xx年高中物理第5章超重与失重学案6沪科版必修1

【关键字】情况、方法、条件、质量、运行、认识、问题、要点、系统、平衡、保持、发现、研究、合力、规律、位置、支撑、作用、水平、速度、关系、动员、分析、支持、方向、减轻

超重与失重

[学习目标定位] 1.认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质.2.能应用牛顿运动定律处理超重、失重问题.3.会利用超重、失重知识解释一些现象． 一、超重

1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支撑物的压力)大于物体重力的现象叫做超重． 2．产生条件：物体具有竖直向上的加速度． 二、失重

1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体重力的现象叫做失重． 2．产生条件：物体具有竖直向下的加速度． 三、完全失重

1．定义：物体对悬挂物或支持物完全没有作用力，称为处于完全失重状态． 2．产生条件：物体竖直向下的加速度等于g . 一、什么是超重和失重 [问题设计]

小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？为了研究超重、失重

现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示．设小星的质量为50 kg ，g 取10 m/s 2

. 当小星感觉“飘飘然”时，他发现台秤的示数为400 N ；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为600 N ；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为500 N.

以上三种情况下小星的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？ 图1

答案 没变；超重时台秤的示数比小星的重力大，失重时台秤的示数比小星的重力小． [要点提炼] 1．实重与视重

(1)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． (2)视重：当物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力不等于物体的重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重．

2．超重与失重时，视重与实重的关系 (1)超重时，视重大于实重． (2)失重时，视重小于实重． 二、超重与失重的产生条件 [问题设计]

小星发现当他下楼时，台称的示数总是分别会按顺序出现400 N 、600 N 和500 N ．而上楼时台称的示数总会按顺序出现600 N 、400 N 和500 N ，你能利用所学的知识分析电梯各阶段所处的运动状态吗？

答案 下楼的过程当台秤的示数是400 N 时，由牛顿第二定律知小星的加速度a ＝500－400

50

m/s 2

＝2 m/s 2

，方向竖直向下，因小星与电梯的运动状态相同，所以电梯正以2 m/s 2

的加速

度竖直向下做加速运动．同理可得当台秤示数是600 N 时，电梯以2 m/s 2

的加速度竖直向下

做减速运动，当示数为500 N时，电梯停止运动．

上楼的过程，当台秤的示数是600 N时，由牛顿第二定律知小星的加速度a＝600－500

50

m/s2

＝2 m/s2，方向竖直向上，故小星与电梯以2 m/s2的加速度竖直向上做加速运动．同理当示数是400 N时，电梯以2 m/s2的加速度向上做减速运动，当示数为500 N时，电梯停止运动．[要点提炼]

判断超重、失重状态的方法

1．从受力的角度判断

超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力．

失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力．

完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)等于零．

2．从加速度的角度判断

超重：物体具有竖直向上的加速度．

失重：物体具有竖直向下的加速度．

完全失重：物体具有竖直向下的加速度，且加速度大小等于g.

一、超重与失重的判断

例1“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图2中a点是弹性绳的原长位置，c点是人能到达的最低点，b点是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点下落到最低点c的过程中( )

图2

A．人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态

B．人在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

C．人在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态

D．人在c点，人的速度为零，其加速度为零

解析人在Pa段只受重力作用，a＝g，完全失重，A正确；人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重，B正确；人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重，C错误；人到c点时，拉力最大，合力最大，加速度最大，D错误．

答案AB

针对训练1 下列说法中正确的是( )

A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态

B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态

C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态

答案 B

解析当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态；当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a＝g，为完全失重状态，所以B正确．而A、C、D中运动员均为平衡状态，F＝mg，既不超重也不失重．二、关于超重与失重的计算

例2有一根钢丝能承受的最大拉力为100 N，在一个运动的电梯中，这根钢丝下悬挂了12 kg的物体恰好没有断，问电梯可能做怎样的运动？(取g＝10 m/s2)

解析钢丝的拉力恰为100 N时，物体一定处于失重状态，所以电梯具有向下的加速度．

对物体由牛顿第二定律得：

F合＝mg－F＝ma

解得：a ＝1.67 m/s 2

电梯的运动情况有两种可能：一是以1.67 m/s 2的加速度向下匀加速运动；二是以1.67 m/s 2

的加速度向上匀减速运动．

答案 电梯以1.67 m/s 2的加速度向下匀加速运动，或者电梯以1.67 m/s 2

的加速度向上匀减速运动

针对训练2 在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是( )

A ．升降机以0.8g 的加速度加速上升

B ．升降机以0.2g 的加速度加速下降

C ．升降机以0.2g 的加速度减速上升

D ．升降机以0.8g 的加速度减速下降 答案 BC 解析 A 、D 项的加速度a ＝0.8g ，方向竖直向上，由牛顿第二定律有F －mg ＝ma 得F ＝1.8mg ，其中F 为人的视重，即人此时处于超重状态，A 、D 错误．B 、C 项的加速度a ＝0.2g ，方向竖直向下，根据牛顿第二定律有mg －F ′＝ma ，得F ′＝0.8mg ，人的视重比实际重力小mg －F ′mg

×100%＝20%，B 、C 正确．

1．(对超重和失重的理解)四位同学对超重、失重现象作了如下总结，其中正确的是( ) A ．超重就是物体重力增加了，失重就是物体重力减小了 B ．物体加速度向上属于超重，物体加速度向下属于失重 C ．不论超重、失重、还是完全失重物体所受重力不变 D ．超重就是物体对竖直悬挂物的拉力(或对水平支持物的压力)大于重力的现象，失重则是小于重力的现象 答案 BCD

2．(超重和失重的判断)跳水运动员从10 m 跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有( )

A ．上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态

B ．上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态

C ．上升过程和下落过程均处于超重状态

D ．上升过程和下落过程均处于完全失重状态 答案 D

解析 跳水运动员在空中时无论上升还是下落，加速度方向均向下，由于不计空气阻力，故均为完全失重状态，故选D. 3．(超重和失重的判断)在探究超重和失重规律时，某体重为G 的同学站在一压力传感器上完