物理第四章第六節(jié)

1、第六節(jié)超重和失重第六節(jié)超重和失重第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道超重、失重現(xiàn)象，理解超重、失重的本質(zhì)知道超重、失重現(xiàn)象，理解超重、失重的本質(zhì)2會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決超重、失重的問(wèn)題會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決超重、失重的問(wèn)題欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)新知初探自主學(xué)習(xí)新知初探自主學(xué)習(xí)一、超重和失重一、超重和失重自主探究自主探究如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)中的的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，試比體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，試比較體重計(jì)的示數(shù)較體重計(jì)的示數(shù)(即人對(duì)體重計(jì)的壓力即人對(duì)體重計(jì)的

2、壓力FN，等于人受的支持力等于人受的支持力FN)與重力與重力mg的關(guān)系的關(guān)系(1)當(dāng)勻速上升或勻速下降時(shí)，由二力平當(dāng)勻速上升或勻速下降時(shí)，由二力平衡得：衡得：_,故示數(shù)故示數(shù)FN_ mg.FNmg欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)(2)當(dāng)升降機(jī)以加速度當(dāng)升降機(jī)以加速度a加速上升或減速下降時(shí)，由牛頓第加速上升或減速下降時(shí)，由牛頓第二定律列方程：二定律列方程：_得：得：FN_，故示數(shù)故示數(shù)FN_ mg.(3)當(dāng)升降機(jī)以加速度當(dāng)升降機(jī)以加速度a加速下降或減速上升時(shí)，同理可加速下降或減速上升時(shí)，同理可得：得：FN_,故示數(shù)故示數(shù)FN_ mg；當(dāng)；當(dāng)ag時(shí)時(shí),示數(shù)示數(shù)FN_.FNmgmam(g

3、a)m(ga)0欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)成功發(fā)現(xiàn)成功發(fā)現(xiàn)1超重：超重：物體對(duì)支持物的壓力物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦驅(qū)覓煳锏睦?_ 物體所受的重力的情況稱(chēng)為超重現(xiàn)象物體所受的重力的情況稱(chēng)為超重現(xiàn)象2失重：失重：物體對(duì)支持物的壓力物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦驅(qū)覓煳锏睦?_ 物體所受的重力的情況稱(chēng)為失重現(xiàn)象物體所受的重力的情況稱(chēng)為失重現(xiàn)象大于大于小于小于欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)二、超重和失重的解釋二、超重和失重的解釋自研教材自研教材1當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時(shí)當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時(shí),由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：FN

4、Gma,所以所以FNGma,物體處于物體處于_2當(dāng)物體具有豎直向下的加速度時(shí)當(dāng)物體具有豎直向下的加速度時(shí),由牛頓第二定律得：由牛頓第二定律得：GFNma,所以所以FNGma,物體處于物體處于_超重狀態(tài)超重狀態(tài)失重狀態(tài)失重狀態(tài)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)成功體驗(yàn)成功體驗(yàn)超重時(shí)加速度方向向上，速度方向一定向上嗎？失重時(shí)超重時(shí)加速度方向向上，速度方向一定向上嗎？失重時(shí)呢？呢？提示：提示：不一定，可加速上升也可減速下降；失重時(shí)，可不一定，可加速上升也可減速下降；失重時(shí)，可加速下降也可減速上升加速下降也可減速上升欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)三、完全失重現(xiàn)象三、完全失重現(xiàn)象

5、自研教材自研教材如果物體對(duì)支持物的壓力如果物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦驅(qū)覓煳锏睦?為為_(kāi)，這，這種情況是失重現(xiàn)象中的極限，稱(chēng)為完全失重現(xiàn)象自由種情況是失重現(xiàn)象中的極限，稱(chēng)為完全失重現(xiàn)象自由下落過(guò)程中的物體就處于一種完全失重的狀態(tài)通常也下落過(guò)程中的物體就處于一種完全失重的狀態(tài)通常也把這種接近完全失重的狀態(tài)稱(chēng)為把這種接近完全失重的狀態(tài)稱(chēng)為_(kāi)狀態(tài)狀態(tài)零零微重力微重力欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)成功體驗(yàn)成功體驗(yàn)如圖所示，一個(gè)底部有孔的空飲料瓶，先用如圖所示，一個(gè)底部有孔的空飲料瓶，先用手指按住小孔，往瓶里注水然后放開(kāi)手指，手指按住小孔，往瓶里注水然后放開(kāi)手指，觀察到什么現(xiàn)

6、象？放開(kāi)手指后，讓瓶子自由觀察到什么現(xiàn)象？放開(kāi)手指后，讓瓶子自由下落，觀察到什么現(xiàn)象？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原下落，觀察到什么現(xiàn)象？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？因是什么？提示：提示：注水后放開(kāi)手指，水噴射而出，這是因?yàn)樯蠈铀⑺蠓砰_(kāi)手指，水噴射而出，這是因?yàn)樯蠈铀畬?duì)小孔處的水有壓力，從而使水從孔中噴出瓶子下落對(duì)小孔處的水有壓力，從而使水從孔中噴出瓶子下落過(guò)程中，水并不從小孔噴出，因?yàn)榇藭r(shí)水、瓶處于完全過(guò)程中，水并不從小孔噴出，因?yàn)榇藭r(shí)水、瓶處于完全失重狀態(tài)，上層水與下層水之間無(wú)壓力作用失重狀態(tài)，上層水與下層水之間無(wú)壓力作用欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)

7、一對(duì)超重現(xiàn)象的理解要點(diǎn)一對(duì)超重現(xiàn)象的理解1從拉力的角度看超重：從拉力的角度看超重：超重時(shí)物體受到的豎直懸繩超重時(shí)物體受到的豎直懸繩(或測(cè)力計(jì)或測(cè)力計(jì))的拉力或水平支撐面的拉力或水平支撐面(或臺(tái)秤或臺(tái)秤)的支持力大于重的支持力大于重力好像重力變大了，正是由于這樣的原因把這種現(xiàn)象力好像重力變大了，正是由于這樣的原因把這種現(xiàn)象定義為定義為“超重超重”2.從加速度的角度看超重：從加速度的角度看超重：根據(jù)牛頓第二根據(jù)牛頓第二定律，處于超重狀態(tài)的物體的加速度方向定律，處于超重狀態(tài)的物體的加速度方向向上向上(如圖如圖)，這是物體超重的條件，也是，這是物體超重的條件，也是判斷物體超重與否的依據(jù)判斷物體超重與否

8、的依據(jù)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)3從速度的角度看超重：從速度的角度看超重：只要加速度向上物體就處于超只要加速度向上物體就處于超重狀態(tài)，其速度可以向上也可以向下常見(jiàn)的超重狀態(tài)重狀態(tài)，其速度可以向上也可以向下常見(jiàn)的超重狀態(tài)有兩種：加速向上或減速向下運(yùn)動(dòng)有兩種：加速向上或減速向下運(yùn)動(dòng)4從重力的角度看超重：從重力的角度看超重：物體的重力大小由物體的質(zhì)量物體的重力大小由物體的質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定，超重或失重時(shí)重力不會(huì)發(fā)生和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定，超重或失重時(shí)重力不會(huì)發(fā)生變化，變化的是與重力有關(guān)的現(xiàn)象變化，變化的是與重力有關(guān)的現(xiàn)象特別提醒：特別提醒：(1)當(dāng)物體的加速度具有豎直向上的

9、分量時(shí)，當(dāng)物體的加速度具有豎直向上的分量時(shí)，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)出現(xiàn)超重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)(2)出現(xiàn)超重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力并沒(méi)有變化出現(xiàn)超重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力并沒(méi)有變化欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng) (單選單選) (2013廣州高一檢測(cè)廣州高一檢測(cè))如圖所示，輕質(zhì)彈簧如圖所示，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)象表明時(shí)的伸長(zhǎng)量大，這一現(xiàn)象表明()A電梯一定是在上升電梯一定是在上升B電梯一

10、定是在下降電梯一定是在下降C電梯的加速度方向一定是向下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)乘客一定處在超重狀態(tài)例例1欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)【審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：(1)判斷物體處于超重還是失重的狀態(tài)時(shí)，只看加速度，判斷物體處于超重還是失重的狀態(tài)時(shí)，只看加速度，不看速度不看速度(2)根據(jù)彈簧的彈力與重力的大小關(guān)系判斷電梯運(yùn)行的加根據(jù)彈簧的彈力與重力的大小關(guān)系判斷電梯運(yùn)行的加速度方向，但不能判斷速度方向速度方向，但不能判斷速度方向【精講精析精講精析】電梯靜止時(shí)，彈簧的拉力和重力相等電梯靜止時(shí)，彈簧的拉力和重力相等現(xiàn)在，彈

11、簧的伸長(zhǎng)量變大，則彈簧的拉力增大，小鐵球現(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，故選選D.【答案答案】D欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)【規(guī)律方法規(guī)律方法】加速度與超重、失重狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：加速度與超重、失重狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是：(1)a0時(shí)，既不超重也不失重，時(shí)，既不超重也不失重，F(xiàn)mg(2)a的方向豎直向上時(shí)，超重，的方向豎直向上時(shí)，超重，F(xiàn)mg(3)a的方向豎直向下時(shí)，失重，的方向豎直向

12、下時(shí)，失重，F(xiàn)mg(4)ag且方向豎直向下時(shí)，完全失重，且方向豎直向下時(shí)，完全失重，F(xiàn)0欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1(單選單選)上題中把彈簧換成細(xì)繩上題中把彈簧換成細(xì)繩,當(dāng)電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)電梯在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)繩子突然斷了，由此判斷此時(shí)電梯的情況是發(fā)現(xiàn)繩子突然斷了，由此判斷此時(shí)電梯的情況是()A電梯一定是加速上升電梯一定是加速上升B電梯可能是減速上升電梯可能是減速上升C電梯可能勻速向上運(yùn)動(dòng)電梯可能勻速向上運(yùn)動(dòng)D電梯的加速度方向一定向上電梯的加速度方向一定向上解析：選解析：選D.由于繩子突然斷了由于繩子突然斷了,說(shuō)明繩子拉力一定變大了說(shuō)明繩子拉力一定

13、變大了,由此可知，電梯一定有一方向向上的加速度由此可知，電梯一定有一方向向上的加速度,但電梯并不但電梯并不一定向上運(yùn)動(dòng)，故一定向上運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D正確；電梯減速上升加速度正確；電梯減速上升加速度向下，向下，B錯(cuò)誤；電梯勻速上升，繩子不可能斷，錯(cuò)誤；電梯勻速上升，繩子不可能斷，C錯(cuò)誤錯(cuò)誤欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)二對(duì)失重現(xiàn)象的理解要點(diǎn)二對(duì)失重現(xiàn)象的理解1從拉力的角度看：失重時(shí)物體受到的豎直懸繩從拉力的角度看：失重時(shí)物體受到的豎直懸繩(或測(cè)力或測(cè)力計(jì)計(jì))的拉力或水平支撐面的拉力或水平支撐面(或臺(tái)秤或臺(tái)秤)的支持力小于重力好像的支持力小于重力好像重力變小了，正是由于這樣

14、的原因把這種現(xiàn)象定義為重力變小了，正是由于這樣的原因把這種現(xiàn)象定義為“失失重重”2從加速度的角度看：根據(jù)牛頓第二從加速度的角度看：根據(jù)牛頓第二定律，處于失重狀態(tài)的物體的加速度方定律，處于失重狀態(tài)的物體的加速度方向向下向向下(ag，如圖，如圖)，這是物體失重的，這是物體失重的條件，也是判斷物體失重與否的依據(jù)條件，也是判斷物體失重與否的依據(jù)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)3從速度的角度看：只要加速度向下物體就處于失重狀從速度的角度看：只要加速度向下物體就處于失重狀態(tài)，其速度可以向上也可以向下常見(jiàn)的失重狀態(tài)有兩態(tài)，其速度可以向上也可以向下常見(jiàn)的失重狀態(tài)有兩種：加速向下或減速向上運(yùn)動(dòng)種：加

15、速向下或減速向上運(yùn)動(dòng)4.物體處于完全失重狀態(tài)物體處于完全失重狀態(tài)(ag)時(shí)，重時(shí)，重力全部產(chǎn)生加速度，不再產(chǎn)生壓力力全部產(chǎn)生加速度，不再產(chǎn)生壓力(如如圖圖)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物都會(huì)完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等特別提醒：特別提醒：(1)當(dāng)物體的加速度具有豎直向下的分量時(shí)，當(dāng)物體的加速度具有豎直向下的分量時(shí)，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān)出現(xiàn)失重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān)(2)出現(xiàn)失重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力并沒(méi)有變化出現(xiàn)失重現(xiàn)象時(shí)，物體

16、的重力并沒(méi)有變化欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng) (雙選雙選)“蹦極蹦極”是一項(xiàng)非常刺激是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)，某人身系彈性繩自高空的體育運(yùn)動(dòng)，某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，圖中點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，位置，c點(diǎn)是人能到達(dá)的最低點(diǎn)，點(diǎn)是人能到達(dá)的最低點(diǎn)，b點(diǎn)是點(diǎn)是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從P點(diǎn)點(diǎn)下落到最低點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c的過(guò)程中的過(guò)程中()A人在人在Pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)B在在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)C

17、在在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)D在在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零例例2欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)【思維流程思維流程】解答本題可按以下思路分析：解答本題可按以下思路分析：【精講精析精講精析】可通過(guò)以下表格對(duì)各選項(xiàng)逐一進(jìn)行分析可通過(guò)以下表格對(duì)各選項(xiàng)逐一進(jìn)行分析【答案答案】AB選項(xiàng)選項(xiàng)解析過(guò)程解析過(guò)程結(jié)論結(jié)論A人在人在Pa段只受重力作用，段只受重力作用，ag，完全失，完全失重重B人在人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重于重力，合力向下

18、，加速度向下，失重C人在人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重于重力，合力向上，加速度向上，超重D人到人到c點(diǎn)時(shí)，拉力最大，合力最大，加速點(diǎn)時(shí)，拉力最大，合力最大，加速度最大度最大欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)【誤區(qū)警示誤區(qū)警示】有些同學(xué)誤選有些同學(xué)誤選D，認(rèn)為，認(rèn)為c點(diǎn)速度為零，加點(diǎn)速度為零，加速度也為零，而實(shí)際上速度也為零，而實(shí)際上c點(diǎn)是點(diǎn)是bc段過(guò)程的終點(diǎn)，拉力大于段過(guò)程的終點(diǎn)，拉力大于重力，故加速度不為零重力，故加速度不為零欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2(雙選雙選)如圖所示，在原來(lái)

19、做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，放有如圖所示，在原來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，放有A物體，物體被一伸長(zhǎng)的彈簧拉住且恰好靜止，突然發(fā)現(xiàn)物體，物體被一伸長(zhǎng)的彈簧拉住且恰好靜止，突然發(fā)現(xiàn)A被彈簧拉動(dòng)，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可能是被彈簧拉動(dòng)，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可能是()A加速下降加速下降B減速上升減速上升C勻速向右運(yùn)動(dòng)勻速向右運(yùn)動(dòng) D勻速向左運(yùn)動(dòng)勻速向左運(yùn)動(dòng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)解析：解析： 選選AB.勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)物體所受靜摩擦力等于彈簧拉勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)物體所受靜摩擦力等于彈簧拉力，重力等于支持力若物體突然被拉向右方，則所受力，重力等于支持力若物體突然被拉向右方，則所受摩擦力變小，壓力變小，支持力小于重力，處于失重狀摩擦力變小，壓力變小，支持力小于重力，處于失重狀態(tài)，故物體加速度向下，所以升降機(jī)可能向上減速或向態(tài)，故物體加速度向下，所以升降機(jī)可能向上減速或向下加速下加速欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第四章力與運(yùn)動(dòng)第四章力與運(yùn)動(dòng)尋規(guī)探法思維啟迪尋規(guī)探法思維啟迪超重、失重有關(guān)的計(jì)算超重、失重有關(guān)的計(jì)算【范例范例】(10分分)某人在以某人在以a12 m/s2的加速度勻加速下的加速度勻加速