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-*-第4节超重与失重首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测学习目标思维脉络1.知道超重和失重现象。2.理解超重和失重的产生条件及其实质。3.能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测1.超重现象(1)定义:物理学中把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象称为超重现象。(2)产生条件:只要加速度方向竖直向上,就必然产生超重现象。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测测一测电梯在下列运动中处于超重状态的是()A.减速下降B.减速上升C.匀速上升D.加速度不断减小的加速下降解析:发生超重的条件是物体具有竖直向上的加速度,与速度方向无关。选项A正确。答案:AXINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测2.失重现象(1)定义:物理学中把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象称为失重现象。(2)产生条件:只要加速度方向竖直向下,就必然产生失重现象。(3)完全失重:如果物体竖直向下的加速度正好等于重力加速度g,物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零,这就叫完全失重。XINZHIDAOXUE新知导学首页ZHONGNANTANJIU重难探究DANGTANGJIANCE当堂检测测一测关于超重和失重,下列说法正确的是()A.超重就是物体所受的重力增加了B.失重就是物体所受的重力减小了C.完全失重就是物体不受重力了D.不论超重还是失重,物体所受的重力都是不变的解析:不论超重、失重还是完全失重,物体所受的重力都不变,物体所受的重力只与物体的质量和重力加速度有关,与物体的运动状态无关,故选项D正确。答案:DZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究一对超重和失重的理解问题导引刘洋在“天宫”1号中工作时,有一个镜头令人难忘:由于没有抓好舱壁上的固定扣,她突然一个踉跄飘了起来。说明在运行的轨道舱中,人们完全失重,请思考刘洋真的失去了重力吗?提示在“天宫”1号工作的航天员处于完全失重状态,但航天员仍然受重力的作用,只是刘洋对舱壁没有压力。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲1.当物体处于“超重”状态时,物体的重力没有增大。当物体处于“失重”状态时,物体的重力也没有减小,当物体处于“完全失重”状态时,物体的重力并没有消失。超重和失重仅仅是我们“看到”的重力好像发生了变化,即“视重”变了,物体的实际重力由质量和当地重力加速度决定,并没有变化。2.超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象,此拉力(或支持力)即为我们所说的“视重”。3.“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关,只决定于物体加速度的方向。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二4.只有当物体竖直方向的加速度为零时,视重大小等于重力的大小。5.完全失重不仅只有自由落体这一种情况,只要物体具有方向竖直向下、大小等于g的加速度,就处于完全失重状态。在完全失重的状态下,平常一切由于重力产生的物理现象都完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不受浮力、液体柱不再产生向下的压强。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题1(多选)某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象。他们在电梯内做实验,在电梯的地板上放置一个压力传感器。在传感器上放一个质量为2kg的物块,如图甲所示,实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系,如图乙所示。根据图象分析得出的结论中正确的是(g取10m/s2)()ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态B.从时刻t3到t4,物块处于失重状态C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在低楼层解析:超重或失重的本质是物体对支持物的压力大于或小于重力。由F-t图象可以看出,从t1到t2物块对传感器的压力总大于重力,从t3到t4物块对传感器的压力总小于重力。所以正确选项为B、C。答案:BCZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二反思在发生超重、失重现象时,物体所受重力依然存在,且不发生变化,只是物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)发生了变化。求解本题时不要错认为压力增大时物块超重,压力减小时物块失重。物体发生超重或失重现象与物体的运动方向无关,只取决于物体的加速度方向。当物体具有向上的加速度时超重,具有向下的加速度时失重。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二�变式训练1�(多选)一枚玩具火箭由地面竖直向上发射,其v-t关系如图所示,则()A.t2~t3时间内,玩具火箭在向下运动B.t3时刻玩具火箭距地面最远C.t1~t2时间内,玩具火箭处于超重状态D.0~t3时间内,玩具火箭始终处于失重状态ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:火箭在0~t3内一直向上运动,t3时刻距地面最远,选项A错误,选项B正确;t1~t2时间内,火箭向上加速运动,火箭处于超重状态,选项C正确;t2~t3时间内火箭向上减速运动,火箭处于失重状态,选项D错误。答案:BCZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二探究二超重和失重现象的分析及应用问题导引在运行的电梯上,某同学突然感到自己的体重变大,这其中的原因是什么?电梯的运动情况如何?提示感到体重变大,是因为人对支持物的压力变大,发生超重现象;超重时加速度方向向上,故电梯可能加速上升或减速下降。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二名师精讲1.超重、失重的分析特征状态加速度视重(F)与重力关系运动情况受力图平衡a=0F=mg静止或匀速直线运动超重向上F=m(g+a)mg向上加速或向下减速失重向下F=m(g-a)mg向下加速或向上减速完全失重a=g向下F=0自由落体运动、抛体运动、正常运行的卫星ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二2.超重、失重问题的处理方法超重、失重现象的产生条件是具有竖直方向上的加速度,应用牛顿第二定律可以分析其本质。因此,对超重与失重问题的处理有以下两种方法:(1)用牛顿第二定律列方程分析。以加速度的方向为正方向列牛顿第二定律方程,求出结果后,注意运用牛顿第三定律变换成所求的结论,也要注意区分加速度的方向和速度方向。(2)处理连接体问题时,如测力计、台秤示数的变化问题,对于其中一个物体(或物体中的一部分)所处的运动状态的变化,而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断问题,可以根据系统的重心发生的超重、失重现象进行分析判断。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二例题2一个质量50kg的人站在升降机的地板上,升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计,弹簧测力计下面挂着一个质量mA=5kg的物体A,当升降机向上运动时,人看到弹簧测力计的示数为40N,如图所示,g取10m/s2,求此时人对地板的压力。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二解析:依题意可知,弹簧测力计读数为40N,而物体A的重力G=mAg=50N,显然弹簧测力计的读数小于物体的重力,即视重小于实重,物体A处于失重状态。由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度,因此人也处于失重状态。以A为研究对象,受力分析如图所示。由牛顿第二定律得mAg-T=mAa所以a=𝑚𝐴𝑔-𝑇𝑚𝐴=5×10-405m/s2=2m/s2ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二人的受力分析如图所示。由牛顿第二定律得Mg-N=Ma,所以N=Mg-Ma=400N由牛顿第三定律可得,人对地板的压力为400N,方向向下。答案:400N,方向向下ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二反思超重、失重问题是牛顿第二定律的应用,解决这类问题的方法与处理动力学两类问题的方法相同。ZHONGNANTANJIU重难探究首页XINZHIDAOXUE新知导学DANGTANGJIANCE当堂检测探究一探究二�变式训练2�某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1=75kg的物体,则此人在地面上最多可举起多大质量的物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体,则此升降机上升的加速度为多大?(g取10m/s2)解析:当升降机以加速度a1=2m/s2匀加速下降时,对物体有m1g-F=m1a1,F=m1(g-a1),得F=75×(10-2)N=600N。设人在地面上最多可举起质量为m0的物体,则F=m0g,m0=𝐹𝑔=60010kg=60kg。当升降机以a2匀加速上升时,对物体有F-m2g=m2a2,a2=𝐹𝑚2-g=60050-10m/s2=2m/s2,所以升降机匀加速上升的加速度为2m/s2。答案:60kg2m/s2DANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究123451.下列关于失重和超重的说法,正确的是()A.物体处于失重状态时,所受重力减小;处于超重状态时,所受重力增大B.在电梯上出现失重状态时,电梯必定处于下降过程C.在电梯上出现超重现象时,电梯有可能处于下降过程D.只要物体运动的加速度方向向上,物体必定处于失重状态解析:加速度向下,物体处于失重状态,加速度向上,物体处于超重状态,超重和失重并非是物体所受重力增大或减小,而是使悬挂物或支持物的弹力增大或减小;电梯加速向上运动时,物体处于超重状态,电梯减速下降时,也处于超重状态。答案:CDANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究123452.如图所示是小明站在电梯内台秤上的示意图,电梯静止时,小明观察到台秤的示数是50kg。某时刻小明观察到台秤的示数是60kg,则该时刻电梯的()A.速度方向一定向下B.速度方向一定向上C.加速度方向一定向下D.加速度方向一定向上解析:小明在电梯中处于超重状态时,电梯的加速度方向一定向上,速度方向可能向上,也可能向下。答案:DDANGTANGJIANCE当堂检测首页XINZHIDAOXUE新知导学ZHONGNANTANJIU重难探究123453.如图所示,姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程。下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法中,正确的是(设蹬地的力为恒力,不计空气阻力)()A.两过程