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超重与失重 第四章牛顿运动定律第7节用牛顿运动定律解决问题 二 1 太空中的超重和失重现象 2 3 生活中的超重和失重现象 4 你感受过超重和失重吗 5 问题情境 1 什么是超重和失重 2 什么条件下出现超重和失重 3 超重和失重的实质有何奥秘 4 超重和失重是否是重力发生变化了 6 一 超重 失重的定义 1 定性演示 用一个弹簧挂一个钩码 观察钩码静止时和上下运动过程中弹簧长度的变化 2 定量分析 知识储备库 弹簧秤 台秤 的示数表示的是物体对弹簧秤的拉力大小 物体对台秤压力大小 视重 实重 F F F F G G 7 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视为 视重 大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力 物体处于平衡状态时 对支持面的压力或对悬挂物的拉力等于物体本身的重力 即视重等于实重 若视重大于实重是超重 反之是失重 8 3 合作探究 给出器材 弹簧秤 钩码 两人一组 布置任务 1 分工协作 一个做实验 一个观察 并交流彼此感受2 让弹簧测力计分别处于静止 缓慢上升 缓慢下降向上运动 从静止开始突然加速上升 减速上升至最后停止 向下运动 从静止开始突然加速下降 减速下降至最后停止 观察测力计的读数 看弹簧测力计的读数和钩码所受重力有什么关系 9 10 你认为什么是超重 什么是失重 11 4 现象 超重 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 失重 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受重力的现象 思考问题 物体在什么条件下发生超重和失重 12 根据牛顿第二定律 F G ma 所以F G ma G 由牛顿第三定律可知 物体对弹簧秤的拉力F F G 总结 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现象 弹簧秤和重物有向上的加速度 时 13 a F G G F a 弹簧秤和重物有向下的加速度 时 G F m 所以 F G m G 由牛顿第三定律可知 物体对弹簧秤的拉力F F G 根据牛顿第二定律 总结 物体对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 小于物体所受重力的现象称为失重现象 14 减速上升N G失重 减速下降N G超重 加速下降N G失重 加速上升N G超重 物体具有向上的加速度时 它就处于超重状态 物体具有向下的加速度时 它就处于失重状态与运动的方向无关 小结 二 超重和失重的条件 15 超重 l 超重现象 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情况称为超重现象 2 超重的动力学特征 支持面 或悬线 对物体的 向上 作用力大于物体所受的重力 3 超重的运动学特征 物体的加速度向上 它包括可能的两种运动情况 向上加速运动或向下减速运动 16 失重 1 失重现象 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受重力的情况称为失重现象 2 失重的动力学特征 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 小于物体所受的重力 3 失重的运动学特征 物体的加速度向下 它包括可能的两种运动情况 向下加速运动或向上减速运动 17 例 升降机以0 5m s2的加速度匀加速上升 站在升降机里的人质量是50kg 人对升降机地板的压力是多大 如图 人站在升降机的测力计上 测力计的示数是多大 解 人在升降机中受重力 和地面的支持力 取竖直向上为正方向根据牛顿第二定律得F G ma由此可得F G ma m g a 代入数据得 515 根据牛顿第三定律 人对地板的压力大小也是515 方向竖直向下 所以测力计的示数就是515 18 若人站在升降机里和升降机一起以重力加速度g下降 测力计的示数是多少 思考 分析 以人为研究对象 人受到重力 和支持力 作用 根据牛顿第二定律得G F m mg由此可得支持力F 根据牛顿第三定律 人对地板的压力也是 测力计的示数是 完全失重现象 当物体对支持物 或对悬挂物的拉力 等于零时 我们称物体处于完全失重状态 G F 0 19 1 完全失重现象 当物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 等于零时 我们称物体处于完全失重状态 2 完全失重的动力学特征 物体处于完全失重状态时 物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 为零 3 完全失重的运动学特征 物体处于完全失重状态时加速度向下且等于重力加速度 3 完全失重 20 弹簧测力计无法测量物体的重力 但仍能测量拉力或压力的大小 无法用天平测量物体的质量 完全失重的情况下所有和重力有关的仪器都无法使用 21 分析 当杯子自由下落时 杯中的水处于完全失重状态 水的内部没有压力 故水不会喷出 但杯子中水的重力仍然存在 其作用效果是用来产生重力加速度 完全失重实验 侧面有一个洞的水瓶里面装满水 让水瓶做自由落体运动 水会不会从洞中射出来 为什么 22 三 超重和失重的实质 物体处于超重或失重状态时 只是物体对支持物的压力或物体对悬线的拉力不等于物体的重力 物体受到的重力大小和方向还是不变的 23 四 超重和失重现象的应用 人造地球卫星 宇宙飞船 航天飞机都绕地球做圆周运动 所受的地球引力只改变物体的速度方向 不改变速度大小 航天飞机中的人和物都处于状态 完全失重 地球 24 在太空失重的条件下 会生产出地面上难以生产的一系列产品 建立空间工厂已经不再是幻想 25 利用完全失重条件的科学研究 制造泡沫金属 液体呈绝对球形 制造理想的滚珠 26 总结 1 什么是超重和失重 2 什么条件下出现超重和失重 3 超重和失重的实质有何奥秘 4 超重和失重是否是重力发生变化了 27 1 人在体重计上迅速下蹲至静止的过程中 体重计的示数怎样变化 五 课外探究活动 28 思维点拨 分析人下蹲过程的加速度情况 人下蹲过程分析 由静止开始向下运动 速度增加 具有向下的加速度 失重 蹲下后最终速度变为零 故还有一个向下减速的过程 加速度向上 超重 思考 如果人下蹲后又突然站起 情况又会怎样 29 2 电梯中的