《2018-2019学年高一物理新人教版必修1同步教学课件：第4章 7(2) 课时1 超重和失重》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高一物理新人教版必修1同步教学课件：第4章 7(2) 课时1 超重和失重（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章,7 用牛顿运动定律解决问题(二) 课时1 超重和失重,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. 2.能从动力学角度理解自由落体运动和竖直上抛运动,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象，称为超重现象. 2.失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象，称为失重现象. 3.完全失重：如果物体对支持物、悬挂物 作用力，这时物体正好以大小等于 、方向 的加速度运动，此时物体处于完全失重状态.,一、超重和失重,大于,小于,完全没有,竖直向下,
2、g,1.自由落体运动 (1)条件：物体从 开始下落，即运动的初速度是 ； 运动过程中只受 的作用，根据牛顿第二定律mgma，所以a . (2)运动性质：v0 、a 的匀加速直线运动. 2.竖直上抛 (1)条件：具有 的初速度.只受 . (2)运动性质：初速度v00、加速度a 的匀变速直线运动.,二、从动力学看自由落体运动,静止,0,重力,g,0,g,竖直向上,重力,g,判断下列说法的正误. (1)超重就是物体受到的重力增加了.( ) (2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了.( ) (3)物体处于超重时，物体一定在上升.( ) (4)物体处于失重时，物体可能在上升.( ) (5)物体做竖直
3、上抛运动时，处于超重状态.( ),重点知识探究,一、超重和失重,如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动. (1)电梯启动瞬间加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力 大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大 还是小？,答案,答案 电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力； 电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力.,图1,答案,(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？,答案 减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.,1.视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在
4、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. 当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了.,2.超重、失重的比较：,3.对超重、失重的理解 (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)发生超重和失重时，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能再使用(如天平).只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态.,例1 (多选)在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上
5、，体重计示数为50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图3所示，在这段时间内下列说法正确的是,A.晓敏同学所受的重力变小了 B.晓敏对体重计的压力大于晓敏的重力 C.电梯一定在竖直向下运动 D.电梯的加速度大小为 ，方向一定竖直向下,解析,答案,图3,解析 晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A错误，B正确； 人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上减速，也可能向下加速，故C错误； 以竖直向下为正方向，有：mgFma，即50g40g50a，解得a ，方向竖直向下，故D正确.,针对训练1 如图3所示，A、B两人用安全带连
6、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.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,答案,图3,解析 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：FTmgma，即FTmgmamg，故D错误.,
7、例2 在电梯中，把一物体置于台秤上，台秤与力传感器相连，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象如图4所示.试由此图回答问题：(g取10 m/s2),图4,解析,答案,答案 30 N 不变,(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变化？,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,答案,答案 6.67 m/s2 6.67 m/s2,解析 超重
8、时：支持力最大为50 N，,失重时：支持力最小为10 N，,二、从动力学观点看自由落体和竖直上抛运动,自由落体运动和竖直上抛运动有什么共同点？,答案,答案 (1)都只受重力作用，是ag的匀变速直线运动. (2)都处于失重状态. (3)竖直上抛运动到最高点的逆过程是自由落体运动，竖直上抛运动到最高点后的过程是自由落体运动.,对竖直上抛运动的理解 1.性质：竖直上抛运动是初速度方向竖直向上，加速度为g的匀变速直线运动. 2.特点 (1)上升过程：加速度与速度方向相反，物体做匀减速直线运动；下降阶段，加速度与速度方向相同，物体做自由落体运动. (2)在最高点时，物体速度为零，但加速度仍为g.,3.运
9、动规律：,例3 气球下挂一重物，以v010 m/s匀速上升，当到达离地面高175 m处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不计，g取10 m/s2),解析,答案,答案 7 s 60 m/s,解析 解法一 分段法 绳子断裂后，重物先匀减速上升，速度减为零后，再匀加速下降.,重物下降阶段，下降距离Hh1175 m180 m,重物落地速度vgt260 m/s，总时间tt1t27 s,解法二 全程法 取初速度方向为正方向,可解得t17 s，t25 s(舍去) 由vv0gt，得v60 m/s，负号表示方向竖直向下.,1.分段法 (1)上升过程：v00、ag的匀
10、减速直线运动. (2)下降过程：自由落体运动. 2.全程法 (1)整个过程：初速度v0向上、加速度g竖直向下的匀变速直线运动，应用规律vv0gt，hv0t gt2. (2)正负号的含义 v0表示物体上升，v0表示物体下降. h0表示物体在抛出点上方；h0表示物体在抛出点下方.,针对训练2 某物体以30 m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g10 m/s2，则5 s内物体的 A.路程为55 m B.位移大小为25 m，方向竖直向上 C.速度改变量的大小为10 m/s，方向竖直向下 D.平均速度大小为13 m/s，方向竖直向上,答案,解析,通过的位移为：xh1h225 m，方向竖直向上，选项B正
11、确；,根据加速度的定义可知，物体在5 s内速度改变量的大小为：vgt50 m/s，故选项C错误.,当堂达标检测,1.(对超重和失重的理解)(多选)在沈阳奥体中心进行的第十二届全运会女子跳高决赛中，福建名将郑幸娟以 1米92的成绩成功卫冕.图5为郑幸娟在本届全运会上以背越式成功地跳过了1.92米的高度.若忽略空气阻力，g取10 m/s2.则下列说法正确的是 A.郑幸娟下降过程处于失重状态 B.郑幸娟下降过程处于超重状态 C.郑幸娟起跳以后在上升过程中处于超重状态 D.郑幸娟起跳时地面对她的支持力大于她的重力,答案,1,2,3,4,解析,图5,1,2,3,4,解析 郑幸娟在整个跳高过程中，只受重力
12、作用，处于失重状态，故A正确，B、C错误； 起跳时，有向上的加速度，则地面对她的支持力大于她的重力，故D正确.,2.(超重和失重问题的分析)如图6所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的vt图象，则,图6,A.物体在02 s处于失重状态 B.物体在28 s处于超重状态 C.物体在810 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,答案,解析,1,2,3,4,解析 从加速度的角度判断，由题意知02 s物体的加速度竖直向上，则物体处于超重状态； 28 s物体的加速度为零，物体处于平衡状态； 810 s物体的加速度竖直向下，则物体处于失重状态，故C正确.,1,2,3,
13、4,3. (超重、失重和完全失重的有关计算)质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图7所示.重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数. (1)匀速上升；,解析 匀速上升时：由平衡条件得： FN1mg600 N，由牛顿第三定律得：人对体重计压力为600 N，即体重计示数为600 N.,解析,答案,答案 600 N,图7,1,2,3,4,(2)以4 m/s2的加速度加速上升；,解析 加速上升时，由牛顿第二定律得： FN2mgma1，FN2mgma1840 N 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为840 N， 即体重计示数为840 N.,解析,答案,答案 840
14、N,1,2,3,4,(3)以5 m/s2的加速度加速下降.,解析 加速下降时，由牛顿第二定律得： mgFN3ma3，FN3mgma3300 N， 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300 N，即体重计示数为300 N.,解析,答案,答案 300 N,1,2,3,4,4. (竖直上抛运动的有关计算)如图8所示，一同学从一高为H10 m的平台上竖直向上抛出一个可以看成质点的小球，小球的抛出点距离平台的高度为h00.8 m，小球抛出后升高了h0.45 m到达最高点，最终小球落在地面上.g10 m/s2，求： (1)小球抛出时的初速度大小v0；,答案,解析,1,2,3,4,图8,答案 3 m/s,(2)小球从抛出到接触地面的过程中经历的时间t.,答案,解析,1,2,3,4,答案 1.8 s,解析 上升阶段：0v0gt1,故有：tt1t2，得：t1.8 s.,本课结束,
