【備課】高中物理教科版（2019）必修一：4.7 超重與失重課件

7.超重與失重必備知識·自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力·合作探究隨堂演練·自主檢測課

標(biāo)

要

求思

維

導(dǎo)

圖1.結(jié)合生活體驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì)．2．進(jìn)一步熟練掌握應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決問題的方法和步驟．必備知識·自主學(xué)習(xí)一、用彈簧測力計(jì)測重力物體對彈簧測力計(jì)的拉力T的大小決定了彈簧測力計(jì)的示數(shù)，它和彈簧測力計(jì)對物體的拉力T′是一對________________，即T和T′大小相等．由牛頓第二定律可知，只有物體在豎直方向上____________，彈簧測力計(jì)的示數(shù)才等于物體所受的重力．作用力與反作用力加速度等于零二、超重與失重現(xiàn)象1．超重現(xiàn)象(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?________物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有________的加速度．2．失重現(xiàn)象(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?________物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有________的加速度．3．完全失重現(xiàn)象(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?等于零的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向________．大于豎直向上小于豎直向下豎直向下[導(dǎo)學(xué)]實(shí)重與視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，物體所受的重力不會因物體運(yùn)動狀態(tài)的變化而變化．(2)視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平體重計(jì)上時(shí)，彈簧測力計(jì)或體重計(jì)的示數(shù)稱為“視重”．大小等于彈簧測力計(jì)的拉力或體重計(jì)所受的壓力．(3)超重與失重不是物體本身重力變了，而是“視重”變化了．(4)超重或失重都屬于一種現(xiàn)象，是“力”的視覺體現(xiàn)．[舉例]

“神舟十號”航天員王亞平太空授課，飛船內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)．關(guān)鍵能力·合作探究探究點(diǎn)超重和失重的理解與分析【導(dǎo)學(xué)探究】站在體重計(jì)上向下蹲，你會發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計(jì)的示數(shù)先變小，后變大，再變?。?dāng)人靜止后，體重計(jì)的示數(shù)保持某一值不變，這是為什么？(1)如圖所示，體重計(jì)的示數(shù)稱為視重，試用牛頓第二定律分析視重為什么會這樣變化？(2)視重小于人的重力叫失重，視重大于人的重力叫超重．試分析人在體重計(jì)上站起過程中的超重和失重情況．(3)站在電梯里的體重計(jì)上，感受電梯啟動、勻速運(yùn)行和制動過程中的超重和失重現(xiàn)象并總結(jié)．如果電梯自由下落，人會有什么感覺？

【歸納總結(jié)】1.超重、失重現(xiàn)象的分析特征狀態(tài)加速度視重(F)與重力關(guān)系運(yùn)動情況受力圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運(yùn)動超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下減速失重向下F＝m(g－a)＜mg向下加速或向上減速完全失重a＝gF＝0拋體、正常運(yùn)行的衛(wèi)星2.對超重和失重的理解(1)超重與失重現(xiàn)象僅僅是一種表象，無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化．(2)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(yùn)動方向無關(guān)．(3)加速度的大小決定了超重或失重的程度．視重相對重力的改變量為ma，a為物體豎直方向的加速度．(4)完全失重是失重現(xiàn)象的極限．完全失重時(shí)，與重力有關(guān)的一切現(xiàn)象都將消失．(5)若物體不在豎直方向運(yùn)動，而加速度在豎直方向有分量，即ay≠0，則當(dāng)ay豎直向上時(shí)物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)ay豎直向下時(shí)物體處于失重狀態(tài)．【典例示范】題型1對超重、失重的理解例1

關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是(

)A．超重就是物體受的重力增加了B．失重就是物體受的重力減小了C．完全失重就是物體一點(diǎn)重力都不受了D．不論超重還是失重，物體所受重力是不變的答案：D解析：超重(失重)是指物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥?小于)物體的重力，而物體的重力并沒有變化，完全失重是壓力或拉力變?yōu)榱?，故A、B、C錯(cuò)，D對．題型2對超重、失重的判斷例2

如圖所示，甲圖是某人站在力傳感器上做下蹲—起跳動作的示意圖，甲圖中的“●”表示人的重心，乙圖是根據(jù)力傳感器畫出的壓力F隨時(shí)間t變化的圖線．乙圖中a、d、f、g各點(diǎn)數(shù)據(jù)分別與甲圖中人的a、d、f、g狀態(tài)相對應(yīng)，其余點(diǎn)對應(yīng)狀態(tài)沒有在甲圖中畫出．乙圖中a、c、e、i點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)均為600N.根據(jù)這兩個(gè)圖所給出的信息，下列說法中正確的是(

)A．人的重力為600NB．乙圖中b時(shí)刻，人處于超重狀態(tài)C．乙圖中d時(shí)刻，人處于失重狀態(tài)

D．乙圖中i點(diǎn)時(shí)刻，人的重心的速度為零答案：A解析：由圖及題意可知a時(shí)刻時(shí)，人受到的重力與支持力相等，為600N，A正確；由圖可知b時(shí)刻時(shí)人對傳感器的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；由圖可知d時(shí)刻時(shí)人對傳感器的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知，i時(shí)刻時(shí)人的重心處于下落過程中，此時(shí)重力與支持力相等，由于重心在下落過程中先做加速度減小的加速運(yùn)動，再做減速運(yùn)動，重力等于支持力時(shí)速度最大，故此時(shí)人的重心的速度最大，故D錯(cuò)誤．【思維方法】判斷超重、失重的方法一看“力”：物體受豎直向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)，處于失重狀態(tài)．二看“加速度”：物體具有向上的加速度時(shí)，處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)；向下的加速度為重力加速度時(shí)，處于完全失重狀態(tài)．題型3利用超重、失重來判斷物體的運(yùn)動狀態(tài)例3

重力為600N的人站在電梯內(nèi)的壓力傳感器上，壓力傳感器的示數(shù)為575N，可能的原因是(

)A．電梯勻速上升 B．電梯勻加速上升C．電梯勻速下降 D．電梯勻加速下降答案：D解析：壓力傳感器的示數(shù)小于人重力的大小，則壓力傳感器對人的支持力大小小于人的重力大小，人處于失重狀態(tài)，加速度方向向下，故電梯可能加速下降或減速上升，D正確．題型4有關(guān)超重與失重的計(jì)算例4

一質(zhì)量m＝

40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上．電梯從t＝0時(shí)刻由靜止開始上升，經(jīng)計(jì)算，在0～6s內(nèi)該小孩所受支持力F的變化如圖所示．試求在這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度．(重力加速度g取10m/s2)

【思維方法】應(yīng)用牛頓第二定律解決超重和失重的方法素養(yǎng)訓(xùn)練1如圖所示，在一個(gè)盛水的容器底部有一小孔．靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，以下所有選項(xiàng)中均只考慮容器離開手之后在空中運(yùn)動的過程，則（）A．容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水B．將容器斜向上拋出，容器在空中運(yùn)動時(shí)小孔不漏水C．將容器水平拋出，容器在空中運(yùn)動時(shí)小孔向下漏水D．將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動時(shí)，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動時(shí)，小孔不漏水答案：B解析：無論將容器向哪個(gè)方向拋出，拋出之后的容器都只受重力的作用，加速度為重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，水和容器的運(yùn)動狀態(tài)相同，它們之間沒有相互作用，水不會流出，B正確．素養(yǎng)訓(xùn)練2

（多選）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)小球，電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客．在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長量始終是電梯靜止時(shí)伸長量的五分之六．已知重力加速度g＝10m/s2，由此可判斷（）A．乘客處于失重狀態(tài)B．電梯可能減速下降，加速度大小為2m/s2C．電梯可能加速上升，加速度大小為2m/s2D．乘客對電梯地板的壓力為625N答案：BC

隨堂演練·自主檢測1.下列說法中正確的是（）A．超重時(shí)物體所受的重力不變B．生活小區(qū)電梯啟動瞬時(shí)，電梯中的人就處于超重狀態(tài)C．超重就是物體所受的重力增加D．飛機(jī)減速下降過程中，飛機(jī)中的乘客處于失重狀態(tài)答案：A解析：A對，C錯(cuò)：處于超重與失重狀態(tài)的物體所受的重力不變，是因?yàn)樨Q直方向具有加速度導(dǎo)致視重發(fā)生改變．B錯(cuò)：電梯向上啟動的瞬間加速度方向向上，人所受的支持力變大，則壓力變大即視重變大，處于超重狀態(tài)；反之電梯向下啟動的瞬間處于失重狀態(tài)．D錯(cuò)：飛機(jī)減速下降時(shí)加速度方向向上，則飛機(jī)里的乘客處于超重狀態(tài)．2.在某屆學(xué)校秋季運(yùn)動會上，張明同學(xué)以背越式成功地跳過了1.70米的高度，如圖．若忽略空氣阻力，g取10m/s2.則下列說法正確的是（）A．張明下降過程中處于失重狀態(tài)B．張明起跳以后在上升過程中處于超重狀態(tài)C．張明起跳時(shí)地面對他的支持力等于他的重力D．張明起跳以后在下降過程中重力消失了答案：A解析：在張明下降過程中，只受重力的作用，有向下的重力加速度，是處于完全失重狀態(tài)，A正確；張明起跳以后在上升過程，也是只受重力的作用，有向下的重力加速度，是處于完全失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；在張明起跳過程中，地面要給人一個(gè)向上的支持力，支持力的大小大于人的重力的大小，人才能夠有向上的加速度起跳，向上運(yùn)動，C錯(cuò)誤；起跳以后在下降過程中，重力不變，D錯(cuò)誤．3.如圖所示，在升降電梯的地板上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，某同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50.0kg.若電梯運(yùn)行中的某一段時(shí)間內(nèi)，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)變?yōu)?0.0kg，則在這段時(shí)間內(nèi)（重力加速度為g）（）A．該同學(xué)所受的重力變小了B．電梯一定在豎直向下運(yùn)動C．該同學(xué)對體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對她的支持力D．電梯的加速度大小為0.2g，方向一定豎直向下答案：D解析：N＜mg，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，但不能判定她的運(yùn)動方向，在發(fā)生超重、失重時(shí)，重力不變，作用力與反作用力大小始終相等．故選項(xiàng)D正確．4.某研究性學(xué)習(xí)小組為探究電梯啟動和制動時(shí)的超、失重現(xiàn)象，利用電梯和體重計(jì)進(jìn)行觀測．某同學(xué)站在體重計(jì)上乘電梯從1層到10層，之后又從10層返回到1層，并用照相機(jī)進(jìn)行記錄，請認(rèn)真觀察分析下列圖片，得出的判斷正確的是（）A．根據(jù)圖2和圖3，可估測電梯向上啟動時(shí)的加速度B．根據(jù)圖1和圖2，可估測電梯向上制動時(shí)的速度C．根據(jù)圖1和圖5，可估測電梯向下制動時(shí)的加速度D．根據(jù)圖4和圖5，可估測電梯向下啟動時(shí)的加速度答案：C解析：題圖1顯示同學(xué)實(shí)際的體重，題圖2顯示向上加速超重時(shí)的示數(shù)，題圖3顯示向上減速失重時(shí)的示數(shù)，題圖4顯示向下加速失重時(shí)的示數(shù)，題圖5顯示向下減速超重時(shí)的示數(shù)，綜合圖片可知，題圖1和題圖3或題圖5可估測電梯制動時(shí)的加速度，題圖1和題圖2或題圖4可估測電梯啟動時(shí)的加速度，故C正確．