人教版必修1 4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) 学案.docx

4.7 用牛顿运动定律解决问题(二) 学案 学习目标1.知道超重和失重现象，并理解产生超重、失重现象的条件.2.能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象一、乘电梯时的发现问题设计图1小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了为了研究这种现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.当小星感觉“飘飘然”时，他发现台秤的示数为400 n；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为600 n；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为500 n.以上三种情况下小星的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？答案没变；超重时台秤的示数比小星的重力大，失重时台秤的示数比小星的重力小要点提炼1实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化(2)视重：当物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力不等于物体的重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重2超重与失重时，视重与实重的关系(1)超重时，视重大于实重(2)失重时，视重小于实重二、超重与失重的产生条件问题设计小星发现当他下楼时，台秤的示数总会按顺序出现400 n、600 n和500 n，而上楼时台秤的示数总会按顺序出现600 n、400 n和500 n，请你利用所学的知识分析电梯各阶段所处的运动状况答案下楼的过程当台秤的示数是400 n时，由牛顿第二定律知小星的加速度am/s22 m/s2，方向竖直向下，因小星与电梯的运动状态相同，所以电梯正以2 m/s2的加速度竖直向下加速运动同理可得当台秤示数是600 n时，电梯以2 m/s2的加速度竖直向下做减速运动，当示数为500 n时，电梯停止运动上楼的过程，当台秤的示数是600 n时，由牛顿第二定律知小星的加速度a m/s22 m/s2，方向竖直向上故小星与电梯以2 m/s2的加速度竖直向上加速运动，同理当示数是400 n时，电梯以2 m/s2的加速度竖直向上做减速运动，当示数为500 n时，电梯停止运动要点提炼判断超重、失重状态的方法1从受力的角度判断超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)等于零2从加速度的角度判断超重：物体具有竖直向上的加速度失重：物体具有竖直向下的加速度完全失重：物体具有竖直向下的加速度，且加速度大小等于g.延伸思考有人说：“物体超重时重力变大了，失重时重力变小了，完全失重时重力消失了”对吗？为什么？答案不对超重是物体对悬挂物的拉力(或支持物的压力)大于物体所受重力的现象，物体本身的重力并没有变化同理，失重和完全失重时重力也没有变化一、超重与失重的判断例1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解析当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态；当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且ag，为完全失重状态，所以b正确而a、c、d中运动员均为平衡状态，fmg，既不超重也不失重答案b例2如图2所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的vt图像，则()图2a物体在02 s处于失重状态b物体在28 s处于超重状态c物体在810 s处于失重状态d由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态解析从加速度的角度判断，由题意知02 s物体的加速度竖直向上，则物体处于超重状态；28 s物体的加速度为零，物体处于平衡状态；810 s物体的加速度竖直向下，则物体处于失重状态，故c选项正确答案c二、关于超重与失重的计算例3有一根钢丝能承受的最大拉力为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g10 m/s2)解析钢丝的拉力恰为100 n时，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mgfma解得：a1.67 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答案电梯以1.67 m/s2的加速度向下匀加速运动，或者电梯以1.67 m/s2的加速度向上匀减速运动针对训练在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是()a升降机以0.8g的加速度加速上升b升降机以0.2g的加速度加速下降c升降机以0.2g的加速度减速上升d升降机以0.8g的加速度减速下降答案bc解析a、d项的加速度a0.8g，方向竖直向上，由牛顿第二定律有fmgma得f1.8mg，其中f为人的视重，即人此时处于超重状态，a、d错误b、c项的加速度a0.2g，方向竖直向下，根据牛顿第二定律有mgfma，得f0.8mg，人的视重比实际重力小100%20%，b、c正确超重和失重分析特征状态加速度a视重(f)与重力(mg)的关系运动情况受力分析图平衡a0fmg静止或匀速直线运动超重方向向上fm(ga)mg向上加速，向下减速失重方向向下fm(ga)mg向下加速，向上减速1(对超重和失重的理解)四位同学对超重、失重现象作了如下总结，其中正确的是()a超重就是物体重力增加了，失重就是物体重力减小了b物体加速度向上属于超重，物体加速度向下属于失重c不论超重、失重、还是完全失重，物体所受重力不变d超重就是物体对竖直悬挂物的拉力(对水平支持物的压力)大于重力的现象，失重则是小于重力的现象答案bcd2(超重和失重的判断)跳水运动员从10 m跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程，以下说法正确的有()a上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态b上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态c上升过程和下落过程均处于超重状态d上升过程和下落过程均处于完全失重状态答案d解析跳水运动员在空中时无论上升还是下落，加速度方向均竖直向下，由于不计空气阻力，所以均为完全失重状态，故选d.3(超重和失重的判断)在探究超重和失重规律时，某体重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲和起立的动作传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力随时间t变化的图像，则下列图像中可能正确的是()答案d4.(关于超重和失重的计算)一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为ma5 kg的物体a，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40 n，如图3所示，g取10 m/s