2024版新教材高中物理第四章运动和力的关系4.6超重和失重课件新人教版必修第一册

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6．超重和失重导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精炼·落实学科素养导学·掌握必备知识一、重力的测量方法一：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＝________．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 二力平衡方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量．将待测物体悬挂或放置在________上，使它处于静止状态．这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小________，测力计的示数反映了物体所受的重力大小．质量mg测力计相等二、超重和失重1．体重计的________，反映了人对体重计的________．2．失重 物体的重力没变化(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________的现象，叫作失重现象．(2)产生条件：物体具有________的加速度．示数压力重力竖直向下3．超重 物体的重力没变化(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，叫作超重现象．(2)产生条件：物体具有________的加速度．4．完全失重 物体的重力没变化(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象被叫作完全失重状态．(2)产生条件：加速度a＝____，方向________．竖直向上g竖直向下【情境思考】如图所示为运动员在跳远比赛中的照片．请对以下结论作出判断：(1)运动员起跳时地面对运动的支持力大于运动员的重力．(　　)(2)运动员腾空过程中处于平衡状态．(　　)(3)运动员落地时处于超重状态．(　　)(4)运动员与地面接触时地面对运动员的支持力始终等于运动员的重力．(　　)√×√× 　体重计测重力的学问(1)体重计的示数反映了体重计所受压力的大小．(2)体重计所受压力大小等于人所受支持力大小(牛顿第三定律)．(3)人所受支持力大小等于人的重力(人处于平衡状态)． 　什么是实重？实重是物体实际所受的重力，物体所受的重力不会因物体运动状态的变化而变化．　 太空中的情境“神舟十三号”航天员王亚平太空授课，飞船内的物体处于完全失重状态．共研·突破关键能力目标一　超重和失重的理解及判断【导思】如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动．(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？提示：(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为0，所以支持力等于重力．(2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力．【归纳】1．实重物体实际所受的重力，物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化．2．视重当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重．3．判断超重、失重的方法(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，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于0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)超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关．【典例】例 1 下列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，其重力增加了B．物体处于完全失重状态时，其重力为零C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D．物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化答案：D解析：不管物体处于超重还是失重状态，物体所受的重力都不变．故选项D正确．例 2 在某中学的田径运动会上，小刚同学成功地跳过了1.60 m的高度．若忽略空气阻力，则下列说法正确的是(　　)A．小刚下降过程中处于超重状态B．小刚起跳以后在上升过程中处于失重状态C．小刚起跳时处于失重状态D．小刚下降过程中与起跳时相比重力变小了答案：B解析：在小刚下降过程中，只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于完全失重状态，A错误；小刚起跳以后在上升过程，也是只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于完全失重状态，B正确；在小刚起跳过程中，向上加速，加速度向上，支持力的大小大于重力的大小，才能够有向上的加速度，向上起跳时处于超重状态，C错误；小刚下降过程中与起跳时相比重力相等，D错误．故选B.例 3 (多选)某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度，得到了图1所示的图线(规定竖直向上为正方向)，为了简化问题研究，将图线简化为图2所示的图像．已知t＝0时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是(　　)A．t＝5 s时电梯处于超重状态B．8～9 s内电梯在做减速运动C．10～15 s内电梯在下行D．17～20 s内电梯在上行答案：AD解析：t＝5 s时加速度方向向上，则电梯处于超重状态，A正确；8～9 s内电梯的加速度为正，则在做加速上行，B错误；10～15 s内电梯的加速度为0，则电梯在匀速上行，C错误；17～20 s内电梯的加速度向下，则电梯在减速上行，D正确．目标二　超重和失重的有关计算【归纳】1．超重与失重问题，实质上是牛顿第二定律应用的延续，解题时仍应抓住联系力和运动的桥梁——加速度．2．解决超重和失重问题的一般思路超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：(1)分析物体运动的加速度方向；(2)判断物体处于超重状态还是失重状态；(3)对物体进行受力分析；(4)利用牛顿第二定律分析和求解．【典例】例 4 [2023·湖北鄂州高一上期末](多选)随着城市化的不断发展，城里的楼房也越建越高．小周同学家住在某栋31层的居民楼里，该楼内部装有电梯，如图所示．小周同学和他的学习小组为了探究超失重现象，将一台悬挂式测力计放在电梯中，并在测力计上挂上一物体．当电梯平稳运行时，测力计的示数为1 N，从某时刻起，发现测力计的示数稳定在1.2 N，取g＝10 m/s2，则(　　)A．物体的质量变为0.12 kgB．电梯正在以2 m/s2的加速度加速上升C．电梯正在以2 m/s2的加速度减速下降D．该时刻，电梯已经停在顶楼答案：BC解析：物体的质量为0.1 kg不变，选项A错误；根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，可知电梯可能正在以2 m/s2的加速度加速上升，或者以2 m/s2的加速度减速下降，选项B、C正确；电梯有向上的加速度，不可能停止在顶楼，选项D错误． 答案：D  答案：B 精炼·落实学科素养1．在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如图所示，其中处于超重状态的过程是(　　)答案：C解析：静止站立处于平衡状态，A错误；加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；离地上升处于完全失重状态，D错误．2. (多选)如图所示，放在电梯地板上的一个木块相对电梯处于静止状态，此时弹簧处于压缩状态．突然发现木块被弹簧推动，据此可判断电梯此时的运动情况可能是(　　)A．加速下降 B．加速上升C．减速上升 D．减速下降答案：AC解析：木块突然被推动，表明木块所受摩擦力变小了，也表明木块与电梯地板之间的弹力变小了，重力大于弹力，其合力方向竖直向下，木块处于失重状态，电梯可能加速下降或者减速上升．3．(多选)几位同学为了探究电梯起动和制动时的运动状态变化情况，他们将体重计放在电梯中，一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层，用照相机进行了相关记录，如图所示．图1为电梯静止时体重计的照片，图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片．根据照片推断正确的是(　　)A．根据图2推断电梯一定处于加速上升过程，电梯内同学可能处于超重状态B．根据图3推断电梯一定处于减速下降过程，电梯内同学可能处于失重状态C．根据图4推断电梯可能处于减速上升过程，电梯内同学一定处于失重状态D．根据图5推断电梯可能处于减速下降过程，电梯内同学一定处于超重状态答案：CD解析：图2和图5中体重计示数大于图1，说明电梯内同学处于超重状态，可能是加速上升或减速下降过程．图3和图4中体重计示数小于图1，说明电梯内同学处于失重状态，可能是减速上升或加速下降过程．故选CD.4．[2023·焦作高一期末]一只小鸟飞来停在细树枝上，随树枝上下晃动(可视为竖直方向的运动)，以竖直向上为正方向，其运动的速度—时间图像(v-­t图)如图所示．设树枝对小鸟的作用力为F，小鸟的重力为G，则在t1～t3时间内(　　)A．先FG B．先F>G，后FG D．一直F52.5 N．故提水桶的绳子会断开．答案：会断开