4.6+超重与失重（教学课件） 2022-2023学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第一册）

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4.6 超重与失重人教版（2019）普通高中物理必修第一册同步教学课件目录同学们，体重秤生的示数测得真是站在上面的人的体重吗？要想测量准确，有什么要求？如果突然下蹲或者站起来，示数有什么变化？平常我们怎样测量一个物体的重力的测量?方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg。方法二：将物体悬挂（或放置）在测力计上，使物体静止。这时测力计对物体的拉力（或支持力）与重力大小相等。方法二中为什么静止示数才正确？视重: 测力计的示数反映了物体所受重力的大小，称为视重。实重: 物体实际所受重力的大小，称为实重。结论: 静止状态下，视重=实重。实重视重电梯中有一台体重计，人站在体重计上，当人随电梯一起向下加速运动时，体重计对人的支持力是否等于重力大小？人加速下降运动过程中，根据牛顿第二定律，有mg－FN = ma故：FN = m（g - a）mg人受到的支持力FN大于人受到的重力mg，由牛顿第三定律得：压力FN′大于重力mg。超重当加速度方向向上时，物体发生超重现象，当加速度方向向下时，物体发生失重现象。1.超重和失重加速下降加速上升减速下降减速上升2.完全失重 F合 = mg — F=ma 所以： F = mg — m g = 0当物体以加速度 a = g 加速下降或减速上升时：总结：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这就是“完全失重”现象。应用：试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。神州五号加速升空阶段,杨利伟要接受超重的考验,到了太空要吃失重之苦。 【例题1】 在电梯中,把一重物置于台秤上,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像如图所示。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变化?(2)电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大?答案:(1)30 N　不变　(2)6.67 m/s2　6.67 m/s2解析:(1)根据题意,4 ~18 s内物体随电梯一起匀速运动,由平衡条件及牛顿第三定律知,台秤受的压力和物体的重力相等,即G=30 N;根据超重和失重的本质得物体的重力不变。(2)超重时,台秤对物体的支持力最大为50 N,由牛顿第二定失重时,台秤对物体的支持力最小为10 N,由牛顿第二定律 【变式训练1】 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,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所示,在这段时间内,下列说法正确的是(　　)A.因为体重计示数变小了,所以晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为 ,方向一定竖直向下答案:D解析:晓敏在这段时间内处于失重状态,晓敏对体重计的压力变小了,而晓敏的重力没有改变,A错;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,B错;以竖直向下为正方向,有mg-F=ma,解得a= ,方向竖直向下,但速度方向可能是竖直向上,也可能是竖直向下,C错,D正确。答案:D解析:晓敏在这段时间内处于失重状态,晓敏对体重计的压力变小了,而晓敏的重力没有改变,A错;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,B错;以竖直向下为正方向,有mg-F=ma,解得a= ,方向竖直向下,但速度方向可能是竖直向上,也可能是竖直向下,C错,D正确。【例题2】 某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验,实验装置如图甲所示,将一电子秤置于水平的扶梯台阶上,实验员站在电子秤上相对电子秤静止。使电动扶梯由静止开始斜向上运动,整个运动过程可分为三个阶段,先加速、再匀速、最终减速停下。已知电动扶梯与水平方向夹角为37°,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,某次测量的三个阶段中电子秤的示数F随时间t的变化关系如图乙所示。(1)画出加速过程中实验员的受力示意图。(2)求该次测量中实验员的质量m。(3)求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2,并判断是超重还是失重。答案:(1)见解析　(2)60 kg　(3)0.56 m/s2　0.42 m/s2　向上加速过程是超重、向上减速过程是失重解析:此题考查学生对超重和失重现象的理解与应用,意在培养学生应用牛顿运动定律分析问题的能力,逐步形成自己的科学思维等核心素养。(1)对实验员受力分析,画出示意图如图所示。(2)3~6 s电梯匀速直线运动,实验员受力平衡F=mg=600 N,得m=60 kg。(3)加速阶段,对竖直方向,根据牛顿第二定律F1-mg=ma1sin 37°解得a1=0.56 m/s2,因为有竖直向上的加速度,所以是超重。同理减速时,根据牛顿第二定律mg-F2=ma2sin 37°解得a2=0.42 m/s2,因为有竖直向下的加速度,所以是失重。【变式训练2】 如图所示的装置中,重力为4 N的物块,用一平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上,整个装置被固定在台秤上并保持静止,斜面的倾角为30°。如果物块与斜面间无摩擦,装置静止以后,烧断细线,物块下滑,与静止时比较,台秤的读数(　　)A.增大4 N B.增大3 NC.减小1 N D.不变感谢您的欣赏