高一物理《超重和失重》_汪义华 ppt课件

F
思考：1、物体加速上升时， 好象物体的重力变大了，物 体的重力真的变大了吗？ 2、测量物体的重力需要注 意什么呢？
（一）超重现象
N 以一个站在升降机里的测力计上 的人为例分析：设人的质量为m，升 降机以加速度a加速上升。 分析：对人受力分析如图 由牛顿第二定律得 F合 = N — G = m a 故：N = G + m a 人受到的支持力N大于人受到的重力G
a竖直向上 a竖直向下
超重还是失重由a决定，与v方向无关
（五）超重和失重现象的应用
人造地球卫星、宇 宙飞船、航天飞机都绕 地球做圆周运动。所受 的地球引力只改变物体 的速度方向，不改变速 度大小。
航天器中的宇航员
g
近地卫星
g0 航天飞机中的人和物 都处于 完全失重 状态。 g
远离地球的卫星
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！ 在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
v
练习3、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为G， 当此人突然下蹲时，磅秤的读数（ B ） A 先大于G，后小于G B 先小于G，后大于G C 大于G D 小于G 思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？ 人下蹲过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有 向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有 一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。
N v a
总结：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉 物体对支持物的压力（ 物体对支持物的压力 小于物体所受重力的现象称为失重现象。 力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。
G
（三）完全失重
当升降机以加速度 a = g 竖直加速下降时，N = G — m g = 0, 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这就是“完 全失重”现象。 例1：试分析前面引入实验中，当杯子自由下落时，为什么 杯中的水不喷出？ 解：当杯子自由下落时，杯中的水处于完全失重状态，水的 内部没有压力，故水不会喷出。但杯子中水的重力仍然存在， 其作用效果是用来产生重力加速度。
例2：下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重现 象？哪几种发生失重现象？ v m a
N G N
甲 N<G 失重
v
m G
a 乙 N>G 超重 a
v
m
N G N
丙 N<G 失重
总结：物体具有竖 直向上的加速度，即 处于超重状态；物体 具有竖直向下的加速 度，即处于失重状态。 与运动的方向无关。
超重和失重
溧阳市埭头中学 汪义华
g 杯子里装满水，静止 在水平桌面上，当塞子 拔出时，将观察到什么 （水喷射而出） 现象？ 如果让杯子自由下落， 观察到什么现象？ （杯子下落过程中， 水并不从小孔喷出）
思考：1、水喷出来的原因是 什么？ 2、水不喷出是因为水失去 重力了吗？
F a G 弹簧秤下挂一重物G保 持静止时，观察到弹簧秤 示数 F’=G 如果弹簧秤和物体一起 加速上升呢？ 观察到弹簧秤示数大于 物体的重力，即：F’>G G
mg
练习2、一个木块漂浮在桌面的一杯水中，现假设撤去桌 面，木块和杯子一起自由向下运动，问木块受到的浮力 有无变化？ 思维启示： 1、浮力产生的原因是什么？ v 2、木块和水处于什么样的状态？ 3、水对容器底部有压力吗？水内 部有无压力？ 解：浮力产生的原因是物体在液体中上下表面存在压力差， 当水和杯子一起自由下落时，a = g，水处于完全失重状态， 水的重力用来产生重力加速度，故水对杯底无压力，水内 部也无压力，不产生浮力，所以木块的浮力消失。 拓展：如图，球B放在容器A内，且B略小于A， 将它们以一定的速度向上抛出，不计空气阻力， 在A和B上升的过程中，A和B间作用力情况？
v
a G
总结：物体对支持物的压力（ 总结：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉 大于物体所受重力的情况称为超重现象。 力）大于物体所受重力的情况称为超重现象。
（二）失重现象
以站在升降机里的测力计上的人为例分 析，设人的质量为50Kg，升降机以2m/s2的 加速度加速下降。(g=10m/s2) 分析：对人受力分析如图 由牛顿第二定律得 F合 = G — N = m a 故：N=G — F合 = m g — m a = 400N < 500N 人受到的支持力N小于人受到的重力G
思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？
练习4、如图所示，底座A上装有一根足够长的直立长杆，其 总质量为M，杆上套有质量为m的圆环B，它与杆有摩擦，当 圆环以初速度V0向上飞起时，圆环的加速度为a，底座不动。 （1）定性分析环在上升和下降过程中，A对地面的压力与整 体的重力相比较谁大？ （2）分别计算在整个过程中，水平面对底座的支持力多大？ （设摩擦力不变） 解：（1）环不论上升还是下降，环都有向 下的加速度，故整体上有失重的现象，所以 A对地面的压力小于整体的重力。 A v0 B （2）上升过程分别对环受力分析如图，得 B F合 = mg + f = ma (1) A f 对底座受力分析如图，得 N + f ’ = Mg (2) N mg 由牛顿第三定律得：f = f ’ (3) A f’ 综合上三式可得：f = m( a — g ) N = (M+m)g — ma Mg 下降过程同物 体的重力，但仍能测量 拉力或压力的大小。
无法用天平测量物体的质量
利用完全失重条件的科学研究
液体呈绝对球形
制造理想的滚珠
制造泡沫金属
巩固练习： 巩固练习：
练习1、一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方 向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250N的重物。求电 梯的加速度。(g = 10m/s2) 分析：对同一个人来说，他能提供的最大举力是一定的，因 此，它在电梯里对物体的支持力也为300N，对物体受力分析 可求出F合，从而求出加速度。 解：设物体的质量为m，对其受力分析如图。 N 得： F合 = N — G =300 — 250 = 50(N) 由题意：m = 25Kg 故：a = F合/m=2m/s2 方向：竖直向上
v m
a 丁 N>G 超重
G
（四）超重、失重、视重和重力的区别 超重、失重、
1、超重和失重是一种物理现象。 2、视重是指支持物对物体的支持力（或悬挂物对物体 的拉力），是可以改变的。 3、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还 是失重状态，重力不变。 规律： 视重 > 重力 视重 < 重力 超重状态 失重状态