高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重说课ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重说课ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，知识梳理，形成概念掌握新知，竖直向下，思考与自测，突破要点提升关键，问题情境，归纳拓展等内容，欢迎下载使用。

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) 物体所受重力的现象。2.产生条件物体具有 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) 物体所受重力的现象。2.产生条件物体具有 的加速度。3.完全失重(1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态。(2)产生条件:a=g,方向 。
1.思考判断(1)处于失重状态的物体所受重力变小。(　 　)(2)竖直向上运动的物体一定处于超重状态。(　 　)(3)物体减速运动时处于超重状态。(　 　)(4)物体处于完全失重状态时就不受重力了。(　 　)(5)不论物体处于超重、失重还是完全失重状态,物体所受重力都是不变的。(　 　)(6)做自由落体运动和竖直上抛运动的物体都处于完全失重状态。(　 　)
2.思维探究(1)超重是重力增加了吗?失重是重力减小了吗?如何理解超重与失重?答案:物体处于超重或失重状态时,重力并未发生变化,而是对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不再等于重力,即视重变化。(2)一个盛满水的瓶子底部有一小孔,静止在手中时,水会喷射而出;如果突然松手,让瓶子自由下落,会发生什么现象?为什么?答案:瓶子和水一起下落,水不会喷射而出。每一部分水和瓶子做的都是自由落体运动,运动情况完全一样,所以它们之间没有挤压,均处于完全失重状态。(3)宇航员在太空中处于漂浮状态,那他们是不是就不受重力了?答案:宇航员在太空中处于完全失重状态,是指他不会对与他接触的物体产生正压力的作用,但是他仍然受重力的作用,并且只受重力作用,重力就是他受到的合外力。
要点一　对超重、失重现象的理解
如图所示,某同学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所受重力大还是小?电梯匀速向上运动时,人受到的支持力比其所受重力大还是小?答案:(1)电梯启动瞬间加速度方向向上;人受到的合外力方向向上,所以支持力大于重力;电梯匀速向上运动时,人受到的合外力为零,所以支持力与重力大小相等。
如图所示,某同学乘坐电梯正在向上运动。(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所受重力大还是小?答案:(2)减速运动时,因速度方向向上,故加速度方向向下;人受到的合外力方向向下,支持力小于重力。
1.重力与视重的区别(1)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:当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,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。2.对超重和失重的理解(1)当视重与物体的重力不同时,即发生了超重或失重现象。(2)判断出现超重、失重现象的依据是加速度的方向,而与物体的运动方向无关。当物体具有向上的加速度时,无论物体向什么方向运动,均出现超重现象,反之则出现失重现象。
[例1] 下面关于超重和失重的说法中,正确的是(　 　)A.物体处于超重状态时,所受重力增加了B.物体处于完全失重状态时,所受重力为零C.物体处于超重或失重状态时,其惯性比处于静止时增加或减小了D.物体处于超重或失重状态时,所受重力都没有变化
解析:不论物体处于超重、失重还是完全失重状态,物体所受重力都没有发生变化,只是视重变化了,A、B错误,D正确;而惯性的大小仅由质量决定,质量不变,惯性的大小也不会发生变化,C错误。
关于超重、失重现象应注意的几个问题(1)物体超重和失重并不是物体实际受到的重力变大或变小,物体所受重力G=mg始终存在,且大小方向不随运动状态变化,只是因为物体在竖直方向有加速度,使物体的视重变大或变小。(2)物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。(3)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会消失,比如物体对桌面无压力,浸在水中的物体不受浮力,液体对容器壁没有压强等。靠重力才能使用的仪器也不能再使用,如天平、液体气压计等。
[针对训练1] (2022·福建泉州段考)“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,图中a点是弹性绳的原长度位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人在从P点下落到最低点c点的过程中(　 　)A.人在a点时速度最大B.人在ab段做加速度增大的加速运动,处于失重状态C.在bc段绳的拉力大于人所受重力,人处于超重状态D.在c点,人的速度为零,处于平衡状态
解析:从a点到b点前,人所受重力大于弹力,则加速度方向向下,人做加速度逐渐减小的加速运动,处于失重状态,故B错误;当到达b位置时,重力和弹力相等,速度最大,故A错误;从b到c,重力小于弹力,加速度方向向上,人向下做减速运动,处于超重状态,故C正确;c点速度为零,加速度不为零,不是平衡状态,故D错误。 
要点二　用牛顿运动定律分析超重和失重现象
找一条纸带,在纸带中间部位剪个小缺口,纸带的一端固定一重物,另一端用手拿住,小心提起重物,这时纸带没有断;然后向上加速提起重物,纸带就断了;或者提起重物急剧向下运动后突然停住,纸带也会断裂。做一做,观察现象并说明出现这种现象的原因是什么。答案:当重物以加速度a向上运动时,重物受重力G和纸带的拉力F的作用,由牛顿第二定律知F-mg=ma,所以F=m(g+a)。这时拉力大于重物所受的重力。当拉力达到纸带最大承受力时,纸带就断裂了;同理,当提起重物急剧向下运动后突然停住,重物向下减速运动,通过计算可以得出这时纸带的拉力F=m(g+a′),大于重物所受的重力,超过纸带最大承受力时,纸带也会断裂。
1.平衡、超重、失重、完全失重的比较
2.有关超重、失重问题的分析方法求解此类问题的关键是确定物体加速度的大小和方向。首先应根据加速度方向判断物体处于超重状态还是失重状态,然后选加速度方向为正方向,分析物体的受力情况,利用牛顿第二定律进行求解。
当物体运动的加速度不在竖直方向时,可以将加速度沿水平方向和竖直方向分解。(1)当物体有竖直向下的加速度分量ay时,物体即处于失重状态,且实际重力与视重差为may。(2)当物体有竖直向上的加速度分量ay时,物体即处于超重状态,且视重与实际重力差为may。
[针对训练2] (多选)某人乘电梯从24楼到1楼的v-t图像如图,下列说法错误的是(　 　)A.0～4 s内此人做匀加速直线运动,加速度为1 m/s2　B.4～16 s内此人做匀速直线运动,速度保持4 m/s不变,处于完全失重状态C.16～24 s内,此人做匀减速直线运动,速度由4 m/s减至0,处于失重状态D.0～24 s内,此人经过的位移为72 m
模型·方法·结论·拓展
判断超重和失重现象的三种方法1.从受力的角度判断当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态;等于零时处于完全失重状态。2.从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。3.从运动的角度判断当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。
[示例] 如图所示,升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体,升降机静止时弹簧伸长10 cm,运动时弹簧伸长9 cm,则升降机的运动状态可能是(g取10 m/s2)(　 　)A.以a=1 m/s2的加速度加速下降B.以a=1 m/s2的加速度加速上升C.以a=9 m/s2的加速度减速上升D.以a=9 m/s2的加速度减速下降
解析:当升降机静止时,根据胡克定律和二力平衡条件得kx1-mg=0,其中k为弹簧的劲度系数,x1=0.1 m。当弹簧伸长量为x2=9 cm时,kx2科学·技术·社会·环境
折磨宇航员的超重和失重宇航员在飞船起飞和返回地面时,处于超重状态,特别是在升空时,超重可达重力的9倍。超重使人不适,起初人会感到头晕、呕吐,超重达到3倍重力时感到呼吸困难,超重达到4倍重力时,颈骨已不能支持头颅,有折断的危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势,以增强对超重的耐受能力。人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后,其中的人和物都将处于完全失重状态。在完全失重状态下,平常由重力所产生的一切物理现象都会消失,液体对器壁无压强,浸在水中的物体不受浮力,物体将飘在空中,液滴成绝对的球形,宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别,食物要做成块状或牙膏似的糊状,以免食物的碎渣“飘浮”在空中,进入宇航员的眼睛、鼻孔等等。