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5.5超重与失重 课件(沪科版高中物理必修1)

1、5.5 超重与失重,第5章 研究力和运动的关系,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.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,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,一、什么是超重和失重,问题设计,图1,重现象,小星在电梯里放了一台台秤如图1

2、所示.设小星的质量为50 kg,g取10 m/s2.,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.,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?,答案,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.,要点提炼,2.超重与失重 (1)超

3、重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体重力的现象. (2)失重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体重力的现象. (3)完全失重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态.,大于,小于,为了进一步进行超重、失重的研究,小星继续做实验.求下列情况中台秤的示数(如图1,已知小星的质量为50 kg) (1)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速上升; (2)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速上升; (3)当电梯以a2 m/s2的加速度匀加速下降; (4)当电梯以a2 m/s2的加速度匀减速下降; 从以上例子中归纳总结:什么情况下会发生超重现象,什么情况下会发生失重现象?,

4、二、超重与失重的产生条件,问题设计,答案,答案 匀加速上升时,以人为研究对象,受力情况、加速度方向、速度方向如图甲所示.选向上为正方向.根据牛顿第二定律有 N1mgma 得:N1mgma50(102) N600 N,甲,(2)匀减速上升时,以人为研究对象,人的受力情况、加速度方向、速度方向如图乙所示.选向下为正方向 根据牛顿第二定律有mgN2ma 得:N2mgma50(102) N400 N,乙,(3)匀加速下降时,以人为研究对象,人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丙所示,选向下为正方向,根据牛顿第二定律 有mgN3ma 得:N3mgma50(102) N400 N,丙,(4)匀减速下降时

5、,以人为研究对象,人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丁所示,选向上为正方向,根据牛顿第二定律有N4mgma 得:N4mgma50(102) N600 N 归纳总结:(1)、(4)中,物体具有向上的加速度时,会发生超重现象; (2)、(3)中,物体具有向下的加速度时,会发生失重现象.,丁,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) 重力. 失重:物体所受向上的拉力(或支持力) 重力. 完全失重:物体所受向上的拉力(或支持力) . 2.从加速度的角度判断 超重:物体具有竖直 的加速度. 失重:物体具有竖直 的加速度. 完全失重:物体具有竖直 的加速度,

6、且加速度大小等于 .,要点提炼,大于,小于,等于零,向上,向下,向下,g,3.注意 (1)物体处于超重还是失重状态,只取决于加速度的方向,与物体的运动方向无关. (2)发生超重、失重或完全失重时,物体所受的重力并没有变化. (3)发生完全失重现象时,与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动,靠重力使用的仪器也不再能使用(如天平). (4)只受重力作用的一切抛体运动,如我们学过的自由落体运动和竖直上抛运动等,物体在空中只受重力的运动,其加速度等于g,物体都处于完全失重现象.,答案 不对.超重是物体对悬挂物的拉力(或支持物的压力)大于物体所受重力的现象,物体本身的重力并

7、没有变化.同理,失重和完全失重时重力也没有变化.,有人说:“物体超重时重力变大了,失重时重力变小了,完全失重时重力消失了.”对吗?为什么?,答案,延伸思考,一、超重与失重的判断 例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,解析,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ag,为完全失重状态,所以

8、B正确. 而A、C、D中运动员均为平衡状态,Fmg,既不超重也不失重.,二、关于超重与失重的计算 例2 (多选)在一电梯的地板上有一压力传感器,其上放一物块,如图2甲所示,当电梯运行时,传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示,根据图像分析得出的结论中正确的是 A.从t1时刻到t2时刻,物块处于失重状态 B.从t3时刻到t4时刻,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,答案,解析,图2,解析 从Ft图像可以看出,0t1时间内,Fmg,电梯处于静止状态

9、或匀速直线运动状态;t1t2时间内,Fmg,电梯具有向上的加速度,物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动;t2t3时间内,Fmg,电梯处于静止状态或匀速直线运动状态;t3t4时间内,Fmg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态,可能加速向下运动或减速向上运动.综上分析可知,B、C正确.,例3 在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力的传感器相连,当电梯从静止起加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动时,传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如,答案,解析,图3,图3所示.试由此图回答问题:(g取10 m/s2) (1)该物体的重力是多少?电梯在超重和失重时物体的重力是否

10、变化?,答案 30 N 不变,解析 根据题意4 s到18 s物体随电梯一起匀速运动, 由共点力平衡的条件知:压力和重力相等,即G30 N; 根据超重和失重的本质得:物体的重力不变,(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大?,解析 超重时:支持力最大为50 N,,失重时:支持力最小为10 N,,答案,答案 6.67 m/s2 6.67 m/s2,解析,课堂要点小结,超重和失重分析,达标检测,1.(对超重和失重的理解)(多选)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

11、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,1,2,3,4,2.(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,1,2,3,4,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

12、不计空气阻力,故均为完全失重状态,故选D.,解析,1,2,3,4,3.(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成一次下蹲和起立的动作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到压力随时间t变化的图像,则下列图像中可能正确的是,答案,1,2,3,4,4.(关于超重和失重的计算)一个质量为50 kg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为mA5 kg 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40 N,如图4所示,g取10 m/s2,求此时人对地板的压力.(g取10 m/s2),解析,图4,答案,答案 400 N 竖直向下,解析 以A为研究对象,受力分析如图甲所示:,1,2,3,4,甲,由牛顿第二定律得mAgFmAa,乙,人的受力如图乙所示. 由牛顿第二定律得MgNMa, 所以NMgMa400 N 由牛顿第三定律可得,人对地板的压力为400 N,方向竖直向下.,