第四章 6　超重和失重 学案（含答案）--2023-2024学年高中物理人教版（2019） 必修 第一册

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6　超重和失重[学习目标]　1.熟练掌握测量重力的两种方法(重点)。2.掌握什么是超重和失重现象，理解超重和失重现象的本质(重点)。3.会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题(重难点)。一、重力的测量1．方法一：利用牛顿第二定律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____________，利用牛顿第二定律可得G＝________。2．方法二：利用力的平衡条件将待测物体悬挂或放置在______上，使它处于静止状态。这时物体受到的重力的大小______测力计对物体的拉力或支持力的大小。二、超重和失重如图，质量为m的人站在电梯内的体重计上，电梯上升过程中经历加速、匀速和减速的过程，在加速和减速上升的过程中，体重计的示数(人对体重计的压力)会发生变化。试分析判断(设加速上升和减速上升时加速度的大小均为a)：(1)人加速上升时，体重计对人的支持力与重力的大小关系；(2)人减速上升时，体重计对人的支持力与重力的大小关系。________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．失重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有________________(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。2．超重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有________________(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。3．完全失重状态(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)__________的状态。(2)产生条件：a＝g，方向______________。(1)超重就是物体受到的重力增加了，失重就是物体受到的重力减少了。(　　)(2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了。(　　)(3)物体处于超重状态时，物体一定在上升。(　　)(4)物体处于失重状态时，物体可能在上升。(　　)(5)举重运动员高举杠铃静止时处于超重状态。(　　)(6)跳高运动员上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态。(　　)(7)不计空气阻力，抛向空中的矿泉水瓶中的水，对侧壁和底部的压力都为零。(　　) 例1　(2022·南通市高一统考期末)如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间，g取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A．从a到b过程，人的加速度方向向下B．从a到b过程，人的重力先减小后增大C．下蹲过程中人处于失重状态D．6 s内该同学做了2次下蹲—起立的动作例2　(2023·枣庄三中高一月考)某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是(　　)A．在0～20 s内，电梯向上运动，该同学始终处于超重状态B．在0～5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态C．在5～10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力D．在10～20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态判断超重、失重状态的方法1．从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态，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g时处于完全失重状态。3．注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。例3　如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是(　　)A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力完全失重状态的说明：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用(如天平、液体压强计等)。 例4　升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体(g＝10 m/s2)，则：(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________物理处于超重或失重(完全失重)状态时，物体本身的重力并没有变化，只是对支持物的压力(或悬挂物的拉力)发生了变化。三、超重和失重的综合应用若系统中某一部分有向上或向下的加速度，则系统整体处于超重或失重状态。例5　如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，重力加速度为g，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有(　　)A．地面对斜面体的支持力大于(M＋m)gB．地面对斜面体的支持力等于(M＋m)gC．地面对斜面体的支持力小于(M＋m)gD．由于不知道a的具体数值，无法判断地面对斜面体的支持力的大小与(M＋m)g的关系