資源簡介

(共55張PPT)
4.6 超重和失重
人教版（2019） 高一上
牛頓第一定律 慣性定律,慣性
反映物體在不受力時的運動規律
牛頓第二定律 F=ma
反映了力和運動的關系
牛頓運動定律
溫故而知新
復習
牛頓第三定律 F =－ (作用力和反作用力定律)
反映了物體之間的相互作用規律
（1）從受力確定運動情況
物體運
動情況
運動學
公 式
加速度
a
牛頓第
二定律
物體受
力情況
（2）從運動情況確定受力
物體運
動情況
運動學
公 式
加速度
a
牛頓第
二定律
物體受
力情況
站在體重計上向下蹲，你會發現，在下蹲的過程中，體重計的示數先變小，后變大，再變小。當人靜止后，保持某一數值不變。這是為什么呢？
方法一：先測量物體做自由落體運動的加速度g，再用天平測量物體的質量，利用牛頓第二定律可得G＝mg。
方法二：利用力的平衡條件（二力平衡）對重力進行測量。
一、重力的測量
壓力與支持力是作用力與反作用力
讀數 壓力 支持力
支持力N
壓力N’
◆體重計的讀數與物體重力的關系？
支持力N
重力G
讀數
反映
壓力
思考與討論
如何測量重力？需要注意什么？
方法一：天平測質量、再利用G=mg計算
方法二：通過二力平衡
測量時保持靜止狀態
如果不是靜止會怎樣？
重力的測量
仔細觀察，在測量時候向下蹲，體重計的示數會如何變化？
重力的測量
視重
實重
下蹲過程：
加速下降
減速下降
靜止
情形一：加速下降
失重
情形二：減速下降
超重
情形三：靜止
二、超重與失重
超重與失重
情形一：加速下降
情形二：減速下降
超重：
物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受的重力的情況稱為超重現象
失重：
物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受的重力的情況稱為失重現象
思考：出現超重與失重時，物體所受的實際重力變了嗎？
2. 失重：物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）小于物體所受重力的現象。
1.視重：人站在體重計上時，體重計的示數稱為視重。
3. 超重：物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）大于物體所受重力的現象。
4. 實重：物體的實際重力。
注意：無論是超重還是失重，人本身的實際重力mg并沒有變化。
視重和實重
視重
實重
F
F’
F’
F
G
G
彈簧測力計的示數，表示的是物體對彈簧測力計的拉力大小。臺秤的示數，表示的是物體對臺秤的壓力大小。→視重
例題
設某人的質量為 60 kg，站在電梯內的水平地板上，當電梯以 0.25 m/s2的加速度勻加速上升時，求人對電梯的壓力。g 取 9.8 m/s2
解：設豎直向上方向為坐標軸正方向
根據牛頓第二定律，有
即
根據牛頓第三定律，人對電梯地板的壓力 F N ′為
人對電梯的壓力大小為 603 N，方向豎直向下
超重與失重
失重
超重
物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受的重力的情況稱為超重現象
物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受的重力的情況稱為失重現象
a向下
加速
下降
v ↓
a ↓
減速上升
v ↑
a ↓
a向上
加速
上升
v ↑
a ↑
減速下降
v ↓
a ↑
思考與討論
人站在力傳感器上完成下蹲動作。觀察計算機采集的圖線。圖 中呈現的是某人下蹲過程中力傳感器的示數隨時間變化的情況，請你分析力傳感器上的人“站起”過程中超重和失重的情況
超重與失重
超重與失重
失重
物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受的重力的情況稱為失重現象
a向下
加速
下降
v ↓
a ↓
減速上升
v ↑
a ↓
a向下且a=g
完全失重
物體對支持物（或懸掛物）完全沒有作用力
什么運動
？
完全失重
F合 = mg — F=ma 所以： F = mg — m g = 0
當物體以加速度 a = g 加速下降或減速上升時：
總結：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）為零，這就是“完全失重”現象。
應用：試分析當瓶子自由下落時，瓶子中的水是否噴出？
解：當瓶子自由下落時，瓶子中的水處于完全失重狀態，水的內部沒有壓力，故水不會噴出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產生重力加速度。
生活中的失重和超重現象
從動力學看自由落體運動
（1）自由落體運動定義
G
F合 =G=mg
（2）自由落體加速度
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。
V0=0
課堂小結
失重
超重
a向下且a=g
加速下降
v ↓a ↓
減速上升
v ↑a ↓
a向上
加速上升
v ↑a ↑
減速下降
v ↓a ↑
完全失重
生活中的超重與失重現象
a向下
『判一判』
(1)物體向上運動時一定處于超重狀態。(　　)
(2)物體減速向下運動時處于失重狀態。(　　)
(3)物體處于失重狀態時重力減小了。(　　)
(4)超重就是物體的重力變大的現象。(　　)
(5)減速上升的升降機內的物體對地板的壓力小于重力。(　　)
(6)做自由落體運動的物體處于完全失重狀態。(　　)
學習檢測
× 　
× 　
× 　
× 　
√　
√　
大展身手
冰災會致使交通嚴重受阻。設有一輛
載重卡車，正以某一速度沿著平直的
冰雪路面勻速行駛，為了安全，司機
改為以原速的一半行駛，結果發現，
即使以原速的一半行駛，緊急剎車后的滑行距離(即剎車距離)仍然達到了正常路面緊急剎車的2倍。設輪胎與正常路面間的動摩擦因數 1=0.8，取g=10m/s2，試求：
(1)輪胎與冰雪路面間的動摩擦因數μ2為多大？
(2)為保證安全，卡車在冰雪路面上的剎車距離不能超過18m，則卡車在冰雪路面上的行駛速度最大不能超過多少？
(1)0.1 (2) 行駛速度最大不得超過6m/s
生活中常說的“超重”、“失重”
這個小伙子15歲，身高1.5米，質量是100公斤，他“超重”了
這輛汽車規定載重5噸，現在實際拉10噸，它“超重”了。
神州五號加速升空階段,楊利偉要接受超重的考驗,到了太空要吃失重之苦。
“失重超重”都直接涉及到離我們遙遠而神秘的航天業中，是否失重超重在我們日常生活中難以看到？
生活中的超重失
利用完全失重條件的科學研究
液體呈絕對球形
制造理想的滾珠
制造泡沫金屬
0
在航天飛機中所有和重力有關的儀器都無法使用！
彈簧測力計無法測量物體的重力.
無法用天平測量物體的質量
但仍能測量拉力或壓力的大小。
太空中的失重環境
人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后，其中的人和物都將處于完全失重狀態。
物體將飄在空中；液滴成絕對的球形，宇航員站著睡覺和躺著睡覺沒有差別；食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，進入宇航員的眼睛、鼻孔……
空間站中的宇航員
v
a
F
mg
解：當升降機勻加速下降時，根據牛頓第二定律可知：
mg－ F ＝ma
F＝ mg － ma
根據牛頓第三定律可知:臺秤的示數分別為300N和0N。
①當a1=2.5m/s2,F1=300N
②當自由下落時，a2=g,F2=0N
例2、在升降機中測人的體重，已知人的質量為40kg①若升降機以2.5m/s2的加速度勻加速下降，臺秤的示數是多少？
②若升降機自由下落，臺秤的示數又是多少？
1.關于超重和失重，下列說法中正確的是（ ）
A 超重就是物體受到的重力增加了
B 失重就是物體受到的重力減小了
C 完全失重就是物體一點重力都不受了
D 不論超重或失重，物體所受的重力都不變
D
分析：無論是超重、失重還是完全失重，物體所受到的重力是不變的。不同的只是重力的作用效果。
課堂訓練
2.一小孩站在升降機中，升降機的運動情況如下時，判斷超重、失重情況。
2、升降機減速上升
3、升降機加速下降
4、升降機減速下降
超重
失重
失重
超重
課堂訓練
1、升降機加速上升
分析：超重還是失重由a決定，與v方向無關
丁
丙
乙
甲
m
v
a
m
v
a
m
v
a
m
a
v
NN>G 超重
NN>G 超重
G
N
G
N
G
N
G
N
向上減速運動
向上加速運動
向下加速運動
向下減速運動
物體失重和超重的情況：
總結
分析：超重還是失重由a決定，與v方向無關
課堂訓練
3.彈簧上掛著一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？
（取g=10 m/s2）
（1）以v=5 m/s速度勻速下降
（2）以a=5 m/s2的加速度豎直加速上升.
（3）以a=5 m/s2的加速度豎直加速下降.
（4）以重力加速度g豎直減速上升.
課堂訓練
3.彈簧上掛著一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？
（取g=10 m/s2）
（1）以v=5 m/s速度勻速下降.
解析：對物體受力分析，如圖所示.
（1）勻速下降時，由平衡條件得F=mg=10 N
課堂訓練
3.彈簧上掛著一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？
（取g=10 m/s2）
（2）以a=5 m/s2的加速度豎直加速上升.
解析：(2)以向上為正方向，由牛頓第二定律
F-mg=ma F=m(g+a)=15 N.
課堂訓練
3.彈簧上掛著一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？
（取g=10 m/s2）
（3）以a=5 m/s2的加速度豎直加速下降.
解析：對物體受力分析，如圖所示.
(3)取向下方向為正方向，由牛頓第二定律 mg-F=ma F=m(g-a)=5 N.
課堂訓練
解析：對物體受力分析，如圖所示.
（4）取向下方向為正方向，由牛頓第二定律
mg-F=mg F=0 N
處于完全失重狀態.
3.彈簧上掛著一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？
（取g=10 m/s2）
（4）以重力加速度g豎直減速上升.
總結：
1、超重和失重的條件：
（1）當物體有豎直向上的加速度時，產生超重現象。
（2）當物體有豎直向下的加速度時，產生失重現象。
（3）當物體有豎直向下的加速度且a=g時，產生完全失重現象。
（即物體發生超重和失重現象時，只與物體的加速度有關，而與物體的速度方向無關。）
實質： 物體所受的重力仍然存在，且大小不變，只是對物體的拉力F拉或壓力F壓與重力的大小關系改變。
三、從動力學看落體運動
1、自由落體運動
（1）自由落體運動定義
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。
（2）自由落體加速度
F合 =G=mg
G
v0=0
三、從動力學看落體運動
2、豎直上拋運動
（1）豎直上拋運動定義
物體以一定的初速度豎直向上拋出后只在重力作用下的運動。
（2）豎直上拋運動加速度
F合 =G=mg
方向豎直向下。
G
V0
三、從動力學看落體運動
2、豎直上拋運動
（3）豎直上拋運動研究方法
以向上方向為正方向，豎直向上拋運動是一個加速度為-g的勻減速直線運動。
（4）豎直上拋運動規律公式
G
V0
例3、從塔上以20m/s的初速度豎直向上拋一個石子，不考慮空氣阻力，求5s末石子速度和5s內石子位移。(g=10m/s2)。
以向上方向為正方向。
V0
x正
x
Vt
1、原來做勻速運動的升降機內，有一被拉長彈簧拉住的具有一定質量的物體A靜止在底板上，如圖，現發現A突然被彈簧拉向右方，由此可以判斷，此升降機的運動可能是: ( )
A、加速上升 B、減速上升
C、加速下降 D、減速下降
分析：勻速運動時物體所受靜摩擦力等于彈簧拉力，若物體突然被拉向右方，則所受摩擦力變小，壓力變小，故物體加速度向下，所以升降機可能向上減速或向下加速
BC
f = FN
F=k x
課后探究
2．物體速度為零是否就是物體處于靜止狀態？
【提示】　不一定，速度為零可能合外力不為零，也就是說可能有加速度，而靜止狀態與勻速直線運動狀態，均為平衡態．
3．豎直上拋運動的物體在最高點時，處于平衡狀態嗎？
【提示】　對豎直上拋的物體在最高點時，v＝0，a＝g為非平衡態
課后探究
4.一個人站在醫用體重計的測盤上不動時測得重為G，當此人突然下蹲時，磅秤的讀數（ ）
A. 先大于G，后小于G
B. 先小于G，后大于G
C. 大于G
D. 小于G
思維點撥：人下蹲是怎樣的一個過程？
過程分析：由靜止開始向下運動，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最終速度變為零，故還有一個向下減速的過程，加速度向上（超重）。
B
思考：如果人下蹲后又突然站起，情況又會怎樣？
課后探究
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