高中物理 第四章 第六节 超重和失重配套课件 粤教版必修1.ppt

第六节 超重和失重 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 测力计所受的拉力或台秤所受的压力 2 当物体有向 的加速度时 产生超重现象 物体的重力 只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力 等于 上 不变 变大 3 当物体有向 的加速度时 产生失重现象 包括匀减速上升 匀加速下降 此时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力 重力 4 当物体有向下的加速度且a g时 产生 现象 此时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力 下 小于 完全失重 等于零 5 下列说法中正确的是 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答案 b 知识点1超重与失重蹦极是一种颇为刺激的娱乐游戏 其最惊险之处莫过于从一个很高的位置跳下 在此过程中 会感到整个心似乎悬于空中 很不踏实 实际上 并不是心脏的位置提高了 而是自身的重心位置相对平衡位置提高了 产生了向下的加速度 这就是 现象 反之 若物体具有向上的加速度 可以是竖直向上 也可以是某加速度的竖直向上的分量 就是 现象 失重 超重 1 超重 失重的定义 1 超重 物体对悬挂物的拉力 或者对支持物压力 大于物 体所受的重力的现象 称为超重现象 2 失重 物体对悬挂物的拉力 或者对支持物压力 小于物 体所受的重力的现象 称为失重现象 2 超重 失重的解释 1 超重 小明站在加速上升的电梯里的体重计上 以小明为研究对象 受力如图4 6 1所示 由牛顿第二定律f合 ma 有 f mg ma即f mg ma由牛顿第三定律知 图4 6 1 f f mg ma即体重计示数为f mg ma mg 2 失重 小明站在加速下降的电梯里的体重计上 以小明为研究对象 受力如图4 6 2所示 由牛顿第二定律f合 ma 有 mg f ma即f mg ma由牛顿第三定律知 f f mg ma 图4 6 2 即体重计示数为f mg ma mg 3 对超 失重现象的理解 1 超重与失重仅仅是一种表象 所谓超重与失重 只是拉力 或支持力 的增大与减小 是视重的改变 物体所受的重力始终未变 2 物体处于超重状态时 物体不一定是竖直向上做加速运动 也可以是竖直向下做减速运动 即只要物体的加速方向是竖直向上的 物体就处于超重状态 物体的运动方向可能向上 也可能向下 同理 物体处于失重状态时 物体的加速度竖直向下 可能竖直向下加速也可能竖直向上减速 3 物体不在竖直方向上运动 只要其加速度在竖直向上有分量 物体处于超重状态 有竖直向下分量时 物体处于失重状态 例1 某人站在一静止的台秤上 当他猛地下蹲的过程 中 若不考虑台秤的惯性 则台秤的示数 a 先变大后变小 最后等于他的重力b 变大 最后等于他的重力c 先变小 后变大 最后等于他的重力d 变小 最后等于他的重力 解析 解决这类问题首先要判断物体的运动状态 然后根据运动状态的变化确定物体加速度的方向 最后判断物体是处于超重还是失重 人下蹲的过程经历了从静止 加速向下 减速向下和静止三个过程 显然在这三个过程中 人的加速度方向是 向下 向上 为零 可见 人从静止到最大下蹲速度的过程中处于失重状态 台秤的示数将变小 从最大的下蹲速度到静止 人处于超重状态 台秤的示数将变大 最后人处于静止状态 台秤的示数等于人的重力 答案 c 触类旁通 1 双选 2014年江门一中期末 游乐园中 游客乘坐能加速或减速运动的升降机 可以体会超重与失重的感觉 下列描述 正确的是 a 当升降机加速上升时 游客是处在失重状态b 当升降机减速下降时 游客是处在超重状态c 当升降机减速上升时 游客是处在失重状态d 当升降机加速下降时 游客是处在超重状态 解析 当升降机加速上升时 游客受到重力和支持力 加速度向上 根据牛顿第二定律 有n mg ma 故n mg 故a错误 当升降机减速下降时 游客受到重力和支持力 加速度向上 根据牛顿第二定律 有n mg ma 故n mg 故b正确 当升降机减速上升时 游客受到重力和支持力 加速度向下 根据牛顿第二定律 有mg n ma 故n mg 故c正确 当升降机加速下降时 游客受到重力和支持力 加速度向下 根据牛顿第二定律 有mg n ma 故n mg 故d错误 答案 bc 知识点2完全失重现象情景一 宇航员在宇宙飞船中站着睡觉和躺着睡觉一样舒服 走路务必小心 稍有不慎 将 上不着天 下不着地 食物要做成块状或牙膏似的糊状 以免食物的碎渣 漂浮 在 完全失重 空中 这些就是 现象 图4 6 3 情景二 弹簧测力计拉着重5n的物体一起向下做自由落体运动 发现测力计的读数为零 这是因为物体处于 状态 完全失重 1 完全失重 当物体向下的加速度等于重力加速度g时 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于零的状态叫做完全失重状态 2 完全失重的理解 1 完全失重现象与物体运动的速度大小和方向都无关 物体处于完全失重状态时 可以向上运动 也可以向下运动 但加速度一定等于重力加速度 2 物体完全失重时会有一些特殊现象 如液体不再产生压强 利用物体所受的重力的仪器 如天平等 不能再使用 3 几种完全失重状态 人造地球卫星 宇宙飞船 航天飞机进入轨道后其中的人和物 自由落体运动 抛体运动等都处于完全失重状态 例2 在轨道上运行的人造地球卫星中 下述哪些仪器 可以使用 a 天平 b 弹簧测力计 c 水银温度计 d 水银气压计 解析 在轨道上运行的人造卫星中 物体处于失重状态 凡是工作原理与重力有关的仪器在卫星中不能正常使用 凡是与重力有关的实验 在卫星中都无法进行 如天平失效 测力计不能测重力 浸在液体中的物体不再受浮力 液体柱不再产生压强等 答案 c 触类旁通 2 如图4 6 4所示 一个盛水的容器底部有一小孔 静止时用手指堵住小孔不让它漏水 假设容器在下述几种运动过程中 始终保持平动 且忽略空气阻力 则 a 容器自由下落时 小孔向下漏水b 将容器竖直向上抛出 容器向上运动时 小孔向下漏水 容器向下运动时 小孔不向下漏水 图4 6 4 c 将容器水平抛出 容器在运动中小孔向下漏水d 将容器斜向上抛出 容器在运动中小孔不向下漏水 解析 由超重与失重可知 无论物体做何种运动 只要加速度为重力加速度g 物体就处于完全失重状态 小孔处不向下漏水 故正确答案为d 答案 d 超重与失重 1 超重并不是重力增加了 失重也不是失去了重力 超重 失重只是视重的变化 物体的实重没有改变 2 判断超重 失重时不是看速度方向如何 而是看加速度 方向是向上还是向下 3 有时加速度方向不在竖直方向上 但只要在竖直方向上 有分量 物体也处于超 失重状态 4 两个相关联的物体 其中一个处于超 失 重状态 整体对 支持面的压力也会比重力大 小 例3 在一个封闭装置中 用弹簧测力计下挂一物体 根据弹簧测力计的读数与物体实际所受的重力之间的关系 则 以下判断中正确的是 a 读数变大 表明装置加速上升b 读数变小 表明装置加速下降c 读数为零 表明装置运动的加速度等于重力加速度 但无法判定是向上还是向下运动d 读数准确 表明装置匀速上升或下降 解析 读数变大 物体处于超重状态 物体可能加速上升或减速下降 a错 读数变小 物体处于失重状态 可能是加速下降或减速上升 b错 弹簧测力计的读数为零 即完全失重 这表明装置运动的加速度等于重力加速度g 可能加速下落或减速上升 故c正确 读数准确 可能匀速或静止 d错 答案 c 触类旁通 3 2013年济宁期末 如图4 6 5所示 运动员 3米跳板跳水 运动的过程可简化为 运动员走上跳板 将跳板从水平位置b压到最低点c 跳板又将运动员竖直向上弹到最高点a 然后运动员做自由落体运动 竖直落入水中 跳板自身重力可 忽略不计 则下列说法正确的是 图4 6 5 a 运动员向下运动 b c 的过程中 先超重后失重 对板 的压力先减小后增大 b 运动员向下运动 b c 的过程中 先失重后超重 对板 的压力一直增大 c 运动员向上运动 c b 的过程中 先失重后超重 对板 的压力先增大后减小 d 运动员向上运动 c