2012高一物理配套课件：4.6、4.7超重和失重力学单位(粤教版必修1).ppt

1.视重 当物体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.超重与失重不是重力本身变了,而是 物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力发生了变化, 即“视重”变化了.若弹力大于重力是超重,反之是失重. （1）从牛顿第二定律可以知道,加速度方 向是超失重判断的关键,若加速度方向向上（包括斜向上） ,物体处于超重状态;若加速度方向向下（包括斜向下）,物 体处于失重状态. （2）物体处于超重状态,它的加速度不一定竖直向上,但加 速度一定有竖直向上的分量;同理处于失重状态的物体,其 加速度方向不一定竖直向下,但一定有竖直向下的分量. 【典例1】（2011汕头高一检测）有一根钢丝的最大拉力 为100 N，在一个运动的电梯中，这根钢丝下悬挂了12 kg 的物体恰好没有断，问电梯可能做怎样的运动？（取g= 10 m/s2） 【解题指导】由物体的重力大于钢丝的最大拉力，明 确物体所处的状态. 【标准解答】钢丝的拉力恰为100 N，物体一定处于失重状 态，所以电梯具有向下的加速度. 对物体由牛顿第二定律得： F合=mg-F=ma 解得：a=1.67 m/s2 电梯的运动情况有两种可能，一是以1.67 m/s2的加速度向 下匀加速运动，二是以1.67 m/s2的加速度向上匀减速运动. 【规律方法】 超、失重判断三法 物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用三个方法判断 ： （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）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. 【变式训练】（双选）（2011昆明高一检测）一个重为 600 N的人站在电梯中，此人对电梯地板的压力为700 N， 则此电梯的运动情况可能是（ ） A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降 【解析】选A、D.人对电梯地板的压力大于人的重力，处于 超重状态，电梯具有向上的加速度，速度方向可能向上， 也可能向下，因此电梯可能加速上升，也可能减速下降，A 、D正确，B、C错误. 【变式备选】（2011广州高一检测）如图所示，轻 质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个 小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静 止时的伸长量大，这一现象表明（ ） A.电梯一定是在上升 B.电梯一定是在下降 C.电梯的加速度方向一定是向下 D.乘客一定处在超重状态 【解析】选D.电梯静止时，弹簧的拉力和重力相等现在 ，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力增大，小铁球的合力 方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态，但是 电梯的运动方向可能向上也可能向下，故只有D正确. 1.在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表 达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这 样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在所求结果后 写上对应的单位即可. 2.习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用 公式，计算结果必定是用国际单位来表示的. 3.物理公式在确定各物理量的数量关系时，同时也确定了 各物理量的单位关系，所以我们可以根据物理公式中物理 量间的关系，推导出物理量的单位. 4.比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位 统一到同一单位制中，再根据数值来比较. 较大或较长的单位，统一成国际单位制单 位后，如不方便书写，可用科学计数法表示，如：1m=10- 6 m. 【典例2】质量为1.5 t的汽车在前进中遇到的阻力是车重 的0.05倍，汽车在水平地面上做匀加速直线运动时，5 s内 速度由36 km/h增至54 km/h.求汽车发动机的牵引力的大小 .（g取10 m/s2） 【解题指导】计算时注意把各物理量的单位统一到国 际单位制中. 【标准解答】v0=36 km/h=10 m/s， vt=54 km/h=15 m/s， t=5 s，m=1.5 t=1.5103 kg 由vt=v0+at得 由牛顿第二定律得：F-f=ma 解得： F=f+ma =（0.051.510310+1.51031） N =2.25103 N 【规律方法】 单位制的应用技巧 （1）单位制可以帮助我们记忆物理公式. （2）可对计算结果的正误进行检验.如用力学国际单位制 计算时，只有所求物理量的计算结果的单位和该物理量在 力学国际单位制中的单位完全一致时，该运算过程才可能 是正确的.若所求物理量的单位不对，则结果一定错. （3）用同一单位制进行计算时，可以不必一一写出各个已 知量的单位，只在计算结果的数字后面写出所求物理量在 该单位制下的单位即可，这样可以简化计算. 【变式训练】（双选）（2011聊城高一检测）在研究匀 变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为0.1 s，测得相 邻相等时间间隔的位移差的平均值s=1.2 cm，若还测出 小车的质量为500 g，则关于加速度、合外力大小及单位， 既正确又符合一般运算要求的是（ ） A. B. C.F=5001.2 N=600 N D.F=0.51.2 N=0.6 N 【解析】选B、D.在应用公式进行数量运算的同时，也要把 单位带进运算.带单位运算时，单位换算要准确.可以把题 中已知量的单位都用国际单位表示，计算结果的单位就是 用国际单位表示的.这样在统一已知量的单位后，就不必一 一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可.选 项A中s=1.2 cm没变成国际单位，C项中的小车质量m= 500 g没变成国际单位，所以均错误；B、D正确. 【典例】如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m 沿斜面下滑时，下述错误的是 A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）g B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g C.匀减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g D.M对地面压力始终等于（M+m）g 【解题指导】研究系统整体，分析整体在竖直方向上的加 速度方向，确定超失重情况. 【标准解答】选D.物体加速下滑时对整个系统有竖直向下 的加速度分量而出现失重现象，故B正确；物体匀减速下滑 时系统存在竖直向上的加速度分量，处于超重状态，故C正 确，匀速下滑时系统处于平衡状态，故A正确. 没有弄清超重和失重的实质导致错误 某人站在一台秤上，在此人迅速下蹲的过程中，台秤的读 数将 A.先变大后变小，最后等于人的重力 B.一直变大，最后等于人的重力 C.先变小后变大，最后等于人的重力 D.一直变小，最后等于人的重力 【正确解答】物体具有向下的加速度时处于失重状态，物 体具有向上的加速度时处于超重状态，人由静止开始下蹲 直到蹲下，经历了先加速后减速的过程，故台秤的读数应 该先变小后变大，最后等于人的重力，故C正确. 正确答案：C 【易错分析】 1.（2011南通高一检测）下列说法正确的是（ ） A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状 态 D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 【解析】选B.从受力上看，失重物体所受合外力向下，超 重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速 度向下，而超重物体的加速度向上A、C、D中的各运动员 所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重 状态. 2.（双选）（2011襄樊高一检测）有关力学单位制的说 法中，正确的是（ ） A.在有关力学问题的分析计算中，只能采用国际单位制， 不能采用其他单位制 B.力学单位制中，选为基本单位的物理量有千克、米、秒 C.力学单位制中，采用国际单位的基本单位有千克、米、 秒 D.单位制中的导出单位可以用基本单位来表示 【解析】选C、D.在有关力学问题的分析计算中，只要单位 制统一即可，不一定采用国际单位制，A错误；力学单位制 中，选为基本物理量的是质量、长度、时间，其国际单位 分别是千克、米、秒，B错误，C正确；单位制中的导出单 位都可以用基本单位来表示，D正确. 3.我国“神舟”七号载人飞船成功发射，设近地加速时， 飞船以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度，则质量为 m的宇航员对飞船底部的压力为（ ） A.6mg B.5mg C.4mg D.mg 【解析】选A.以人为研究对象，进行受力分析，由牛顿第 二定律可知，Fmgma，则Fm（ga）6mg.再由牛顿 第三定律可知，人对飞船底部的压力为6mg. 4.（双选）升降机中站着一个人，在升降机减速上升过程 中，以下说法正确的是（ ） A.人对地板压力将增大 B.地板对人的支持力小于重力 C.人所受的重力将会减小 D.人所受的重力保持不变 【解析】选B、D.升降机减速上升过程中，加速度向下，人 处于失重状态，地板对人的支持力小于重力，A错误，B正 确；人所受的重力保持不变，C错误，D正确. 5.（双选）（2011兰州高一检测）在以加速度a= 匀 加速上升的电梯里，有一质量为m的人，下列说法正确的 是（ ） A.人的重力为 B.人的重力仍为mg C.人对电梯的压力为 D.人对电梯的压力为 【解析】选B、D.超、失重时人所受重力不变,故B正确，A 错误；对人由牛顿第二定律得FN-mg=ma,故人所受的支持力 FN= ，人对电梯压力的大小也是 ，故C错误，D正 确. 一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分，每小题 至少一个选项正确） 1.（2011皖南高一检测）下列关于超重、失重现象的描 述中，正确的是（ ） A.人随升降机以加速度a加速下降时，人处于超重状态 B.列车在水平直轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态 C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，因为这时 候宇航员不受重力了 D.电梯正在减速下降，人在电梯中处于超重状态 【解析】选D.A项中人加速度向下，处于失重状态，A错误 ；B项中列车竖直方向加速度为零，处于等重状态，B错误 ；C 项中宇航员处于完全失重状态，但仍受重力，C错误； D项中人的加速度向上，处于超重状态，D正确. 2.下面关于超重与失重的判断正确的是（ ） A.物体做变速运动时，必处于超重或失重状态 B.物体向下运动，必处于失重状态 C.做竖直上抛运动的物体，处于超重状态 D.物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态 【解析】选D.判断物体是否处于超重或失重状态,就是看物 体有没有竖直方向的加速度.若物体加速度向下,则处于失 重状态.若物体加速度向上,则处于超重状态.A、B两项均未 指明加速度方向，无法判定是否超重或失重.C、D两项物体 加速度均向下，故处于失重状态，C项中a=g，故完全失重. 3.（双选）下列物理量中，其单位属于基本单位的是 （ ） A力 B时间 C位移 D速度 【解析】选B、C.力和速度的国际单位分别是牛顿（N）和 米每秒（m/s），它们都是导出单位，A、D错误；时间和位 移的国际单位分别是秒（s）和米（m）,它们都是基本单位 ，B、C正确. 4.2010年8月巴基斯坦大约80万人受洪水围困，由于道路不 通，救援人员只能借助直升机展开援救.关于被营救人员在 直升机上的状态，下列描述正确的是（ ） A.当直升机加速上升时,被营救人员处在失重状态 B.当直升机减速下降时,被营救人员处在超重状态 C.当直升机上升时,被营救人员处在超重状态 D.当直升机下降时,被营救人员处在失重状态 【解析】选B.加速度向上,为超重状态;加速度向下,为失重 状态，超重、失重与运动的方向无关，故B正确，A、C、D 错误. 5.日本机器人展在横滨对公众开放，来自日本各地的40多 家科研机构和生产厂商展示了机器人领域的科研成果.如图 所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂 直攀登.关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法 正确的是（ ） A.当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时 大 B.当机器人减速上升时，机器人处于超重状态 C.当机器人减速下降时，机器人处于失重状态 D.机器人加速下降过程中（ag），细绳对机器人的拉力小 于其重力 【解析】选D.机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与 是否有竖直方向上的加速度有关，则A错；机器人减速上升 时，其加速度方向向下，处于失重状态，则B错；机器人减 速下降时，其加速度方向向上，处于超重状态，则C错；机 器人加速下降过程中加速度方向向下，处于失重状态，拉 力小于重力，则D对. 6.下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成 的是（ ） A.用天平测量物体的质量 B.用弹簧测力计测物体的重力 C.用温度计测舱内的温度 D.用水银气压计测舱内气体的压强 【解析】选C.绕地球飞行的太空试验舱处于完全失重状态 ，处于其中的物体也处于完全失重状态，物体对水平支持 物没有压力，对悬挂物没有拉力.用天平测量物体质量时， 利用的是杠杆原理，因此在太空实验舱内不能完成.同理， 水银气压计也不能测出舱内气体压强.物体处于失重状态时 ，对悬挂物没有拉力，因此弹簧测力计不能测出物体的重 力.温度计是利用了热胀冷缩的性质，因此可以测出舱内温 度.故只有选项C正确. 【方法技巧】完全失重下能使用的仪器 在完全失重的状态下,由重力产生的一切物理现象都会消失 .如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力 、水银气压计失效等,但测力的仪器中弹簧测力计如不测重 力而测拉力是可以使用的,因为弹簧测力计是根据胡克定律 F=kx原理制成的,而不是根据重力制成的. 二、非选择题（本题包括2小题，共20分） 7.（8分）一般在宾馆的低层客房都固定有绳索，一旦出现 意外情况（如火灾等），客人可沿绳索滑下逃生.若某客人 体重100 kg,由于意外绳索能承受的最大