高中物理人教版 (新课标)必修15 自由落体运动备课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修15 自由落体运动备课课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了学习目标，知识点解析，知识点1超重现象，典型例题解析，课时训练，课外阅读等内容，欢迎下载使用。
知识与技能知道超重与失重现象．过程与方法知道超重与失重的本质，从动力学的角度分析自由落体运动．情感、态度与价值观了解宇宙飞行中的超重、失重问题，关注空间技术的发展．
位于世界自然遗产张家界武陵源风景区的百龙观光电梯，以“世界上最高的全暴露观光电梯，世界上最快的双层观光电梯，世界上载重量最大、速度最快的观光电梯”三项桂冠独步世界．
该电梯的开通将许多人迹罕至的地方变为万众瞩目的旅游胜地，让有张家界“后花园”之称的神奇美景由幕后走至台前．如果你曾经乘电梯观光，请仔细回忆一下电梯运行过程中超重和失重的感觉．
1．定义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的现象，叫超重．2．产生条件物体具有竖直向上的加速度，与物体速度的大小和方向无关．
3．产生原因当物体具有竖直向上的加速度(或者具有竖直向上的加速度分量)时，支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F.根据牛顿第二定律F－mg＝ma，F＝m(g＋a)＞mg.故根据牛顿第三定律，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′＝F＞mg.4．物体超重与运动状态的关系
5．实重与视重(1)实重：指物体实际所受重力．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：用弹簧秤或台秤来测量物体重力时，弹簧秤或台秤的示数叫做物体的视重．当物体与弹簧秤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．
1．定义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的现象，叫失重．2．产生条件物体具有竖直向下的加速度，与物体速度的大小和方向无关．
3．产生原因当物体具有竖直向下的加速度(或者具有竖直向下的加速度分量)时，支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F.根据牛顿第二定律mg－F＝ma，F＝m(g－a)ρ木，水球的质量大于木球的质量，因此木球和水组成的系统其质心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小．故选A.
规律总结：系统质心是指相互作用物体全体的质心，一般系统的重心和质心是重合的．超重(或失重)是指物体具有向上(或向下)加速度时，物体对水平面的压力或对悬线的拉力将大于(或小于)物体重力的现象．容易得出结论：当物体具有竖直向上的加速度时，物体就处于超重状态，超出部分大小为ma；当物体具有向下的加速度时，物体就处于失重状态，失去部分大小为ma.
由本题的推理可知，利用系统质心和超、失重结论不仅能够巧妙地求解一些较为麻烦、复杂的动力学问题，而且还能够很好地培养整体思维意识，从而提高思维的全面性、深刻性和灵活性．
变式训练2　如下图(1)所示，在台秤的托盘上放一底面粗糙、倾角为θ的斜面体，质量为M，斜面上放一个质量为m的物体，如果斜面光滑，求物体从斜面上下滑的过程中，台秤的读数．
答案：(M＋mcs2θ)g.解析：物体沿光滑斜面下滑的加速度a＝gsinθ，如上图(2)所示，将加速度沿水平方向和竖直方向分解，因ay竖直向下，故物体失重，失重在数值上等于may，又M无加速度，所以M和m组成的系统处于失重状态，总的失重等于m的失重，M对台秤的压力即台秤的读数．对M、m的整体在竖直方向上由牛顿第二定律知：(M＋m)g－F＝may，ay＝asinθ＝gsin2θ，故台秤的读数即为F＝(M＋m)g－mgsin2θ＝(M＋mcs2θ)g.
规律总结：①抓住小物体斜向下滑，加速度的竖直分量ay＝asinθ，判断失重状态．②明确“may”就是“失重”了的数值，但m必须是做加速运动的质量，而不可写为(M＋m)ay.
例3一跳水运动员从离水面10m高的跳台上跃起，举双臂直体离开跳台．此时其重心位于从手到脚全长的中点．跃起后重心升高0.45m达到最高点．落水时身体竖直，手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计)．从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是__________．(计算时，可以把运动员看做是全部质量集中在重心的一个质点．g取10m/s2，结果保留两位数字)答案：1.7s
解析：画出如右图所示的示意图．由图可知，运动员做竖直上抛运动，上升高度h，即题中的0.45m；从最高点下降到手触到水面，下降的高度为H，由图中H、h、10m三者的关系可知H＝10.45m.由于初速度未知，所以应分段处理该运动．上升过程可用逆过程分析是自由落体运动，运动员跃起上升的时间为t1：
规律总结：运动员的跳水过程是一个很复杂的过程，主要是竖直方向的上下运动，但也有水平方向的运动，更有运动员做的各种动作．构建运动模型，应抓主要因素，现在要讨论的是运动员在空中的运动时间，这个时间从根本上讲与运动员所做的各种动作以及水平运动无关，应由竖直运动决定，因此忽略运动员的动作，把运动员当成一个集中于重心的质点，同时忽略他的水平运动．再就是重心位置的变化就是质点运动的位移．
变式训练3　在15m高的塔上以4m/s的初速度竖直上抛一个石子，求经过2s后石子离地面的高度．(g取10m/s2)答案：3m
一、超重和失重1．物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)__________物体所受__________的现象，称为__________．2．物体对支持物的__________(或对悬挂物的拉力)小于物体所受__________的情况称为__________．
3．如果物体对支持物或悬挂物__________，好像完全__________重力作用，这种状态称为__________状态．4．超重的特点：物体__________上升或__________下降时，物体的加速度方向__________，物体处于超重状态．
5．失重的特点：物体__________下降或__________上升时，物体的加速度方向__________，物体处于失重状态；当物体向下的加速度a＝__________时，物体处于完全失重的状态．
二、从动力学看自由落体运动物体做自由落体运动有两个条件：第一，物体是从静止开始下落的，即__________；第二，运动过程中它只受重力的作用．
自主校对：一、1.大于　重力　超重现象　2.压力　重力　失重现象　3.完全没有作用力　没有了　完全失重　4.加速　减速　向上　5.加速　减速　向下　g二、运动的初速度为零
1．关于超重和失重，下列说法中正确的是(　　)A．超重就是物体受到的重力增加了B．失重就是物体受到的重力减小了C．完全失重就是物体一点重力都不受了D．不论超重或失重，物体所受的重力是不变的答案：D
2．从竖直上升的气球上掉下的石块与同一高度自由下落的铁球相比，相等的量是(　　)A．落地的时间　　　　　　B．落地时的速度C．加速度 D．落地过程中的位移答案：CD
3．某人在a＝2m/s2匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝50kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g＝10m/s2)答案：60kg　2m/s2
解析：设此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F，以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如右图所示，且物体运动的加速度和升降机相同．当升降机以加速度a1＝2m/s2匀加速下降时，对物体有：
为什么飞行员要穿抗荷服？抗荷服，是飞行员上机前必须穿的、布满绳子和气管的奇特服装．飞行员穿上这种服装，可以把身体绷得紧紧的，从而消除机动飞行中所产生的“载荷因数”给身体带来的不适反应．
“载荷因数”是作用于飞机上的升力、阻力、侧力、推力的合力．合力与飞机重力的比值叫过载．过载分为法向、纵向、侧向3种．法向过载对飞行员影响最大．平飞中，升力等于飞机的重力，飞行员给座椅的压力就等于自身体重，法向过载为1g；由平飞向上做曲线运动时，由于向下惯性离心力的作用，升力大于飞机的重力，飞行员给座椅的压力超过体重，呈“超重”现象，法向过载大于1g；由平飞向下做曲线运动时，由于向上惯性离心力作用，升力小于飞机重力，飞行员压在座椅上的压力变轻，出现“失重”现象，法向过载小于1g(g为重力加速度)．
在飞行过程中，过载大或小都会给飞行员带来不适，尤其是向上做加速飞行时，飞行员会产生大脑缺血，从而出现视觉模糊，头晕、“黑视”和“红视”等现象．可见，飞行员生理反应受到过载的影响．在一般情况下，飞行员承受过载4g的时间为60s,6g为15s,8g为4.5s.而飞机使用过载的指标：歼击机、强击机最大为7～9g；轰炸机、运输机为2.5～3.5g.