沪科版必修1 5.5超重与失重 学案.doc

讲练互动【例题1】 跳高运动员从地面起跳的瞬间，下列说法正确的是（ ）a.运动员给地面的压力大于运动员受到的重力b.地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力c.地面给运动员的支持力大于运动员对地面的压力d.地面给运动员的支持力等于运动员对地面的压力解析：地面给运动员的支持力和运动员对地面的压力是一对作用力和反作用力，永远大小相等、方向相反，作用在一条直线上，与运动员的运动状态无关。所以选项c错误，选项d正确。跳高运动员从地面起跳的瞬间，必有向上的加速度，这是因为地面给运动员的支持力大于运动员受到的重力，运动员所受合外力竖直向上的结果，所以选项b正确。依据牛顿第三定律可知，选项a正确。答案：abd绿色通道:物体加速度向上处于超重，加速度向下处于失重。超重时，是“视重”大于实重；失重时，是“视重”小于实重。抓住概念的本质，是解答概念题的关键。变式训练1.一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将（ ）a.先小于体重，后大于体重，最后再等于体重b.先大于体重，后小于体重，最后再等于体重c.先小于体重，最后再等于体重d.先大于体重，最后再等于体重解析：把人看做一整体，受到重力和磅秤支持力的作用，若重心加速下降，处于失重状态，则支持力小于重力；若重心减速下降，处于超重状态，则支持力大于重力。人下蹲的过程较复杂，首先必定加速，但最后人又静止，所以必定还有减速过程，即人的重心先加速，后减速下降，最后静止，因此，磅秤示数先小于体重后大于体重，最后等于体重。故正确选项是a。答案：a【例题2】 质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少?（取g10 m/s2）（1）升降机匀速上升；（2）升降机以4 m/s2的加速度加速上升；（3）升降机以5 m/s2的加速度加速下降。解析：人站在升降机中的受力情况如图5-5-2所示。图5-5-2（1）当升降机匀速上升时，由平衡条件得：nmg0所以，人受到的支持力nmg6010 n600 n。根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600 n。（2）当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律得nmgma，nmgma60（104） n840 n，此时体重计的示数为840 n，人处于超重状态。（3）当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时，根据牛顿第二定律得mgnma，nmgma60（105） n300 n，此时体重计的示数为300 n，人处于失重状态。答案：（1）600 n （2）840 n （3）300 n绿色通道:当物体处于超重、失重状态时，其本身的重力保持不变，物体所受的拉力（或支持力）的大小可根据牛顿第二定律计算出来，再根据牛顿第三定律可知物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的大小。变式训练2.（经典回放）一运动员在地面上最多能举起质量为60 kg的物体，而在竖直方向加速运动的升降机内最多能举起质量为72 kg的物体。求此升降机的加速度大小和方向。（取g=10 m/s2）解析：本题解题的关键是两种情况下运动员的举力相同，被举物体的重力不同，但它们的视重相同。在地面上：由二力平衡，举力为：f=mg=6010 n=600 n故在升降机中，物体处于失重状态，升降机的加速度向下，且有f=m(g-a),所以a=m/s21.67 m/s2。答案：1.67 m/s2 方向向下体验探究【问题1】跳高运动员在起跳过程和落到海绵垫子上的过程中哪个过程是超重，哪个过程是失重?导思:要注意区分超重和失重与物体的速度方向无关，而只决定于物体加速度的方向。要发生超重或失重现象，物体必须在竖直方向上有加速度或加速度分量，物体的运动方向无论怎样均可把运动员跳高的过程分为起跳、离开地面在空中运动。落回海绵垫子等几个过程。然后对这几个过程进行受力分析，判断运动员加速度的方向，即可判断出运动员在哪个过程处于超重，哪个过程处于失重。探究:跳高运动员起跳时先经历一个向上加速的过程，这段时间的加速度是向上的，因此是超重过程，此时它对地面的压力大于人的重力；当人落到海绵垫子上时，开始时重力大于弹力，仍然向下加速一段很短的时间，这段时间是失重，接着弹力大于运动员的重力，运动员减速，这个过程是超重；运动员在空中的运动过程，加速度始终是向下的，并且大小等于g，所以，这个过程是完全失重。【问题2】将质量为m的物体由北京移到地球北极，其重力增大，这是“超重”现象吗？导思:同一物体在地球不同地理位置上的重力不同，纬度越高其重力越大，反之纬度越低其重力越小。这种现象是由万有引力定律和地球自转等因素决定的。所谓“超重（失重）”是指当物体由于具有竖直向上（向下）的加速度，而使物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于（小于）物体所受重力的现象。这与物体的重力随所在位置的纬度变化而变化的现象是截然不同的。探究:物体由北京移到地球北极，因地理位置的变化而导致物体重力的增加，这是由于地球对物体的引力的变化而导致的。物体的“超重”现象是因为具有竖直向上的加速度，使物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力而发生的。物体的重力发生了真实的变化，但不是“超重”现象。教材链接【讨论与思考】课本第113页据报载，我国航天第一人杨利伟的质量为63 kg(装备质量不计)，假如飞船以8.6 m/s2的加速度竖直上升，这时他对座椅的压力多大？杨利伟训练时承受的压力可达8个g,这表示什么意思？当飞船返回地面，减速下降时，请你判断一下杨利伟应该有什么样的感觉。（取g=10 m/s2）解析：（1）对杨利伟上升过程受力分析，由牛顿第二定律得f-mg=ma代入数据可得，座椅对他的支持力为n=1 171.8 n由牛顿第三定律可得，他对座椅的压力n=1 171.8 n。（2）杨利伟训练时承受的压