《超重与失重》课件（3）.ppt

第4节超重与失重 目标导航1 知道超重和失重现象 2 理解产生超重 失重现象的条件 3 能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象 重点 难点 一 超重现象1 超重现象 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体所受重力的现象 2 产生条件 物体具有 的加速度 与物体的速度的大小和方向 大于 竖直向上 无关 二 失重现象1 失重现象 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 物体所受重力的现象 2 产生条件 物体具有 的加速度 3 完全失重 1 定义 如果物体竖直向下匀加速运动的加速度 重力加速度 此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 这种现象叫完全失重 2 产生条件 a g 方向 小于 竖直向下 等于 等于零 竖直向下 想一想如图所示为俄罗斯国际空间站温室内一滴水珠 它内部的气泡置于正中央 呈球形静静地停留在植物的叶子上 为什么这种情况只能出现在太空中 提示 地面上的水珠由于重力的作用而呈 椭球形 太空是一个完全失重的环境 小水珠没有重力的影响而呈球形 同时水珠内的气泡不受浮力 只受压力作用而处于正中央 学案导引1 超重时物体的重力真的增加了吗 2 超重时物体的速度一定向上吗 加速度的方向呢 1 实重与视重 1 实重 实重是指物体实际所受的重力 物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化 2 视重 用弹簧秤或台秤来测量物体的重力时 弹簧秤或台秤的示数叫做物体的视重 当物体与弹簧秤保持静止或者匀速运动时 视重等于实重 当存在竖直方向的加速度时 视重不再等于实重 2 超重物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 大于物体所受重力的现象 称为超重 3 本质当物体具有竖直向上的加速度时 根据牛顿第二定律可知 n mg ma即n m g a mg由牛顿第三定律知 此时物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 大于物体的重力 这就是超重现象 特别提醒 1 当物体的加速度具有竖直向上的分量时 出现超重现象 与运动方向无关 2 出现超重现象时 物体的重力并没有变化 2012 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 精讲精析 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 小铁球受到的合力方向向上 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 故选d 答案 d 变式训练1 下列说法正确的是 a 只有正在向上运动的物体 才有可能处于超重状态b 超重就是物体所受的重力增加c 物体处于超重状态时 地球对它的引力变大d 超重时物体所受的重力不变 解析 选d 只要物体加速度方向向上 物体就处于超重状态 物体也可能向下做减速运动 故a错误 超重时物体的重力不变 地球对物体的吸引力也不变 故b c错误 d正确 学案导引1 失重时物体的重力真的减小了吗 2 失重时物体的速度一定向下吗 加速度的方向呢 3 完全失重时物体间水平支撑面 点 处的弹力是零吗 1 失重现象 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 小于重力的现象 1 产生条件 物体具有竖直向下的加速度 与物体速度的大小和方向无关 2 运动状态 加速下降或减速上升 3 产生原因 当物体具有竖直向下的加速度 物体可加速向下运动 也可以减速向上运动 时 悬绳对物体的拉力 或支持物对物体的支持力 为f 由牛顿第二定律得mg f ma 所以f mg ma mg 2 完全失重现象 物体对悬线的拉力 或对支持物的压力 等于零的现象 此时物体的加速度竖直向下且大小等于g 如自由落体运动 3 超重和失重现象问题的求解技巧求解超重和失重现象问题应当明确以下三点 1 物体处于超重状态还是失重状态取决于物体加速度的方向 与物体速度的大小和方向没有关系 2 加速度与超重 失重状态的对应关系是 a 0时 既不超重也不失重 f mg a的方向竖直向上时 超重 f mg a的方向竖直向下时 失重 f mg a g且方向竖直向下时 完全失重 f 0 3 物体处于超重或失重时的运动情况 超重时 物体向上加速或向下减速 失重时 物体向下加速或向上减速 特别提醒 1 当物体的加速度具有竖直向下的分量时 出现失重现象 与运动的方向无关 2 出现失重现象时 物体的重力并没有变化 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 处于完全失重状态d 物体斜向下做匀加速运动 处于超重状态 思路点拨 本题应在掌握超重 失重概念的基础上 依据超重与失重产生的原理加以判断 精讲精析 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 若系统加速度向上 则处于超重状态 a b两项均未指明加速度方向 无法判定是否发生超重或失重 c项物体加速度向下 故处于失重状态 且a g 故处于完全失重状态 d项中加速度向下 处于失重状态 答案 c 规律总结 判断物体是否超重 失重 完全失重的关键 在于看物体有没有竖直方向上的加速度 与物体运动速度方向没有直接关系 变式训练2 2012 杭州高一检测 某实验小组 利用dis系统观察超重和失重现象 他们在电梯内做实验 在电梯的地板上放置一个压力传感器 在传感器上放一个重为20n的物块 如图甲所示 实验中计算机显示出传感器所受物块的压力大小随时间变化的关系 如图乙所示 以下根据图象分析得出的结论中正确的是 a 从时刻t1到t2 物块处于失重状态b 从时刻t2到t3 物块处于失重状态c 电梯可能开始停在低楼层 先加速向上 接着匀速向上 再减速向上 最后停在高楼层d 电梯可能开始停在高楼层 先加速向下 接着匀速向下 再减速向下 最后停在低楼层 解析 选c 由图可知在0 t1 t2 t3及t4之后 传感器所受压力大小等于物块的重力大小 t1 t2时间段内 传感器所受压力大小大于物块重力 处于超重状态 加速度向上 t3 t4时间段内 压力小于物块重力 处于失重状态 加速度向下 综上所述选项c正确 加速度不沿竖直方向的超 失重现象 经典案例 8分 如图所示 在台秤的托盘上放一底面粗糙 倾角为 质量为m的斜面体 斜面上放一个质量为m的物体 如果斜面光滑 求物体从斜面上滑下过程中台秤的读数 解题样板 物体沿光滑斜面下滑 其加速度为a gsin 将a分解成水平方向和竖直方向两个加速度ax ay 则ay asin gsin2 物体处于失重状态 该斜面给物体的作用力在竖直方向上的分力为f 2分 物体在竖直方向 mg f may 2分 斜面在竖直方向 n mg f 2分 所以示数为n mg mg mgsin2 mg mgcos2 2分 答案 mg mgcos2 规律总结 快速准确地判断系统超重 失重现象 关键是看物体在竖直方向上有哪个方向的加速度分量 有竖直向上的加速度分量是超重 有竖直向下的加速度分量是失重 一个年轻人在以加速度为a 2m s2加速上升的升降机里最多能举起质量为m 50kg的重物 问当升降机以同样的加速度减速上升时 该年轻人最多能举起的重物的质量m 为 a 50kgb 100kgc 75kgd 125kg 思路分析 解答本题的关键是要理解不论是在加速还是减速的环境中 人的最大举力是不发生变化的 然后对物体在竖直方向上应用牛顿第二定律即可求解 答案 c 如图所示 在台秤的托盘上放一个支架 支架上固定一电磁铁a 电磁铁a的正下方有一铁块b 电磁铁a不通电时 台秤的示数为g 当接通电源且在铁块b被吸引起来的过程中 台秤的示数将 a 不变b 变大c 变小d 忽大忽小 思路分