學(xué)案失重和超重

7/7失重和超重【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道超重和失重，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件。2．理解生活中的超重和失重現(xiàn)象，并能分析解決相關(guān)物理問題?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】知道超重和失重，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】理解生活中的超重和失重現(xiàn)象，并能分析解決相關(guān)物理問題。【學(xué)習(xí)過程】自主預(yù)習(xí)探新知知識梳理1．失重和超重（1）超重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。（2）失重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象。2．失重和超重的解釋（1）電梯靜止不動或做勻速直線運(yùn)動時，人的加速度為零，此時人對電梯的壓力等于人的重力。（2）當(dāng)電梯加速下降時，人的加速度方向向下，根據(jù)牛頓第二定律可以得出：G－FN＝ma，即FN＝G－ma，此時人對電梯的壓力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)。（3）當(dāng)電梯加速上升時，人的加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可以得出：FN－G＝ma，即FN＝G＋ma，此時人對電梯的壓力大于人的重力，人處于超重狀態(tài)。3．完全失重現(xiàn)象如果一個物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ榱?，這種情況是失重現(xiàn)象中的極限，稱為完全失重現(xiàn)象。例如：自由落體運(yùn)動。注意：失重和超重現(xiàn)象中，重力并沒有變化?；A(chǔ)自測1．思考判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1）物體處于超重狀態(tài)時，是其重力增加了。 （×）（2）物體不論是失重還是超重，都是測量值與重力大小關(guān)系的比較結(jié)果，而重力大小沒有變化。 （√）2．下列關(guān)于超重和失重的說法中，正確的是（）A．物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了B．物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零C．物體處于超重或失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時增大或減小了D．物體處于超重或失重狀態(tài)時，其質(zhì)量及受到的重力都沒有發(fā)生變化D[物體處于超重或失重狀態(tài)時物體的重力（由地球?qū)ξ矬w吸引而產(chǎn)生的）本身不會發(fā)生變化，所以A、B錯誤；質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，所以一個物體的慣性不會隨物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，所以C錯誤，D正確。]合作探究攻重難情境引入·助學(xué)助教如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小鐵球，在電梯豎直運(yùn)行時，乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯靜止時的伸長量小。請?zhí)骄浚海?）小鐵球是處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)；（2）小球是上升過程還是下降過程。提示：（1）彈簧伸長量減小，拉力減小，小于重力，是失重狀態(tài)。（2）失重時加速度向下，不能確定是向上還是向下運(yùn)動。1．實重和視重（1）實重：物體實際所受的重力。物體所受重力不會因物體運(yùn)動狀態(tài)的改變而變化。（2）視重：當(dāng)物體在豎直方向有加速度時（即ay≠0），物體對彈簧秤的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力，此時彈簧秤或臺秤的示數(shù)叫物體的視重。2．超重與失重的分析比較項目比較加速度視重（F）與重力關(guān)系運(yùn)動情況受力示意圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運(yùn)動超重向上F＝m（g＋a）＞mg向上加速，向下減速失重向下F＝m（g－a）＜mg向下加速，向上減速完全失重a＝gF＝0物體只在重力作用下的運(yùn)動3．定量分析超重、失重問題的思路超重、失重問題本質(zhì)上就是牛頓第二定律的應(yīng)用問題，解題時仍應(yīng)抓住加速度這個關(guān)鍵量，具體方法是：（1）確定研究對象。（2）分析物體受力情況和加速度的大小、方向。（3）根據(jù)牛頓第二定律列式求解。【例1】（多選）如圖甲所示，豎直電梯中質(zhì)量為m的物體置于壓力傳感器P上，電腦可描繪出物體對P的壓力F隨時間的變化圖線；圖乙中K、L、M、N四條圖線是電梯在四種運(yùn)動狀態(tài)下由電腦獲得的F-t圖線，由圖線分析電梯的運(yùn)動情況，下列結(jié)論中正確的是（）A．由圖線K可知，此時電梯一定處于勻加速上升狀態(tài)B．由圖線L可知，此時電梯的加速度大小一定等于gC．由圖線M可知，此時電梯一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．由圖線N可知，此時電梯加速度的方向一定先向上后向下[思路點(diǎn)撥]根據(jù)力大于或小于重力判定出超重還是失重，進(jìn)而判定出加速度的方向。是上升還是下降要根據(jù)題中提示來判定。答案：BD解析：由圖線K可知，物體對P的壓力大于物體的重力，且逐漸增大，則支持力大于重力，且逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律知加速度方向豎直向上，且逐漸增大，故電梯加速度方向豎直向上，且在變化，A錯誤；由圖線L可知支持力的大小等于2mg，根據(jù)牛頓第二定律得F－mg＝ma，解得a＝g，方向豎直向上，B正確；由圖線M可知支持力等于重力，電梯可能處于靜止，也可能處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，C錯誤；由圖線N可知支持力的大小先大于mg，再小于mg，根據(jù)牛頓第二定律知加速度的方向先向上再向下，D正確。故選B、D。]規(guī)律方法判斷超重、失重狀態(tài)的方法（1）從受力的角度判斷，當(dāng)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)。（2）從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度（包括斜向上）時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度（包括斜向下）時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)。（3）從運(yùn)動的角度判斷，當(dāng)物體加速上升或減速下降時，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加速下降或減速上升時，物體處于失重狀態(tài)。一題多變根據(jù)上題圖，試說明圖線L和圖線M對應(yīng)的運(yùn)動狀況。[解析]由圖線L可知，a＝g豎直向上，物體可能是向上加速運(yùn)動，也可能是向下減速運(yùn)動。由圖線M可知，F(xiàn)＝mg，a＝0，物體可能靜止也可能是勻速直線運(yùn)動。[答案]見解析[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．學(xué)校秋季運(yùn)動會上，飛輝同學(xué)跳高以背越式成功跳過了1.90m，如圖所示，則下列說法正確的是（）A．飛輝起跳時地面對她的支持力等于她的重力B．起跳以后在上升過程中處于超重狀態(tài)C．起跳以后在下降過程中處于失重狀態(tài)D．起跳以后在下降過程中重力消失了答案：C解析：起跳時做向上的加速運(yùn)動，加速度向上，所以地面對它的支持力大于她的重力，選項A錯誤；起跳以后，只受重力作用，加速度一直保持豎直向下，所以一直處于失重狀態(tài)，選項C正確，B、D錯誤。2．目前在建的青島海天中心主樓高達(dá)369米，建成后將是“青島第一高樓”。若有一乘客從一樓坐電梯直上頂樓，電梯先豎直向上做勻加速直線運(yùn)動，達(dá)到一定程度后做勻速直線運(yùn)動，最后做勻減速直線運(yùn)動直到頂樓，則該乘客依次經(jīng)歷的狀態(tài)是（）A．失重平衡超重 B．平衡失重超重C．超重平衡失重 D．超重失重平衡答案：C解析：電梯先豎直向上做勻加速直線運(yùn)動，加速度方向向上，乘客處于超重狀態(tài)；接著電梯向上做勻速直線運(yùn)動，加速度為零，乘客處于平衡狀態(tài)；最后電梯向上做勻減速直線運(yùn)動，加速度方向向下，乘客處于失重狀態(tài)。選項C正確。當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1．若貨物隨升降機(jī)運(yùn)動的v-t圖像如圖所示（豎直向上為正），則貨物受到升降機(jī)的支持力F與時間t關(guān)系的圖像可能是（）ABCD2．日本機(jī)器人展在橫濱對公眾開放，來自日本各地的40多家科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠商展示了機(jī)器人領(lǐng)域的科研成果。如圖所示是日本機(jī)器人展媒體預(yù)展上一個小型機(jī)器人在表演垂直攀登。關(guān)于機(jī)器人在上升過程中細(xì)繩對手的拉力以下說法正確的是（）A．當(dāng)機(jī)器人高速向上攀爬時細(xì)繩對手的拉力比低速攀爬時大B．當(dāng)機(jī)器人減速上升時，機(jī)器人處于超重狀態(tài)C．當(dāng)機(jī)器人減速下降時，機(jī)器人處于失重狀態(tài)D．機(jī)器人加速下降過程中（a<g），細(xì)繩對機(jī)器人的拉力小于其重力3．一個質(zhì)量是60kg的甲同學(xué)站在升降機(jī)的地板上，看到一個質(zhì)量是50kg的站在臺秤上的乙同學(xué)，他們一起運(yùn)動時，臺秤示數(shù)為400N。問題：求此時甲同學(xué)對升降機(jī)地板的壓力。（g取10m/s2）

答案：1．答案：B解析：由題圖可知，升降機(jī)運(yùn)動過程分為勻加速下降、勻速下降、勻減速下降、勻加速上升、勻速上升、勻減速上升，故升降機(jī)所處的狀態(tài)依次為失重、正常、超重、超重、正常、失重，所以貨物所受升降機(jī)的支持力與時間的關(guān)系為選項B。2．答案：D解析：機(jī)器人對細(xì)繩的拉力與速度大小無關(guān)，只與是否有豎直方向上的加速度有關(guān)，則A錯；機(jī)器人減速上升時，其加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，則B錯；機(jī)器人減速下降時，其加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，則C錯；機(jī)器人加速下降過程中加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，則D對。3．答案：480N，方向豎直向下解析：以乙同學(xué)為研究對象，受力分析如圖所示，選取向上的方向為正方向，由