人教版高中物理必修一 (超重和失重)运动和力的关系课件

【核心深化】 1．实重与视重 实重：物体实际所受的重力．物体所受重力不会因物体运动状 态的改变而变化． 视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测 力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的 拉力或台秤所受的压力．超重与失重不是重力本身变了，而是 物体对悬挂物的拉力或对水平支持物的压力发生了变化，即 “视重”变化了．若弹力大于重力是超重，反之则是失重．
[答案] D
关键能力 2 超、失重现象中的计算 (多选)(2019·石家庄期末)小明站在电梯内的体重计上，
电梯静止时体重计示数为 50 kg，若电梯在竖直方向运动过程 中，他看到体重计的示数为 45 kg 时，取重力加速度 g＝10 m/s2. 下面说法中正确是( ) A．电梯可能在加速上升，加速度大小为 9 m/s2 B．电梯可能在加速下降，加速度大小为 1 m/s2 C．电梯可能在减速上升，加速度大小为 1 m/s2 D．电梯可能在减速下降，加速度大小为 9 m/s2
(3)完全失重
①定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) ____等__于__零____的状态． ②产生条件：a＝g，方向__竖__直__向__下____．
思维辨析 (1)物体向上运动时一定处于超重状态．( ) (2)物体减速向下运动时处于失重状态．( ) (3)物体处于失重状态时重力减小了．( ) (4)物体处于完全失重状态时就不受重力了．( ) (5)不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是 不变的．( ) 提示：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
物体所受的拉力F，即物体对弹
簧秤的拉力F′（弹簧秤的示数）v
小于物体的重力。
G
失重
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受到的重力 的情况称为失重现象。
例题
在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg
①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降，
台秤的示数是多少？
a
②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受到的重 力的情况称为超重现象。
• 产生超重现象的条件： • 物体存在向上的加速度
两种情况：加速上升 减速下降
思考
用弹簧秤匀速拉 物体时，突然向 上减速运动，弹 簧秤的示数如何 变化？
物体向上减速时
根据牛顿第二定律：
F
G － F ＝ma
a F ＝ G － ma ＜ G
[解析] 将易拉罐竖直向上抛出后，由于空气阻力不计，易拉 罐及水的加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，易拉罐 中各层水之间没有压力，在整体过程中，水都不会从洞中射出． [答案] D
判断超重、失重状态的方法 当物体所受向上的拉力(或支持力)大于 重力时，物体处于超重状态，小于重力
从受力的角度判断 时处于失重状态，等于零时处于完全失 重状态
的加速度匀减速下降，求这时他对电 a 梯地板的压力。（g=10m/s2）
F
人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。 根据牛顿第二定律得：
mg
v
F－mg＝ma F ＝910N
根据牛顿第三定律人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下。
超重
视重大于实重
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受到的重 力的情况称为超重现象。
当物体具有向上的加速度时处于超重状 从加速度的角度判断 态，具有向下的加速度时处于失重状态，
向下的加速度为 g 时处于完全失重状态 (1)物体向上加速或向下减速时，超重 从速度变化角度判断 (2)物体向下加速或向上减速时，失重
【达标练习】 1．(2019·浙江模拟)超重与失重是宇航员生活和工作中的两大 难题．实际上，在我们的生活中也充满了超重和失重．假如某 同学家住 10 楼，那么，他从一楼开始坐电梯回家的过程中，体 验到的将是( ) A．先超重，后等重，再失重 B．先失重，后等重，再超重 C．一直超重 D．一直失重
失重
运行的卫
星等
3.求解超重与失重问题的基本思路 超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续，解题时 仍应抓住加速度这个关键量．具体方法是： (1)分析物体运动的加速度方向； (2)判断物体处于超重(或失重)状态； (3)利用牛顿第二定律分析和求解．
关键能力 1 对超、失重状态的判断 某同学利用体重计研究超重与失重现象．在一次实验
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小 于物体所受到的重力的情况称为失重现象。
• 完全失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物 的拉力) 等于0。
• 产生失重现象的条件：
• 产生完全失重现象的条件：
• 物体存在向下的加速度
• 物体加速度为重力加速度
两种情况：加速下降 减速上升
两种情况：自由落体 竖直上抛
中，她先蹲在体重计上，在她由稳定A．该同学处于超重状态 B．该同学处于失重状态 C．体重计示数先减小后增大 D．体重计示数先增大后减小
[解析] 人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动， 后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后 处于失重状态；故体重计示数先增大后减小，故 D 正确，A、B、 C 错误．
提示：选 D.手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可 以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体既不超重也 不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项 A 错误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处 于超重状态，选项 B 错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重 力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项 C 错误；重物和 手有共同的速度和加速度时，二者不会分离，故物体离开手的 瞬间，物体向上运动，物体加速度等于重力加速度，但手的加 速度大于重力加速度，并且方向竖直向下，选项 D 正确．
[思路点拨] 小明的体重有 50 kg，而他看到体重计的示数为 45 kg，可知他处于失重，则电梯有向上的加速度，由此来分析 各个选项． [解析] 小明的体重只有 50 kg，体重计的示数为 45 kg，说明 电梯有向下的加速度，失重，运动情况可能为：向上减速或向 下加速； 小明受支持力和重力，由牛顿第二定律可知其加速度为： a＝mgm－N＝50×105－045×10 m/s2＝1 m/s2，故 B、C 正确，A、 D 错误． [答案] BC
关键能力 3 超、失重现象中的图象分析 某实验小组利用 DIS 系统观察超重和失重现象．他们
在学校电梯房内做实验，在电梯天花板上固定一个力传感器， 测量挂钩向下，并在挂钩上悬挂一个重为 10 N 的钩码，在电梯 运动过程中，计算机显示屏上显示出如图所示图象，以下根据 图象分析所得结论错误的是( )
物体向上加速时
F
根据牛顿第二定律：
F－G＝ma
F ＝ ma＋ G ＞ G
a
物体所受的拉力F，即物体对弹
簧秤的拉力F′（弹簧秤的示数）v
大于物体的重力。
G
超重
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受到的重 力的情况称为超重现象。
例题
一个质量为70Kg的人乘电梯下楼。快
到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2
A．该图象显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化 情况 B．从时刻 t1 到 t2，钩码处于失重状态，从时刻 t3 到 t4，钩码处 于超重状态 C．电梯可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后 静止 D．电梯可能先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后 静止
[思路点拨] (1)拉力大于重力处于超重状态，拉力小于重力处于 失重状态． (2)超重时电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动． (3)失重时，电梯可能向下加速运动，也可能向上减速运动． [解析] 题图中图象显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间 的变化情况.0～t1，钩码受力平衡；t1～t2，拉力小于 10 N，钩 码处于失重状态；t2～t3，钩码受力平衡；t3～t4，拉力大于 10 N， 钩码处于超重状态．由以上分析可知，D 项错误． [答案] D
F
人向下做匀加速直线运动，加速度方向向下。
根据牛顿第二定律得： mg－ F ＝ma
F＝ mg － ma=300N
v
mg
当自由下落时，a2=g
F2=0N
根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。
失重
视重小于实重
• 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受到的重力 的情况称为失重现象。
2．超重、失重的比较
特征 状态
加速度
压力 (拉力)
运动情况 受力示意图
平衡
静止或匀速 a＝0 F＝mg
直线运动
超重
F＝m(g 向上加速或 向上
＋a)＞mg 向下减速
特征
压力
加速度
运动情况 受力示意图
状态
(拉力)
F＝m(g 向上减速或
失重
向下
－a)＜mg 向下加速
自由落体，
完全
抛体，正常
a＝g
F＝0
第四章 运动和力的关系
4.6超重和失重
练习
• 用弹簧秤测物体的重力时应使 物体处于什么状态？ 物体处于平衡状态
• 弹簧秤的示数是哪个力的？ 物体拉弹簧的力的示数
• 视重：通过仪器测量测得的力 • 实重：物体实际的重力 根据平衡条件和牛顿第三定律知道：
弹簧秤的示数等于物体重力的大小.
用弹簧秤测物体 的重力时，突然 向上加速、减速 运动，弹簧秤的 示数如何变化？
第6节 超重和失重
第四章 运动和力的关系
学习目标 1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失 重现象．(重点) 2．能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动． 3．掌握传送带问题和滑块—滑板模型问题的解题技巧．(难点)
第四章 运动和力的关系
核心素养形成脉络
一、重力的测量
1．一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度 g，再用 __天__平__测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝__m__g__． 2．另一种方法是，利用力的__平___衡__条__件___对重力进行测量．
二、超重和失重
1．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) _大__于___物体
所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有__竖__直__向__上____的加速度．
2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) _小__于___物体
所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有__竖___直__向__下___的加速度．
(2)(2019·东胜校级月考)关于超重和失重的下列说法中，正确的 是( ) A．物体向上运动时处于超重状态，物体向下运动时处于失重 状态 B．处于完全失重状态的物体一定是向下运动 C．超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重 力减小了 D．物体做自由落体运动时处于完全失重状态
提示：选 D.根据牛顿第二定律，物体具有向上的加速度时，物 体处于超重状态；物体具有向下的加速度时，物体处于失重状 态．物体向上运动或向下运动，加速度可能向上也可能向下， 不能够判断它是处于超重还是失重状态，故 A、B 错误；超重 并非物体所受的重力增大了，而是弹力(视重)比重力大；失重 也并非物体所受的重力减小了，而是弹力(视重)比重力小，故 C 错误；物体做自由落体运动时，加速度等于重力加速度，方向 向下，物体处于完全失重状态，故 D 正确．
关键能力 4 完全失重现象的判断 (2019·闵行一模)某同学找了一个用过的“易拉罐”在
靠近底部的侧面打了一个洞，用手指按住洞，向罐中装满水， 然后将易拉罐竖直向上抛出，空气阻力不计，则下列说法正确 的是( ) A．易拉罐上升的过程中，洞中射出的水的速度越来越快 B．易拉罐下降的过程中，洞中射出的水的速度越来越快 C．易拉罐上升、下降的过程中，洞中射出的水的速度都不变 D．易拉罐上升、下降的过程中，水不会从洞中射出
超重和失重问题
问题导引 文博同学每天放学都要乘垂直电梯上、下楼，在电梯下楼 时，开始他觉得背的书包变轻了，快到楼底时他觉得书包又似 乎变重了．这是为什么？
要点提示 开始时电梯从静止做加速运动，使文博同学和电梯 一起处于失重状态；快到楼底时，电梯一定有一个减速过程， 则该过程中使电梯处于超重状态，就会出现上述现象．
基础理解 (1)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加 有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运 动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是( ) A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度