《超重和失重-》導(dǎo)學(xué)案

1、 超重與失重導(dǎo)學(xué)案 課前自主預(yù)習(xí) 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”，大小測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力. 2. 當(dāng)物體有向的加速度時，產(chǎn)生超重現(xiàn)象，物體的重力,只是對水平 支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Α?3. 當(dāng)物體有向的加速度時，產(chǎn)生失重現(xiàn)象（包括勻減速上升，勻加速下降）。此 時物體對水平支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦χ亓Α?4. 當(dāng)物體有向下的加速度且a=g時，產(chǎn)生現(xiàn)象，此時物體對水平支持物的壓力或 對懸掛物的拉力o 5. （單選）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

2、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而靜止不動時處于失重狀態(tài) 6. （單選）一個人站在傍秤上，在他蹲下的過程中，磅秤的示數(shù)將（） A. 先小于體重，后大于體重，最后等于體重 B. 先大于體重，后小于體重，最后等于體重 C. 先小于體重，后等于體重 D. 先大于體重，后等于體重 圖4-6-1 答案：1.等于 2.上，不變，變大 3.下，小于4.完全失重 課堂互動探究 知識點1超重與失重 新知探究 情景1：小明家住十八樓，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，電梯向下做運

3、動，加速度方向， 由牛頓第二定律可知小明此時對電梯的壓力其重力，此時小明是狀 態(tài)；快到底樓時，他總覺得自己有種“腳踏實地”的感覺，電梯向下做運動，加速 度方向,由牛頓第二定律可知小明此時對電梯的壓力其重力，此時小 明是狀態(tài)0 答案：加速，豎直向下，小于，失重，減速，豎直向上，大于，超重。 情景2：蹦極是一種頗為刺激的娛樂游戲。其最驚險之處莫過于從一個很高的位置跳下.在此過程中，你會感到整個心似乎懸于空中，很不踏實。實際上，并不是心臟的位置提高了，而是自身的重心位置相對平衡位置提高，產(chǎn)生向下的加速度，這就是“現(xiàn)象二反之，若物體具有向上的加速度（可以是豎直向上，也可以是某加速度的豎直向上的分量）就

4、是現(xiàn)象”。 答案：失重，超重 重點歸納 1. 超、失重的定義 （1）超重：物體對懸掛物的拉力（或者對支持物壓力）大于物體所受的重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象。 （2）失重：物體對懸掛物的拉力（或者對支持物壓力）小于物體所受的重 力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。 等于零 5.A 6.B 圖4-6-1 2. 超、失重的解釋 (1)超重 小明站在加速上升的電梯里的體重計上，以小明為研究對象，受力如圖所示 I 由牛頓第二定律F=ma有： F-mg=ma F=mg+ma 由牛頓第三定律知： F,=F=mg+ma 即體重計示數(shù)為 F=mg+mamg 失重 I 小明站在加速下降的電梯里的體重計上，以小明為研究對象，受力如

5、圖所示由牛頓第二定律合=0,有： mg-F=ma- F=mg-ma AW 圖4-6由牛頓第三定律知： F=F=mg-ma 即體重計示數(shù)為 F=mg-maT,要使下滑時繩子不斷，則運動員應(yīng)該（） A. 以較大的加速度加速下滑 B. 以較大的速度勻速下滑 C. 以較小的速度勻速下滑 D. 以較小的加速度減速下滑 解析：要使繩子不斷，且人的體重GT,所以人一定處于失重狀態(tài)，那么加速度的方向一定是向下的，所以B和C選項排除，而A答案是加速度的方向是向下的，所以A答案正確，D答案錯誤。 答案:A 4. （雙選）質(zhì)量為2kg的物體通過彈簧秤掛在升降機(jī)頂板上，升降機(jī)在豎直方向勻變速運動 時，彈簧秤的示數(shù)為1

6、6N,當(dāng)升降機(jī)的速度為3m/s時開始計時，經(jīng)過Is,升降機(jī)的位移可 能是(g取1?冶)() A.2mB.3mC.4mD.8m 解析：由題意可知物體處于失重狀態(tài)，由丁=屹_一)可得，物體向下的加速度大小為 a=g-=2m/s2s=v()r+at2 m,即物體做向上勻減速運動或者向下勻加速運動由2 =(3xl-x2xl2)/7/=2m 可得當(dāng)物體向上做減速運動時位移為2當(dāng)物體向下做加速運 s=(3xl+x2xl2)/n=4/77 動時位移為2.所以正確答為AC。 答案：AC 5. 一個質(zhì)量為40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計上.電梯從t=0時刻從靜止開始上升，在0 到6s內(nèi)體重計示數(shù)F的變化如圖4-

7、6-6所示.在這段時間內(nèi)電 梯上升的高度是多少(g 解析：物體0-2s內(nèi)，支持力為N=440牛，合力為 F=N-mg=40N,加速度為al=F/m=lm/s2,位移為Sl=alt盈=2m 物體在2-5s內(nèi)N=mg,合力F為零，做勻速直線運動,位移為S2=atlt2=6m. 物體在5-6s內(nèi)，合力為F=mg-N=80牛豎直向下, a2=2m/s2,做減速運動，S3=atlt3-a2t3/2=lm 在這段時間內(nèi)電梯上升的高度為H=Sl+S2+S3=9m 答案：9m 6. 如圖467所示，是電梯上升的vt圖線，若電梯的質(zhì)量為100kg,則承受電梯的鋼繩受到的拉力在。2s之間、26s之間、69s之間分

8、別為多大(g取10m/s2) 解析：從圖中可以看出電梯的運動情況為先加速、后勻速、再減速，根據(jù)v-t圖線可以確定電梯的加速度，由牛頓運動定律可列式求解，對電梯的受力情況分析如答圖4-6-1所示: 由v-t圖線可知,。2s內(nèi)電梯的速度從0均勻增加到6m/s,其加速度al=(vt-v0)/t =3m/s2 由牛頓第二定律可得Fl-mg=mal 解得鋼繩拉力Fl=m(g+al)=1300N (2)在26s內(nèi)，電梯做勻速運動.F2=mg=1000N 在69s內(nèi)，電梯作勻減速運動，v0=6m/s,vt=0,加速度 a2=(vtv0)/t=2m/s2 由牛頓第二定律可得F3-mg=ma2,解得鋼繩的拉力F

9、3=m(g+a2)=800N. 點評：本題是已知物體的運動情況求物體的受力情況，而電梯的運動情況則由圖象給出.要學(xué)會從已知的vt圖線中找出有關(guān)的己知條件. 課后鞏固與提升 一單項選擇題(本題共4小題，在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求) 1. 下列幾種情況中，升降機(jī)繩索拉力最大的是（） A. 以很大速度勻速上升 B. 以很小速度勻速下降 圖4-6-7 C. 上升時以很大的加速度減速 D. 下降時以很大的加速度減速 解析：當(dāng)重物處于超重時，升降機(jī)繩索拉力最大，所以可能的情況有加速向上或減速下降. 答案：D I. 2. 關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是（） A. 超重就是物體受的

10、重力增加了 B. 失重就是物體受的重力減少了 C. 完全失重就是物體一點重力都不受了 D. 不論超重或失重甚至完全失重，物體所受重力是不變的 解析：所謂超重或失重都是指物體的視重發(fā)生變化，而物體受到的重力保持不變，所以本題 應(yīng)選D。 答案:D 3. 在升降機(jī)中要使用天平來稱物體的質(zhì)量，下列判斷正確的是（） ） A. 不論升降機(jī)做何種運動，都可以用天平稱物體的質(zhì)量 B. 只有在升降機(jī)做勻速運動時才能用天平稱物體的質(zhì)量 C. 當(dāng)升降機(jī)具有方向向下、大小為g的加速度時，不能用天平稱物體的質(zhì)量 D. 當(dāng)升降機(jī)具有方向向上、大小為g的加速度時，不能用天平稱物體的質(zhì)量解析：當(dāng)升降機(jī)以a=g向下加速時，物體

11、處于完全失重狀態(tài)，天平無法正常使用所以C正確。當(dāng)升降機(jī)以a=g向上加速時，物體與秩碼同處于超重狀態(tài)，當(dāng)秩碼的質(zhì)量與物體質(zhì)量相等時,對天平的壓力相等所以天平仍能使用，故B、D錯誤。 答案：C 4. 金屬小簡的下部有一個小孔A,當(dāng)簡內(nèi)盛水時，水會從小孔中流出，如果讓裝滿水的小 簡從高處自由下落，不計空氣阻力，則在小筒自由下落的過程中（） A. 水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出 B. 水不再從小孔中噴出 C. 水將以較小的速度從小孔中噴出 D. 水將以更大的速度從小孔中噴出 解折：當(dāng)小筒與水一起放下時，小筒與水都一起做自由落體運動，所以水與小簡沒有相對運動，水就不會從小孔中流出，所以選擇B。 答案:B

12、 二.雙項選擇題（本題共5小題，在每小題給出的四個選項中，均有兩個選項符合題目要求） 5. 升降機(jī)地板上放一個彈簧秤，盤中放一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)秤的讀數(shù)為時，升降機(jī)的運 動可能是（） A.加速上升B,加速下降C.減速上升D.減速下降 解析：讀數(shù)小于物體的重力，即物體對彈簧稱的壓力小于重力，NVG可知物體處于失重狀，加速度的方向豎直向下。所以物體可以處于加速下降，也可以處于減速上升，所以正確答案是：BC 答案:BC 6.把一個質(zhì)量為0.5kg的物體掛在彈簧秤下，在電梯中看到彈簧秤的示數(shù)是3N,g取10m/s2, 則可知電梯的運動情況可能是() A.以4m/s2的加速度加速上升B,以4m/s2的加

13、速度減速上升 C.以4m/s2的加速度加速下降D.以4m/s2的加速度減速下降 解析：彈簧秤的示數(shù)顯示出物體受到的拉力為3N,所以物體所受的合力為F合=mg-T=2N, 2 a=4m/s 且合力方向向下，所以加速度 5方向向下. 答案：BC 7. 某人站在升降機(jī)底板上的臺秤上，他從臺秤的示數(shù)看到自己的體重減少了20%,則由此 可以判斷升降機(jī)的運動情況可能是() / A.升降機(jī)以a=0.2g勻加速上升B,升降機(jī)以a=0.2g勻減速上升 C.升降機(jī)以a=0.2g勻加速下降D.升降機(jī)以a=0.2g勻減速下降 解析：臺秤示數(shù)減少20%,即示數(shù)為體重的倍此時人所受的合力為F合=,所以加速度a=, 且方向

14、向下，升降機(jī)可能的運動狀態(tài)為加速下降或減速上升. 答案：BC 8. 在以加速度a勻加速上升的升降機(jī)中，有一個質(zhì)量為m的人，對于此人，下列說法中正 確的是() A. 人對地球的引力為m(g+a),方向向上 B. 人對電梯的壓力為m(g+a),方向向下 C. 此人所受的重力為m(g+a),方向向下 D. 此人的視重為m(g+a) 解析：人處于超重狀態(tài)時，重力保持不變，而根據(jù)牛頓第二定律N-mg=ma,得N=m(g+a),方向向上，即為視重.根據(jù)牛頓第三定律可知人對電梯的壓力為m(g+a),方向向下。 答案：BD 9. 原來做勻速運動的升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長彈簧拉住的、具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地 板

15、上，如圖4-6-8所示，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被蟬簧拉向右方，由此可判斷= 此時升降機(jī)的運動可能是（） A.加速上升B,減速上升 I角Iwwww C.加速下降D.減速下降MAaQ 解析：當(dāng)升降機(jī)勻速上升時A物體對升降機(jī)的壓力就等于物體A的重力，A所受到的摩擦力大小等于彈簧的拉力，只有當(dāng)A對升降機(jī)的壓力變小時，物體力會被拉動，所以A以夠向右運。動，可知道，物體A是處于失重狀態(tài)的。所以，升降機(jī)的運動情況就有，減速上升,或者加速下降，所以正確答案為BC. 答案：BC三.非選擇題（根據(jù)題目要求作答） 10. 一個質(zhì)量是50kg的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛了一個彈簧秤，彈簧秤 F面掛著一個質(zhì)量為m=5

16、kg的物體A,當(dāng)升降機(jī)向上運動時，他看到彈簧秤的示數(shù)為40N,g取10m/s2,求此時人對地板的壓力 解析：以A為研究對象，對A進(jìn)行受力分析如答圖4.6.1所示，選向下的方向為正方向，由牛頓第二定律可行mg.FT=ma,所以 mAg-Fr5x10-40.合z2 a=?/s=2m/ A5,再以人為研究對象，他受到向下 的重力m人g和地板的支持力FN。仍選向下的方向為正方向，同樣由牛頓第二定律可得方程m人g-FN=m人a 所以FN=以g一m戒=50 x(10-2)N=400N 則由牛頓第三定律可知，人對地板的壓力為400N,方向豎直向下。 11. 找一條紙帶，在紙帶中間部位剪個小缺口，紙帶的一端固定一重物，另一端用手拿住