2018版高中物理魯科版必修1學案：第六章力與運動6.4超重與失重

1、第 4 節(jié) 超重與失重學習目標核心提煉1.知道超重、失重和完全失重現(xiàn) 象。3 種現(xiàn)象超重、失重、完全失重2 種判斷方法一一從受力角度、從 加速度角度2會根據(jù)條件判斷超重、 失重現(xiàn) 象。3知道超重、失重只決定于加速 度的方向。廉前自主檢理白i學習撲圻知一、超重現(xiàn)象閱讀教材第 117118 頁“超重現(xiàn)象”，知道超重的實質，并會簡單計算。1. 定義：物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)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。3. 運動類型：超重物體做向上的加速運動或向下的減速運動。二、失重現(xiàn)象閱讀教材第 119 頁“失重現(xiàn)象”，知道失重的實質和完全失重現(xiàn)象。1. 定義：物

2、體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)小于物體所受重力的現(xiàn)象。2. 產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度。3. 運動類型：失重物體做向上的減速運動或向下的加速運動。4. 完全失重(1) 定義：物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)等于零的狀態(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) 所有的拋體運動，在不計阻力的情況下，都處于完全失重狀態(tài)。思維拓展(1) 有人說：“在很高的山頂上，物體所受的重力要小于它在海平面上所受的重力，這種現(xiàn)象也是失重！ ”這種說法正確嗎？ 物體超重時一定向上運動，失重時一定向下運動嗎? 答案（1）不正確，這不是失重。失重的本質是重力不變，而“視重”減小。

3、在很高的山上，物體所受的重力減小，是由于地球對它的吸引力減小了。（2）不一定。物體處于超重還是失重狀態(tài)，與物體的運動方向無關，只取決于加 速度方向。三、用牛頓第二定律分析超重和失重現(xiàn)象1. 從牛頓第二定律的角度分析超重現(xiàn)象物體的加速度方向向上（或豎直分量向下）時，根據(jù)牛頓第二定律有：N mg= ma，此時 Nmg。2. 從牛頓第二定律的角度分析失重現(xiàn)象物體的加速度方向向下（或豎直分量向下）時，根據(jù)牛頓第二定律有：mg N = ma，此時 Nmg向上加速或向下減速r失重向下F=m(ga)vmg向下加速或向上減速1”屮完全失重向下 a= gF=0拋體運動、自由落體運動、衛(wèi)星的運動等1精典示例例 1

4、關于超重和失重，下列說法正確的是()A .物體處于超重狀態(tài)時，物體一定在上升B. 物體處于失重狀態(tài)時，物體可能在上升C. 物體處于完全失重狀態(tài)時，地球對它的引力就消失了D. 物體處于完全失重狀態(tài)時，它所受到的合外力為零解析 物體處于超重狀態(tài)時，具有向上的加速度，但其運動方向不確定，可能向上加速，也可能向下減速，A 錯誤；物體處于失重或者是完全失重狀態(tài)時，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上減速， B 正確；完全失重時，物體仍受到地球對它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不為零，C、D 錯誤。答案 B方詵總結(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。(2

5、) 發(fā)生超重和失重時，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，靠重力使用的儀器也不能再使用(如天平)。只受 重力作用的一切拋體運動，都處于完全失重狀態(tài)。針對訓練 1在升降電梯內的地面上放一體重計， 電梯靜止時，曉敏同學站在體重計上，體重計示數(shù)為 50 kg，電梯運動過程中，某一段時間內曉敏同學發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖 1 所示，在這段時間內下列說法中正確的是()圖 1A 曉敏同學所受的重力變小了B.曉敏對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C 電梯一定在豎直向下運動D.電梯的加速度大小為 5,方向一定豎直向下解析曉

6、敏在這段時間內處于失重狀態(tài)，是由于曉敏對體重計的壓力變小了，而曉敏的重力沒有改變，A 錯；曉敏對體重計的壓力與體重計對曉敏的支持力是一對作用力與反作用力，大小一定相等，B 錯；以豎直向下為正方向，有 mg F =ma,即 50g 40g = 50a，解得 a =魯，方向豎直向下，但速度方向可能是豎直 向上，也可能是豎直向下，C 錯，D 正確要點歸納判斷超重、失重狀態(tài)的方法(1) 從受力的角度判斷：當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)。從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀

7、態(tài)，向下的加速度為g 時處于完全失重狀態(tài)。(3) 方法口訣：超重與失重，全由 a 的方向定，向上為超重，向下為失重。精典示例例 2質量為 60 kg 的人站在升降機中的體重計上，當升降機做下列各種運動時， 體重計的讀數(shù)是多少？處于什么狀態(tài)？(g 取 10 m/s)(1) 升降機勻速上升；(2) 升降機以 3 m/s2的加速度加速上升；2(3) 升降機以 4 m/s 的加速度加速下降。解析人站在升降機中的體重計上，受力情況如圖所示。(1) 當升降機勻速上升時，由牛頓第二定律得 F合二 N G = 0,所以人受到的支持力 N = G = mg = 600 N。根據(jù)牛頓第三定律得人對體重計的壓力就等

8、于體重計的示數(shù)，即600 N，處于平衡狀態(tài)。(2) 當升降機以 3 m/s2的加速度加速上升時，由牛頓第二定律得N G= ma，N =ma+ G = m(g+ a) = 780 N。答案 D要點要點用牛頓第二定律分析超重、失重現(xiàn)象的方法由牛頓第三定律得，此時體重計的示數(shù)為 780 N，大于人的重力，人處于超重狀態(tài)。(3)當升降機以 4 m/s2的加速度加速下降時，由牛頓第二定律得G N= ma,N = G ma= m(g a) = 360 N,由牛頓第三定律得此時體重計的示數(shù)為 360 N，小于人的重力 600 N,人處于失重狀態(tài)答案 (1)600 N 平衡狀態(tài)(2)780 N 超重狀態(tài)360

9、 N 失重狀態(tài)針對訓練 2 一質量為 m= 40 kg 的小孩子站在電梯內的體重計上。電梯從 0 時 刻由靜止開始下降，在 0 到 6 s 內體重計示數(shù) F 的變化如圖 2 所示。試問：在這 段時間內電梯下降的高度是多少？取重力加速度 g= 10 m/s2。?7N- I-1400 i-1:piiiii:価)一1:;*EIiIIIIIPlIoI 2 3 4 5 6解析 由題圖可知，在第一段時間 ti= 1 s 內，電梯向下勻加速運動，mg Fi=mai，解得 a1= 2 m/s2電梯下降的高度 h 仔 2屆=1 m在第二段時間 t2= 3 s 內，電梯向下勻速運動,速度為 v= at1= 2 m

10、/s下降咼度 h2= vt2= 6 m在第三段時間 t3= 2 s 內，電梯向下勻減速運動,2F2 mg= ma2,解得 a2= 1 m/s、 12下降咼度 h3= vt3尹 t2t3= 2 m所以，在整個過程中，電梯下降的總高度為h = hi+ h2+ h3= 9 m。答案 9 mI課時達標訓練俁堂達標反饋檢測1 下列關于超重與失重的說法中，正確的是（）A .超重就是物體的重力增加了B. 失重就是物體的重力減少了C. 完全失重就是物體的重力沒有了D. 不論是超重、失重，還是完全失重，物體所受的重力是不變的解析超重是物體對接觸面的壓力或對懸掛物的拉力大于物體的真實重力，物體的重力并沒有增加，所

11、以 A 錯誤；失重是物體對接觸面的壓力或對懸掛物的拉 力小于物體的真實重力，物體的重力并沒有減少，所以B 錯誤；完全失重是說物體對接觸面的壓力或對懸掛物的拉力為零的時候，此時物體的重力也不變，所 以 C 錯誤；不論是超重、失重，還是完全失重，物體所受的重力是不變的，只 是對接觸面的壓力或對懸掛物的拉力不和重力相等了，所以D 正確。答案 D2 .如圖 3 所示，A、B 兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，降落傘未打開時不計空氣阻力。下列說法正確的是（）圖 3A .在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定為零B.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B 的重力C.在

12、降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B 的重力D.在降落傘打開后減速下降過程中，安全帶的作用力小于B 的重力解析 據(jù)題意，降落傘未打開時，A、B 兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則 A、B 之間安全帶的作用力為 0, A 正確，B、C 錯誤；降落傘打開后,A、B 減速下降，加速度向上，則 A、B 處于超重狀態(tài)，對 B 有：T mg= ma,即 T= mg+ ma mg,故 D 錯誤。答案 A3如圖 4 所示，為一物體隨升降機由一樓運動到某高層過程中的vt 圖象，則()A .物體在 02 s 內處于失重狀態(tài)B. 物體在 24 s 內處于超重狀態(tài)C. 物體在 45 s 內處于失重

13、狀態(tài)D. 由于物體的質量未知，所以無法判斷超重、失重狀態(tài)解析 從加速度的角度看，02 s 內加速度為正，表示方向豎直向上，物體處于超重狀態(tài)，A 錯誤；24 s 內升降機勻速上升，加速度為零，即不超重也不失重,B 錯誤；45 s 內升降機減速上升，加速度豎直向下，處于失重狀態(tài)，C 正確;不知道物體的質量，也可以通過加速度的方向來判斷升降機處于失重還是超重，D 錯誤答案 C4.如圖 5 所示，建筑工人在砌墻時需要將磚塊運送到高處，采用的方式是一工 人甲在低處將一摞磚豎直向上拋出， 在高處的工人乙將其接住。每塊磚的質量均為 m,現(xiàn)只考慮最上層的兩塊磚，不計空氣阻力，下列說法正確的是(A .工人甲在將

14、磚塊拋出時(磚未離手)，磚塊處于失重狀態(tài)B. 工人甲在將磚塊拋出時(磚未離手)，磚塊間作用力等于 mgC. 工人甲在將磚塊拋出后，磚塊處于失重狀態(tài)D.工人甲在將磚塊拋出后， 磚塊間作用力等于mg解析 工人甲在將磚塊拋出時(磚未離手)，磚塊具有向上的加速度，處于超重狀 態(tài)，A錯誤；由牛頓第二定律得 N-mg= ma,所以磚塊間作用力 N = m(g+ a)mg.B 錯誤；工人甲在將磚塊拋出后，磚塊處于完全失重狀態(tài)，C 正確；工人甲在將磚塊拋出后，磚塊間作用力等于 0， D 錯誤答案 C5.如圖 6 是電梯上升的速度一時間圖象，若電梯地板上放一質量為 20 kg 的物 體，g取 10 m/見則:答案 (1)260 N (2)160 N (3)27 m-.I 課課 堂堂 小結小結 I. . (1) 前 2 s 內和 47 s 內物體對地板的壓力各為多少?(2)整個運動過程中，電梯通過的位移為多少？ 解析(1)前 2 s 內的加速度 ai=