4.6 超重和失重(課件)2024-2025學(xué)年高中物理同步備課必修第一冊

人教版（2019）授課人：2024-2025學(xué)年高中物理同步備課必修第一冊4.6超重和失重第四章運(yùn)動和力的關(guān)系04典例分析單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點(diǎn)。03完全失重單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點(diǎn)。02超重和失重單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點(diǎn)。01重力的測量單擊此處添加文本具體內(nèi)容，簡明扼要的闡述您的觀點(diǎn)。目錄contentsCONTENT導(dǎo)入新課站在體重計上向下蹲，你會發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計的示數(shù)先變小，后變大，再變小。當(dāng)人靜止后，保持某一數(shù)值不變。這是為什么呢？重力的測量LOREMIPSUMDOLOR011.先測物體的重力加速度g2.用天平測物體的質(zhì)量3.由牛頓第二定律求重力G=mg測量方法一：

將待測物體懸掛或放置在測力計上，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)。這時物體所受的重力和測力計對物體的拉力或支持力的大小相等，測力計的示數(shù)反映了物體所受的重力大小。這是測量重力最常用的方法。測量方法二：靜止（或勻速）時，壓力與支持力是作用力與反作用力，支持力與重力是平衡力。支持力FN壓力FN′想一想：體重計的讀數(shù)與物體重力為什么相等？支持力FN重力G讀數(shù)反映壓力讀數(shù)壓力支持力重力G人站在體重計上不是靜止的，向下蹲的過程中，為什么體重計的示數(shù)會變化呢？想一想超重和失重LOREMIPSUMDOLOR02GF1視重:測力計的示數(shù)反映了物體對支撐物的壓力或?qū)覓煳锏睦?，稱為視重。例如人站在體重計上時，體重計的示數(shù)稱為視重。（是可變的）依據(jù)：牛頓第三定律實重:物體實際的重力大小。（是不變的）結(jié)論:靜止或勻速狀態(tài)下，視重=實重。什么情況下視重與視重不相等呢？如圖所示，選取人為研究對象。人體受到重力mg和體重計對人的支持力FN，這兩個力的共同作用使人在下蹲的過程中，先后經(jīng)歷加速、減速和靜止三個階段。設(shè)豎直向下方向為坐標(biāo)軸正方向。人加速向下運(yùn)動的過程中(如圖)，根據(jù)牛頓第二定律，有即體重計的示數(shù)所反映的視重（力）小于人所受的（實重）重力。mg－FN=maFN=m（g－a）<mg失重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作失重（weightlessness）現(xiàn)象。特征：物體加速度向下，視重變小，實重不變。舉例：人減速向下運(yùn)動的過程中加速度方向與運(yùn)動方向相反，有此時，體重計的示數(shù)（視重）大于人受到的（實重）重力。mg－FN=－maFN=m（g+a）>mg也可以設(shè)加速度大小為a，則FN－mg=maFN=m（g+a）>mg超重：物體對支持物的壓力對懸掛物的拉力（視重）大于物體所受重力的現(xiàn)象，叫作超重（overweight）現(xiàn)象。特征：物體加速度向上，視重變大，實重不變。舉例：1.超重與失重現(xiàn)象僅僅是一種表象，所謂超重與失重，只是拉力(或支持力)的增大或減小，是“視重”的改變。超重與失重的本質(zhì)：2.無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化。即“實重”并沒有變化。a方向向上

——超重加速上升減速下降a方向向下——失重加速下降減速上升想一想：以下情況那種物體處于超重？那種處于失重呢？類型v方向a方向現(xiàn)象加速上升減速上升加速下降減速下降向上向上向下向下向上向下向下向上超重失重超重失重

人站在力傳感器上完成下蹲動作。觀察計算機(jī)采集的圖線。分析力傳感器上的人“下蹲”“站起”兩個過程中超重和失重的情況。

人站在體重計上，既不下蹲也不站起，體重計的示數(shù)一定不變嗎？思考與討論

在電梯里放一臺體重計，

人站在體重計上，觀察電梯啟動、制動和運(yùn)行過程中體重計的示數(shù)的變化。做一做：【例題】設(shè)人的質(zhì)量為60kg，站在電梯內(nèi)的水平地板上，當(dāng)電梯以0.25m/s2的加速度勻加速上升時，求人對電梯的壓力。g取9.8m/s2。解：對人進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律，有FN－mg=ma故：FN=m(g+a)=60×(9.8+0.25)N=603N由牛頓第三定律得：FN′=-FN=-603N人對電梯的壓力大小為603N，方向豎直向下。vaFNmg當(dāng)升降機(jī)以加速度

a=g豎直加速下降時，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦κ嵌嗌?？FN=m(g–a)即：FN=0由mg–FN=ma得想一想完全失重物體對支持物（或懸掛物）完全沒有作用力完全失重LOREMIPSUMDOLOR01由FN=m(g–a)得：FN=0

完全失重：當(dāng)加速度a=g時，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀榱?，這就是“完全失重”現(xiàn)象。F合=mg-FN=ma當(dāng)物體以加速度a=g加速下降或減速上升時：可以舉一些生活中的例子嗎？解：當(dāng)瓶子自由下落時，瓶子中的水處于完全失重狀態(tài)，水的內(nèi)部沒有壓力，故水不會噴出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產(chǎn)生重力加速度。想一想：裝滿水的有孔瓶子自由下落時，瓶子中的水是否噴出？應(yīng)用：天空之塔超失重體驗火箭發(fā)射時向上的加速度很大，火箭底部所承受的壓力要比靜止時大得多。航天器內(nèi)的物將處于完全失重狀態(tài)。完全失重時，物體將飄浮在空中，液滴呈球形利用完全失重制造理想的滾珠0注意：在航天飛機(jī)中所有和重力有關(guān)的儀器都無法使用！彈簧測力計無法測量物體的重力無法用天平測量物體的質(zhì)量但仍能測量拉力或壓力的大小.

航天器在太空軌道上繞地球或其他天體運(yùn)行時，航天將處于完全失重狀態(tài)。完全失重時，物體將飄器內(nèi)的物浮在空中，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮，走路時稍有不慎，將會“上不著天，下不著地”……

超重和失重現(xiàn)象在實際中還有許多，請你通過讀書、上網(wǎng)、請教專業(yè)人員等多種途徑進(jìn)一步學(xué)習(xí)和了解。太空中的失重環(huán)境

人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后，其中的人和物都將處于完全失重狀態(tài)。物體將飄在空中；液滴成絕對的球形，宇航員站著睡覺和躺著睡覺沒有差別；食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，進(jìn)入宇航員的眼睛、鼻孔……空間站中的宇航員（1）自由落體運(yùn)動定義GF合

=G=mg（2）自由落體加速度物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動。V0=0從動力學(xué)看自由落體運(yùn)動（1）豎直上拋運(yùn)動定義

物體以一定的初速度豎直向上拋出后只在重力作用下的運(yùn)動。（2）豎直上拋運(yùn)動加速度F合

=G=mg方向豎直向下GV0從動力學(xué)看豎直上拋運(yùn)動（3）豎直上拋運(yùn)動研究方法以向上方向為正方向，豎直向上拋運(yùn)動是一個加速度為-g的勻減速直線運(yùn)動。（4）豎直上拋運(yùn)動規(guī)律公式課堂小結(jié)重力測量超重失重完全失重公式法：G＝mg平衡條件：F＝mg視重>實重加速度a向上視重<實重加速度a向下視重為零條件：a=g典例分析LOREMIPSUMDOLOR02『判一判』(1)物體向上運(yùn)動時一定處于超重狀態(tài)。(

)(2)物體減速向下運(yùn)動時處于失重狀態(tài)。(

)(3)物體處于失重狀態(tài)時重力減小了。(

)(4)超重就是物體的重力變大的現(xiàn)象。(

)(5)減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體對地板的壓力小于重力。(

)(6)做自由落體運(yùn)動的物體處于完全失重狀態(tài)。(

)學(xué)習(xí)檢測×

×

×

×

√

√

【例題】(多選)小明站在電梯內(nèi)的體重計上，電梯靜止時體重計示數(shù)為50kg，若電梯在豎直方向運(yùn)動過程中，他看到體重計的示數(shù)為45kg時，取重力加速度g＝10m/s2.下面說法中正確的是(

)A.電梯可能在加速上升，加速度大小為9m/s2B.電梯可能在加速下降，加速度大小為1m/s2C.電梯可能在減速上升，加速度大小為1m/s2D.電梯可能在減速下降，加速度大小為9m/s2解析：BC

【例題】如圖甲所示，老師用力傳感器提著重物在豎直方向上做了一個超、失重實驗，并截取了電腦顯示器上所顯示F－t圖像的其中一段，如圖乙所示，則(

)A.t0階段重物一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B.t1到t2階段重物先向上加速后向下減速C.t2階段重物處于超重狀態(tài)D.t3階段重物處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)解析：Dt0階段和t3階段，拉力等于重力，重物可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，A錯誤，D正確；t1階段拉力大于重力，重物處于超重狀態(tài)，加速度一定向上，重物向上做加速運(yùn)動或向下做減速運(yùn)動，t2階段拉力小于重力，加速度向下，向下加速或向上減速，B錯誤；t2階段拉力小于重力，重物處于失重狀態(tài)，C錯誤．【例題】2022年3月23日，在繞地球做勻速圓周運(yùn)動的中國空間站內(nèi)，航天員王亞平觀察到北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”被拋出后近似做勻速直線運(yùn)動，不計空氣阻力。則剛拋出后（??）A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力為零C．“冰墩墩”處于完全失重狀態(tài) D．該運(yùn)動過程可以用來驗證牛頓第一定C【例題】如圖甲所示，質(zhì)量為m=60kg的同學(xué)，雙手抓住單杠做引體向上，他的重心的速率隨時間變化的圖像如圖乙所示，g取10m/s2，由圖像可知（）A．t=0.5s時，他的加速度為3m/s2B．t=0.4s時，他處于超重狀態(tài)C．t=1.5s時，他處于超重狀態(tài)D．t=1.1s時，他受到單杠的作用力的大小是620NB【例題】某同學(xué)利用體重計研究超重與失重現(xiàn)象．在一次實驗中，她先蹲在體重計上，在她由穩(wěn)定的蹲姿變化到穩(wěn)定站姿的過程中，下列說法正確的是(

)A.該同學(xué)處于超重狀態(tài) B.該同學(xué)處于失重狀態(tài)C.體重計示數(shù)先減小后增大 D.體重計示數(shù)先增大后減小解：人從下蹲狀態(tài)站起來的過程中，先向上做加速運(yùn)動，后向上做減速運(yùn)動，最后回到靜止?fàn)顟B(tài)，人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)；故體重計示數(shù)先增大后減小，故D正確，A、B、C錯誤．D【例題】質(zhì)量為60kg的人在電梯里站在體重計上與電梯一起勻加速上升，電梯的加速度為5m/s2，則體重計的讀數(shù)應(yīng)為(g＝10m/s2)(

)A.60kg B.90kgC.65kg D.30kg

B【典例】(多選)炎熱的夏季，有一種網(wǎng)紅水上娛樂項目“水上飛人”十分火爆，其原理是借助腳下的噴水裝置產(chǎn)生向上的反沖動力，讓人騰空而起或平衡或變速運(yùn)動，下列說法正確的是（）A．水對裝置向上的反沖動力大于裝置對水向下的壓力B．人懸空靜止時，既不是超重現(xiàn)象，也不是失重現(xiàn)象C．整體向上減速運(yùn)動是超重現(xiàn)象D．人懸空靜止時，水的反沖動力等于人與裝置的重力BD【典例】小明站在裝有力傳感器的臺秤上，完成下蹲、起立動作。計算機(jī)采集到的力傳感器示數(shù)隨時間變化情況如圖所示。下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)點(diǎn)對應(yīng)時刻，小