)二、失重現(xiàn)象1定義:物體對(duì)懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象2產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度3運(yùn)動(dòng)類型：失重物體做向上的減速運(yùn)動(dòng)或向下的加速運(yùn)動(dòng)4完全失重(1）定義：物體對(duì)懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫?等于

2、零的狀態(tài)（2)產(chǎn)生條件:物體豎直向下的加速度等于重力加速度（3)所有的拋體運(yùn)動(dòng)，在不計(jì)阻力的情況下，都處于完全失重狀態(tài)1思考判斷(正確的打“，錯(cuò)誤的打“”)（1）物體處于超重狀態(tài)時(shí)，一定向上運(yùn)動(dòng)(）(2)物體處于超重狀態(tài)時(shí)，可能向下運(yùn)動(dòng)(）(3）豎直向上拋出的物體，在上升過程中處于超重狀態(tài)()(4）只要物體向下運(yùn)動(dòng),就會(huì)引起失重現(xiàn)象（)(5）物體在完全失重的條件下，對(duì)支持它的支撐面壓力為零（）（6）物體完全失重時(shí),不受重力作用（）2下列說(shuō)法中正確的是（）a只有正在向上運(yùn)動(dòng)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大c物體處于超重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)λ囊ψ兇骴超重時(shí)物體所受的重力不變d

3、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(yùn)動(dòng)，故a錯(cuò)誤；超重時(shí)物體的重力不變，地球?qū)ξ矬w的吸引力也不變，故b、c錯(cuò)誤,d正確3如圖所示，a、b兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力)下列說(shuō)法正確的是（)a在上升和下降過程中a對(duì)b的壓力一定為零b上升過程中a對(duì)b的壓力大于a物體受到的重力c下降過程中a對(duì)b的壓力大于a物體受到的重力d下降過程中a對(duì)b的壓力等于a物體受到的重力a以a、b作為整體，上升過程只受重力作用，所以系統(tǒng)的加速度為g，方向豎直向下,故系統(tǒng)處于完全失重狀態(tài)，a、b之間無(wú)彈力作用，b錯(cuò)誤；下降過程，a、b仍是處于完全失重狀態(tài)，a、b之間也無(wú)彈力作

4、用，a正確,c、d錯(cuò)誤超重現(xiàn)象1實(shí)重與視重（1）實(shí)重：物體實(shí)際所受重力物體所受重力不會(huì)因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化(2）視重:用彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤來(lái)測(cè)量物體重力時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)叫作物體的視重當(dāng)物體與彈簧測(cè)力計(jì)保持靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),視重等于實(shí)重；當(dāng)存在豎直方向的加速度時(shí)，視重不再等于實(shí)重2超重現(xiàn)象（1）超重現(xiàn)象：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象(2)產(chǎn)生超重的原因:當(dāng)物體具有豎直向上的加速度a時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力（或懸繩的拉力)為f.由牛頓第二定律可得：fmgma.所以fm（ga）mg.由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)fmg。(3）

5、超重的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：超重加速度方向向上（或有向上的分量）【例1】一個(gè)站在升降機(jī)上的人，用彈簧測(cè)力計(jì)提著一個(gè)質(zhì)量為1 kg的魚，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為12 n，該人的體重為750 n，則他對(duì)升降機(jī)地板的壓力為（g取10 m/s2)（)a750 nb762 nc900 nd912 n思路點(diǎn)撥:升降機(jī)、人、魚的加速度相同，由魚可分析得到人的運(yùn)動(dòng)情況另外，人對(duì)地板的壓力須考慮他手中所提的魚d1 kg的魚的重力為10 n，而彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為12 n,可知魚所受的合力f魚(1210) n2 n,由牛頓第二定律可知此時(shí)魚的加速度為2 m/s2,方向向上，這也表明升降機(jī)及升降機(jī)中的人也正在做加速度向上的運(yùn)動(dòng)，將人

6、和魚看作一個(gè)整體，可得n（mm）g(mm）a,n為地板對(duì)人向上的作用力，而人對(duì)地板的反作用力與n相等，方向向下，計(jì)算可得n912 n，故選d。理解超重現(xiàn)象的兩點(diǎn)技巧(1）物體處于超重狀態(tài)時(shí)，實(shí)重（即所受重力）并不變，只是視重變了，視重比實(shí)重增加了ma。（2）決定物體超重的因素是物體具有向上的加速度,與速度無(wú)關(guān),即物體可以向上加速運(yùn)動(dòng)，也可以向下減速運(yùn)動(dòng)1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(gè)小鐵球,在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)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)d電梯靜止時(shí)，

7、彈簧的拉力和小鐵球的重力相等現(xiàn)在,彈簧的伸長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)方向可能向上也可能向下，故選d。2質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上,如圖所示,當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？（g取10 m/s2）（1）升降機(jī)勻速上升;(2）升降機(jī)以4 m/s2的加速度勻加速上升解析以人為研究對(duì)象受力分析如圖所示：(1）勻速上升時(shí)a0，所以nmg0則nmg600 n.據(jù)牛頓第三定律知體重計(jì)的讀數(shù)為nn600 n.(2)勻加速上升時(shí)，a向上，取向上為正方向，所以nmgma則nm(ga)60（104) n840

8、n據(jù)牛頓第三定律知：體重計(jì)的讀數(shù)為nn840 n。答案(1)600 n（2)840 n失重現(xiàn)象1對(duì)失重現(xiàn)象的理解(1）從力的角度看：失重時(shí)物體受到的豎直懸繩(或測(cè)力計(jì))的拉力或水平支撐面(或臺(tái)秤)的支持力小于重力,好像重力變小了，正是由于這樣，把這種現(xiàn)象定義為“失重”（2)從加速度的角度看：根據(jù)牛頓第二定律，處于失重狀態(tài)的物體的加速度方向向下（ag，如圖所示)，這是物體失重的條件,也是判斷物體失重與否的依據(jù)2.對(duì)完全失重的理解物體處于完全失重狀態(tài)（ag）時(shí)，重力全部產(chǎn)生加速度，不再產(chǎn)生壓力（如圖所示)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)

9、生壓強(qiáng)等【例2】質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖所示，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)分別為多少？(g取10 m/s2）(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3 m/s2的加速度勻加速下降思路點(diǎn)撥:體重計(jì)讀數(shù)對(duì)應(yīng)人對(duì)其壓力大小可用轉(zhuǎn)換對(duì)象法對(duì)人受力分析解析以人為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，人受重力和支持力作用(1)升降機(jī)勻速上升時(shí)，加速度a10,所以有n1mg0即n1mg600 n由牛頓第三定律知,體重計(jì)的讀數(shù)為600 n。（2)升降機(jī)勻加速下降時(shí)，加速度向下，人處于失重狀態(tài),取向下為正方向，則有mgn2ma2所以n2m(ga2）60（103） n420 n由牛頓第三定律知，體重

10、計(jì)的讀數(shù)為420 n。答案（1）600 n(2）420 n超重、失重問題的處理方法(1）用牛頓第二定律列方程分析以加速度的方向?yàn)檎较蛄信ｎD第二定律方程，求出結(jié)果后,注意運(yùn)用牛頓第三定律變換成所求的結(jié)論,也要注意區(qū)分加速度的方向和速度方向（2）處理連接體問題時(shí)，如測(cè)力計(jì)、臺(tái)秤示數(shù)的變化問題,對(duì)于其中一個(gè)物體（或物體中的一部分)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，而導(dǎo)致系統(tǒng)是否保持原來(lái)的平衡狀態(tài)的判斷問題，可以根據(jù)系統(tǒng)的重心發(fā)生的超重、失重現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷3。電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),測(cè)力計(jì)下端掛了一個(gè)物體，電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10 n,在某時(shí)刻，電梯中的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)? n，關(guān)

11、于電梯的運(yùn)動(dòng)（如圖所示），以下說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2)（）a電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2b電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為4 m/s2c電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2d電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2c電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于物體的重力時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，加速度方向向下根據(jù)牛頓第二定律mgfma，解得a2 m/s2.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上減速運(yùn)動(dòng)故選項(xiàng)c正確4。一個(gè)質(zhì)量為50 kg的人站在升降機(jī)的地板上,升降機(jī)的頂部懸掛了一只彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下面掛著一個(gè)質(zhì)量為ma5 kg的

12、物體a，當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人看到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為40 n，如圖所示,g取10 m/s2，求此時(shí)人對(duì)地板的壓力解析依題意可知，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為40 n,而物體a的重力gmag50 n，顯然彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)小于物體的重力,即視重小于實(shí)重，物體a處于失重狀態(tài)由于人和a以及升降機(jī)三者具有相同的加速度，因此人也處于失重狀態(tài)以a為研究對(duì)象,受力分析如圖甲所示由牛頓第二定律得magtmaa甲 乙所以a m/s22 m/s2，方向向下人的受力如圖乙所示由牛頓第二定律得mgnma，所以nmgma400 n由牛頓第三定律可得，人對(duì)地板的壓力為400 n,方向向下答案400 n，方向向下1下列關(guān)于超重與失重的判

13、斷，正確的是（)a物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，必處于超重或失重狀態(tài)b物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí),必處于失重狀態(tài)c做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體,處于超重狀態(tài)d物體斜向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)d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上的加速度若物體的加速度向下,則處于失重狀態(tài)若物體的加速度向上，則處于超重狀態(tài)a、b兩項(xiàng)均未指明加速度方向,無(wú)法判定是否發(fā)生超重和失重現(xiàn)象d項(xiàng)物體的加速度斜向下，有豎直向下的分量，故處于失重狀態(tài)c項(xiàng)中ag,且加速度方向向下，故處于完全失重狀態(tài)2下列說(shuō)法正確的是（)a體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)b蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)c舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起

14、杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)d游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)b運(yùn)動(dòng)員是否超重或失重取決于加速度方向，a、c、d三個(gè)選項(xiàng)中，運(yùn)動(dòng)員均處于平衡狀態(tài)，不超重也不失重,只有b正確3(多選）一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對(duì)地板的壓力(）at2 s時(shí)最大bt2 s時(shí)最小ct8.5 s時(shí)最大dt8。5 s時(shí)最小ad人受重力mg和支持力n的作用，由牛頓第二定律得nmgma。由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力nnmgma。當(dāng)t2 s時(shí)，a有最大值，n最大；當(dāng)t8。5 s時(shí)，a有最小值,n最小，選項(xiàng)a、d正確4某人在地面上最多能舉起6

15、0 kg的重物,當(dāng)此人站在以5 m/s2的加速度加速上升的升降機(jī)中，最多能舉起多大質(zhì)量的物體(g取10 m/s2)解析當(dāng)人在地面上舉起重物時(shí)，對(duì)重物分析，由牛頓第二定律得fmg0在升降機(jī)內(nèi)舉起重物時(shí),由于升降機(jī)具有豎直向上的加速度,故重物也具有相同的豎直向上的加速度，而人對(duì)外提供的最大力是不變的,對(duì)重物由牛頓第二定律得fmgma聯(lián)立解得m40 kg所以，在加速上升的升降機(jī)內(nèi)，人能舉起的重物的最大質(zhì)量為40 kg.答案40 kg教師備選1(多選）原來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，有一被拉長(zhǎng)的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體a靜止在地板上,如圖所示現(xiàn)發(fā)現(xiàn)a突然被彈簧拉向右方，由此可判斷，此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可

16、能是 （)a加速上升b減速上升c加速下降d減速下降bc升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體靜止在地板上，說(shuō)明物體受到的靜摩擦力與彈簧的拉力平衡，即彈簧的拉力不大于最大靜摩擦力，物體突然被拉動(dòng),說(shuō)明拉力要大于最大靜摩擦力，物體被拉動(dòng)前，彈簧彈力是不變的，所以最大靜摩擦力變小,其原因是物體與地板間的正壓力減小了，物體處于失重狀態(tài)，故應(yīng)有向下的加速度，b、c對(duì)，a、d錯(cuò)教師備選2(多選)如圖所示，斜面體m始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 (）a勻速下滑時(shí)，m對(duì)地面的壓力等于（mm）gb加速下滑時(shí)，m對(duì)地面的壓力小于(mm）gc勻減速下滑時(shí)，m對(duì)地面的壓力大于（mm）gdm對(duì)地面的壓力始終等

17、于（mm）gabc物體加速下滑時(shí)整個(gè)系統(tǒng)有豎直向下的加速度分量而出現(xiàn)失重現(xiàn)象,故b正確；物體勻減速下滑時(shí)系統(tǒng)存在豎直向上的加速度分量，處于超重狀態(tài)，故c正確；勻速下滑時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，故a正確教師備選3(多選）“蹦極是一項(xiàng)非常刺激的運(yùn)動(dòng)如圖所示，某人身系彈性繩自高空p點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置,c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置，不計(jì)空氣阻力，人在從p點(diǎn)落下到最低點(diǎn)c的過程中()a人在pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)b在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)c在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)d在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零abpa段人做

18、自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度為g，人處于完全失重狀態(tài),a正確從a到b的過程中,人的重力大于彈力，合力方向向下，加速度方向向下，人處于失重狀態(tài)，b正確在b點(diǎn)，人的重力等于彈力,加速度為零；由b到c，人的重力小于彈力,合力方向向上,加速度方向向上，人處于超重狀態(tài)；在c點(diǎn)，人處于最大超重狀態(tài)，速度為零，加速度不為零且方向向上,c、d錯(cuò)誤教師備選4一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射,其速度和時(shí)間的關(guān)系圖線如圖所示，則()at3時(shí)刻火箭距地面最遠(yuǎn)b在t2t3時(shí)間內(nèi)，火箭在向下降落c在t1t2時(shí)間內(nèi)，火箭處于失重狀態(tài)d在0t3時(shí)間內(nèi),火箭始終處于失重狀態(tài)a在0t3時(shí)間內(nèi)，速度都為正值，速度方向不變，則t3時(shí)刻火箭距地面最

19、遠(yuǎn)，選項(xiàng)a正確;在t2t3時(shí)間內(nèi)，火箭向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；在t1t2時(shí)間內(nèi)，火箭向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向向上，火箭處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；在0t2時(shí)間內(nèi)，火箭的加速度方向向上，火箭處于超重狀態(tài),在t2t3時(shí)間內(nèi),加速度方向向下，火箭處于失重狀態(tài),選項(xiàng)d錯(cuò)誤教師備選5據(jù)報(bào)載，我國(guó)航天員張曉光的質(zhì)量為63 kg(裝備質(zhì)量不計(jì))，假設(shè)飛船以加速度8。6 m/s2豎直加速上升,g取9。8 m/s2。（1)此時(shí)張曉光對(duì)座椅的壓力多大?（2）張曉光訓(xùn)練時(shí)承受的壓力可達(dá)到8g，這表示什么意思？（3)當(dāng)飛船返回地面，減速下降時(shí)，張曉光應(yīng)該有什么樣的感覺？解析(1）對(duì)張曉光受力分析如圖所示由牛頓第二定律fma，得nmgma，即nmgmam（g