《2018-2019学年高中物理第五章研究力和运动的关系5.5超重与失重课件沪科版必修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理第五章研究力和运动的关系5.5超重与失重课件沪科版必修（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5.5 超重与失重,自主阅读,自我检测,一、超重现象 1.定义 物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体重力的现象。 2.产生条件 物体具有向上的加速度。 二、失重现象 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。 2.产生条件 物体具有向下的加速度。 3.完全失重 (1)定义:当物体以大小等于g的加速度竖直下落时,它对悬挂物或支持物完全为零的状态。 (2)产生条件:a=g,方向竖直向下。,自主阅读,自我检测,4.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? 提示: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
2、所受重力的现象,物体本身的重力并没有变化。同理,失重和完全失重时重力也没有变化。,自主阅读,自我检测,1.正误辨析 (1)失重时物体的重力小于mg。 ( ) (2)加速度大小等于g的物体处于完全失重状态。( ) (3)加速上升的物体处于超重状态。 ( ) (4)减速上升的升降机内的物体,物体对地板的压力大于重力。 ( ) (5)根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向。 ( ) 答案:(1) (2) (3) (4) (5),自主阅读,自我检测,2.下面关于超重与失重的判断正确的是( ) A.物体做变速运动时,必处于超重或失重状态 B.物体向下运动时,必处于失重状态 C.做竖直上抛
3、运动的物体,处于失重状态 D.物体向上做匀加速直线运动,处于失重状态 解析:判断一个物体处于超重状态还是失重状态,观察的不是物体的运动方向或运动状态,而是物体运动的加速度方向,物体有竖直向上的加速度时,处于超重状态,有竖直向下的加速度时,处于失重状态。 答案:C,自主阅读,自我检测,3.太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境,人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体,生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动,飞船由6 000 m的高空静止下落,可以获得持续25 s之久的失重状态,你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验。已知下落的过
4、程中飞船受到的空气阻力为重力的0.04倍,重力加速度g取10 m/s2,试求: (1)飞船在失重状态下的加速度大小。 (2)飞船在微重力状态中下落的距离。,自主阅读,自我检测,解析:(1)设飞船在失重状态下的加速度为a,由牛顿第二定律得 mg-f=ma 又f=0.04mg 即mg-0.04mg=ma 解得a=9.6 m/s2。,答案:(1)9.6 m/s2 (2)3 000 m,知识点一,知识点二,对超重与失重的理解 问题导引 在空饮料瓶四周钻几个小孔,盛满水后,让盛满水的饮料瓶自由下落,那么饮料瓶在下落过程中可能出现的是哪一种情景(如图所示)?为什么? 要点提示:A种情景。装满水的饮料瓶在下
5、落过程中,只受重力作用,故向下落的加速度等于g,发生完全失重现象,在完全失重的状态下,水不产生压力,因此水不会漏出。,知识点一,知识点二,知识归纳 一、实重与视重 1.实重:物体实际所受重力。物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化。 2.视重:用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时,弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重。当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时,视重等于实重;当存在竖直方向的加速度时,视重不再等于实重。,知识点一,知识点二,二、对超重与失重的分析,知识点一,知识点二,典例剖析 【例1】 下列说法正确的是( ) 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
6、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 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。 答案:B,知识点一,知识点二,规律方法判断超重和失重现象的方法 物体处于超重状态,还是失重状态,取决于加速度的方向,而不是速度的方向。只要加速度有竖直向上的分量,物体就处于超重状态;只要加速度有竖直向下的分量
7、,物体就处于失重状态。,知识点一,知识点二,变式训练1下列关于超重与失重的说法正确的是( ) A.人造卫星向上发射时处于失重状态 B.在超重现象中,物体的重力是增大的 C.处于完全失重状态的物体,其重力一定为零 D.如果物体处于失重状态,它必然有竖直向下的加速度 解析:失重是指弹力小于重力,合力竖直向下的情形,即加速度方向向下,故D正确;A项人造卫星向上发射时加速度方向向上,属于超重状态。 答案:D,知识点一,知识点二,超重与失重的计算 问题导引 如图所示,小星家住18楼,每天上学、放学均要乘垂直升降电梯上下楼。下楼时,在电梯里,开始他觉得有种“飘飘然”的感觉,背的书包也感觉变“轻”了。快到底
8、楼时,他觉得自己有种“脚踏实地”的感觉,背的书包也感觉变“重”了。每次感觉都跟这相似,这是什么原因呢? 提示:下楼开始时,人和书包处于失重状态;电梯快停止时,加速度向上,人和书包处于超重状态。,知识点一,知识点二,知识归纳 超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续,解题时应抓住联系力和运动的桥梁加速度。 其基本思路如下: (1)确定研究对象; (2)把研究对象从物体系中隔离出来,分析受力并画出受力图; (3)选取正方向,分析物体的运动情况,确定加速度方向; (4)根据牛顿第二定律和运动学公式列方程; (5)解方程,找出所需求的结果。,知识点一,知识点二,典例剖析 【例2】一质量为m=40
9、 kg的小孩在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6 s内体重计示数F的变化如图所示。 试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?(重力加速度g取10 m/s2),知识点一,知识点二,解析:由题图可知,在t=0到t1=2 s的时间内,体重计的示数440 N大于mg,故电梯应做向上的加速运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为F1,电梯及小孩的加速度为a1,根据牛顿第二定律,得: F1-mg=ma1,在t1=2 s到t2=5 s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应匀速上升运动,速度为t1时刻电梯的速度,即 v1=a1t1=12 m/s=2 m/s。 在这段时间内电梯上升的高
10、度 s2=v1(t2-t1)=2(5-2) m=6 m,知识点一,知识点二,在t2=5 s到t3=6 s的时间内,体重计的示数为320 N小于mg,故电梯应做减速上升运动。设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2,电梯及小孩的加速度为a2,由牛顿第二定律得: F2-mg=ma2,电梯上升的总高度 s=s1+s2+s3=(2+6+1) m=9 m。 答案:9 m,知识点一,知识点二,规律方法此题是牛顿第二定律与运动学规律在超重、失重现象中的应用,充分利用图像中提供的信息,把握加速度的桥梁作用是解题的关键。,知识点一,知识点二,变式训练2(多选)在升降机中,一个人站在磅秤上,发现自己的体重减轻了20
11、%,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 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 100% =20%,B、C正确。 答案:BC,1,2,3,4,1.下面关于失重和超重的说法,正确的是( ) A.物体处于失重状态时,所受
12、重力减小;处于超重状态时,所受重力增大 B.在电梯上出现失重现象时,电梯必定处于下降过程 C.在电梯上出现超重现象时,电梯有可能处于下降过程 D.只要物体运动的加速度方向向上,物体必定处于失重状态 解析:加速度方向向下,物体处于失重状态,加速度方向向上,物体处于超重状态,超重和失重并非物体的重力增大或减小,而是使悬绳(或支持面)的弹力增大或减小,故A、D均错。电梯加速向上运动时,物体处于超重状态,电梯减速下降时,物体也处于超重状态,电梯减速上升时,物体处于失重状态,故B错误,C正确。 答案:C,1,2,3,4,2.某电梯中用细绳静止悬挂一重物,当电梯在竖直方向运动时,突然发现绳子断了,由此判断
13、此时电梯的情况是 ( ) A.电梯一定是加速上升 B.电梯可能是减速上升 C.电梯可能匀速向上运动 D.电梯的加速度方向一定向上 解析:由于绳子突然断了,说明绳子拉力一定变大了,由此可知,电梯一定有方向向上的加速度,但电梯并不一定向上运动,故A错误,D正确;电梯减速上升加速度向下,B错误;电梯匀速上升,绳子不可能断,C错误。 答案:D,1,2,3,4,3.(多选)以加速度a匀加速上升的电梯中,有一个质量为m的木箱,则下列说法正确的是( ) A.此箱对地球的引力为m(g+a) B.此箱对电梯的压力为m(g+a) C.此箱受到的重力为m(g+a) D.此箱的视重为m(g+a) 解析:木箱与电梯具有
14、相同的加速度a,木箱所受合力为电梯的支持力与重力的合力,即N-mg=ma,故电梯对木箱的支持力为N=m(g+a)。木箱处于超重状态,木箱的视重为m(g+a),但木箱受到的重力不变,仍为mg,木箱对地球的引力大小也为mg。故本题选B、D。 答案:BD,1,2,3,4,4.一个质量为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mA=5 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,如图所示,g取10 m/s2,求此时人对地板的压力。,1,2,3,4,解析:以A为研究对象,受力分析如图甲所示: 由牛顿第二定律得mAg-F=mAa,人的受力如图乙所示。 由牛顿第二定律得Mg-N=Ma,所以N=Mg-Ma=400 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。 答案:400 N 竖直向下,
