【新教材】新人教版必修一 4.6超重和失重 课件

超重
向上
F=m(g+a)> mg
向上加速 或向下减 速
失重
向下
F=m(ga)<mg
向下加速 或向上减 速
受力示意图
特征 状态
完全 失重
加速 度
a=g
压力(拉力) 运动 重力关系 情况
受力示意图
自由落体,
F=0
抛体,正常 运行的卫
星等
【思考·讨论】 乐轩同学背着书包在电梯里下楼时,觉得背的书包变
轻,快到楼底时觉得书包又变重了,试说明原因。 (模型建构)
提示:下楼时乐轩随电梯加速向下运动,书包处于失重 状态,故觉得书包变轻;快到达楼底时,电梯减速向下运 动,书包处于超重状态,故觉得书包变重。
【典例示范】 (2019·厦门高一检测)质量为60 kg的人站在升降机
中的体重计上,当升降机做下列各种运动时,体重计的 读数是多少?处于什么状态?(g取10 m/s2) 世纪金榜导学号
2.质量为45 kg的小明同学站在升降机中的一“体重计” 上,当升降机竖直向下运动经过5楼时,“体重计”示数 为50 kg,如图所示。重力加速度取10 m/s2。此时小明 处于 ( )
A.超重状态,对“体重计”压力为450 N B.超重状态,对“体重计”压力为500 N C.失重状态,对“体重计”压力为450 N D.失重状态,对“体重计”压力为500 N
A.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定 为零 B.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于 B的重力 C.在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于 B的重力 D.在降落伞打开后减速下降过程中,安全带的作用力小 于B的重力
【解析】选A。据题意,降落伞未打开时,A、B两人一起 做自由落体运动,处于完全失重状态,则A、B之间安全 带的作用力为0,A正确,B、C错误;降落伞打开后,A、B 减速下降,加速度向上,则A、B处于超重状态,对B有: FT-mg=ma,即FT=mg+ma>mg,故D错误。
(2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时,由牛顿第 二定律得FN-G=ma FN=ma+G=m(g+a)=780 N 由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为780 N,大于人 的重力,人处于超重状态。
(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时,由牛顿第 二定律得G-FN=ma FN=G-ma=m(g-a)=360 N 由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为360 N,小于人 的重力600 N,人处于失重状态。 答案:(1)600 N 平衡状态 (2)780 N 超重状态 (3)360 N 失重状态
(1)升降机匀速上升。 (2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升。 (3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。
【解析】人站在升降机中的体重计上,受力情况如图所 示。 (1)当升降机匀速上升时,由牛顿第二定律得 F合=FN-G=0 所以人受到的支持力FN=G=mg=600 N 根据牛顿第三定律得,人对体重计的压力就等于体重计 的示数,即600 N,处于平衡状态。
二 超重和失重的应用 判断超重、失重状态的方法 1.从受力的角度判断,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,小于重力时处于失 重状态,等于零时处于完全失重状态。
2.从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度(包 括斜向上)时处于超重状态,具有向下的加速度(包括斜 向下)时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失 重状态。 3.从运动的角度判断,当物体加速上升或减速下降时, 物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物 体处于失重状态。
2.某人在地面上用弹簧秤称得其体重为490 N。他将弹 簧秤移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内弹簧秤的示 数如图所示,则电梯运行的v-t图像可能是(取电梯向上 运动的方向为正) ( )
【解析】选A。从图可以看出,t0～t1时间内,该人的视 重小于其重力,t1～t2时间内,视重正好等于其重力,而 在t2～t3时间内,视重大于其重力,根据题中所设的正方 向可知,t0～t1时间内,该人具有向下的加速度,t1～t2 时间内,该人处于平衡状态,而在t2～t3时间内,该人则 具有向上的加速度,所以可能的图像为A,故B、C、D错 误,A正确。
【解析】选B。小明的重力G=mg=45×10 N=450 N;由图 可知,此时体重计示数为50 kg,故说明对体重计的压力 为故B正确,A、C、D错误。
【补偿训练】 1.如图所示,A、B两人用安全带连接在一起,从飞机上 跳下进行双人跳伞运动,降落伞未打开时不计空气阻力。 下列说法正确的是 ( )
A.物体在0～2 s处于失重状态 B.物体在2～8 s处于超重状态 C.物体在8～10 s处于失重状态 D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态
【解析】选C。从加速度的角度判断,由题意知0～2 s 物体的加速度竖直向上,则物体处于超重状态;2～8 s 物体的加速度为零,物体处于平衡状态;8～10 s物体的 加速度竖直向下,则物体处于失重状态,故C正确。
【规律方法】定量分析超重、失重问题的思路 超重、失重问题本质上就是牛顿第二定律的应用问题, 解题时仍应抓住加速度这个关键量,具体方法是: (1)确定研究对象。 (2)分析物体受力情况和加速度的大小、方向。 (3)根据牛顿第二定律列式求解。
【素养训练】 1.某物体在升降机中由一楼运动到某高层,该过程中的 v-t图像如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
三、完全失重 1.受力情况: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__。
一 超重和失重的性质 超重、失重的比较
特征 状态
平衡
加速 度
a=0
压力(拉力) 运动 重力关系 情况
F=mg
静止或匀 速直线运 动
受力示意图
特征 加速 压力(拉力) 运动 状态 度 重力关系 情况
6.超重和失重
一、超重
1.超重的受力情况: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。 2.超重的产生条件:物体具有_A_(A.竖直向上 B.竖直向 下)的加速度。
二、失重 1.失重的受力情况: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。 2.失重的产生条件:物体具有_B_(A.竖直向上 B.竖直 向下)的加速度。