学沪科版必修1 5.5 超重与失重 课件（4）（60张）.ppt

一 对超重现象的理解 1 从拉力的角度看超重超重时物体受到的竖直悬绳 或测力计 的拉力或水平支撑面 或台秤 的支持力大于重力 好像重力变大了 正是由于这样的原因把这种现象定义为 超重 2 从加速度的角度看超重根据牛顿第二定律 处于超重状态的物体的加速度方向向上 如图 这是物体超重的条件 也是判断物体超重与否的依据 3 从速度的角度看超重只要加速度向上物体就处于超重状态 其速度可以向上也可以向下 常见的超重状态有两种 加速向上或减速向下运动 4 从重力的角度看超重物体的重力大小由物体的质量和当地的重力加速度决定 超重或失重时重力不会发生变化 变化的是与重力有关的现象 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 典例1 2011 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 解题指导 弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大 说明弹簧对小铁球的拉力大于小铁球的重力 处于超重状态 标准解答 选d 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 规律方法 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 互动探究 上题中把弹簧换成细绳 当电梯在竖直方向运动时 发现绳子突然断了 由此判断此时电梯的情况是 a 电梯一定是加速上升b 电梯可能是减速上升c 电梯可能匀速向上运动d 电梯的加速度方向一定向上 解析 选d 由于绳子突然断了 说明绳子拉力一定变大了 由此可知 电梯具有向上的加速度 但电梯并不一定向上运动 故a错误 d正确 电梯减速上升加速度向下 b错误 电梯匀速上升 绳子不可能断 c错误 变式备选 物体发生超重时 a 物体的速度方向一定向上b 物体的加速度方向一定向上c 物体的重力增加了d 物体的重力不变 解析 选b d 所谓超重就是对悬挂物的拉力 或对支持物的压力 变大了 根据牛顿第二定律 物体一定有了向上的加速度 它的运动可能有两种情况 要么向上加速 要么向下减速 不管发生超重还是失重 物体的实际重力不变 只是视重变大或变小了 超重和失重与物体的速度方向及大小并无直接联系 它只取决于加速度的方向 加速度方向向上 超重 加速度方向向下 失重 故a c错 b d正确 二 对失重现象的理解 1 从拉力的角度看失重时物体受到的竖直悬绳 或测力计 的拉力或水平支撑面 或台秤 的支持力小于重力 好像重力变小了 正是由于这样的原因把这种现象定义为 失重 2 从加速度的角度看根据牛顿第二定律 处于失重状态的物体的加速度方向向下 a g 如图 这是物体失重的条件 也是判断物体失重与否的依据 3 从速度的角度看只要加速度向下物体就处于失重状态 其速度可以向上也可以向下 常见的失重状态有两种 加速向下或减速向上运动 4 物体处于完全失重状态 a g 时 重力全部产生加速度 不再产生压力 如图 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如单摆停摆 天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液体柱不再产生压强等 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 典例2 2011 龙岩高一检测 一质量为m 40kg的小孩在电梯内的体重计上 电梯从t 0时刻由静止开始上升 在0到6s内体重计示数f的变化如图所示 试问 在这段时间内电梯上升的高度是多少 取重力加速度g 10m s2 解题指导 根据f t图像分别求出0 2s 2 5s 5 6s三段时间内的加速度 进而确定其运动过程 求解位移 标准解答 由图可知 在0 2s内 体重计的示数大于mg 故电梯应做向上的加速运动 设在这段时间内体重计作用于小孩的力为n1 电梯及小孩的加速度为a1 根据牛顿第二定律 得n1 mg ma1在这段时间内电梯上升的高度h1 在2 5s内 体重计的示数等于mg 故电梯应做匀速上升运动 速度为t1时刻的电梯的速度 即v1 a1t1 在这段时间内电梯上升的高度h2 v1 t2 t1 在5 6s内 体重计的示数小于mg 故电梯应做减速上升运动 设这段时间内体重计作用于小孩的力为n2 电梯及小孩的加速度为a2 由牛顿第二定律 得 mg n2 ma2 在这段时间内电梯上升的高度h3 v1 t3 t2 电梯上升的总高度h h1 h2 h3代入数据解得h 9m 答案 9m 规律方法 电梯内的超 失重问题的处理方法 1 系统处于超重 失重状态时 系统内物体所受重力没有任何变化 是物体对竖直悬绳的拉力或对水平支撑面的压力发生了变化 2 判断物体处于超重还是失重的状态时 只看加速度 不看速度 加速度向上 物体超重 加速度向下 a g 物体失重 3 如果电梯是一个不透光的全封闭环境 电梯内的人只能根据台秤的读数判断电梯运行的加速度方向 不能判断速度方向 4 电梯内人的举力是不变的 他能举起的物体质量的最大值不仅和举力有关 还和系统的加速度有关 互动探究 上题中小孩在5 6s最多能举起m1 75kg的物体 则小孩在地面上最多可举起多大质量的物体 g取10m s2 解析 小孩在地面上的最大 举力 为f 那么他在以不同加速度运动的电梯中最大的 举力 仍然是f 以物体为研究对象进行受力分析 物体的受力示意图如图所示 物体的加速度与电梯相同 电梯在5 6s的加速度a1 2m s2方向向下 此时对物体有 m1g f m1a1 f m1 g a1 75 10 2 n 600n 设人在地面上最多可举起质量为m0的物体 则f m0g m0 f g 60kg 答案 60kg 典例 如图所示 斜面体m始终处于静止状态 当物体m沿斜面下滑时 下述错误的是a 匀速下滑时 m对地面压力等于 m m gb 加速下滑时 m对地面压力小于 m m gc 匀减速下滑时 m对地面压力大于 m m gd m对地面压力始终等于 m m g 解题指导 研究系统整体 分析整体在竖直方向上的加速度方向 确定超失重情况 标准解答 选d 物体加速下滑时对整个系统有竖直向下的加速度分量而出现失重现象 故b正确 物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量 处于超重状态 故c正确 匀速下滑时系统处于平衡状态 故a正确 对力和运动的关系认识不清导致错误某人站在一台秤上 在此人迅速下蹲的过程中 台秤的读数a 先变大后变小 最后等于人的重力b 一直变大 最后等于人的重力c 先变小后变大 最后等于人的重力d 一直变小 最后等于人的重力 正确解答 因为人由静止开始下蹲直到蹲下的过程中 初速度为零 末速度为零 经历了先加速后减速的过程 因此人先失重后超重再等重 故台秤的读数应该先变小后变大 最后等于人的重力 故应选c 正确答案 c 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 本题易错选d项 其原因是只考虑到了前半段向下加速的下蹲运动 而漏掉了后半段的减速运动过程 1 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站上扶梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这两个过程 如图所示 那么下列说法中正确的是 a 顾客始终受到三个力的作用b 顾客始终处于超重状态c 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下d 顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方 再竖直向下 解析 选c 在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向右 电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上方 由牛顿第三定律 它的反作用力即人对电梯的作用力方向指向左下方 在匀速运动的过程中 顾客与电梯间的摩擦力等于零 顾客对扶梯的作用力仅剩下压力 方向竖直向下 故选c 2 2011 昌平区高一检测 如图所示 升降机地板上放一台秤 盘中放一质量为m的物体 当台秤的读数为0 8mg时 此时升降机加速度大小是 a 0 8gb 0 2gc gd 1 8g 解析 选b 根据题意知物体处于失重状态 物体受到的支持力等于台秤的读数 故mg 0 8mg ma 得a 0 2g 故b正确 3 2011 徐州高一检测 2008年9月25日 神舟七号 载人飞船成功发射 设近地加速时 飞船以5g的加速度匀加速上升 g为重力加速度 则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为 a 6mgb 5mgc 4mgd mg 解析 选a 以人为研究对象 进行受力分析 由牛顿第二定律可知 f mg ma 则f m g a 6mg 再由牛顿第三定律可知 人对飞船底部的压力为6mg 4 一弹簧测力计最多能挂5 4kg重的物体 在实际以1m s2的加速度下降的电梯里 它最多能挂上多重的物体 如果在电梯内弹簧测力计最多能挂上4 0kg的物体 此刻电梯在做什么运动 加速度的大小为多少 取g 10m s2 解析 弹簧测力计的最大拉力f m0g 5 4 10n 54n 当a1 1m s2 方向向下时 m1g f m1a 则m1 6kg 若最多能挂4 0kg的物体 说明物体处于超重状态 加速度方向向上 电梯向上加速运动或向下减速运动 由f m2g m2a2 得a2 3 5m s2 答案 6kg向上加速运动或向下减速运动3 5m s2 一 选择题 本题包括6小题 每小题5分 共30分 每小题至少一个选项正确 1 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 处于超重状态d 物体斜向上做匀减速运动 处于失重状态 解析 选d 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 若物体加速度向上 则处于超重状态 a b两项均未指明加速度方向 无法判定是否超重或失重 c d两项物体加速度均向下 故处于失重状态 c项中a g 故完全失重 2 2011 温州高一检测 如图是宇航员 太空行走 的情景 当他出舱后相对飞船静止不动时 则 a 他不受地球引力的作用b 他处于平衡状态c 他处于失重状态d 他处于超重状态 解析 选c 宇航员 太空行走 时仍受地球引力作用 但处于完全失重状态 他虽然相对飞船静止 但对地是变速运动 故a b d错误 c正确 3 升降机中站着一个人 在升降机减速上升过程中 以下说法正确的是 a 人对地板压力将增大b 地板对人的支持力小于重力c 人所受的重力将会减小d 人所受的重力保持不变 解析 选b d 升降机减速上升过程中 加速度向下 人处于失重状态 地板对人的支持力小于重力 a错误 b正确 人所受的重力保持不变 c错误 d正确 4 2011 潍坊高一检测 2011年3月11日日本发生特大地震同时引发海啸 数十万人受困 由于道路不通 救援人员只能借助直升机展开援救 关于被营救人员在直升机上的状态 下列描述正确的是 a 当直升机加速上升时 被营救人员处在失重状态b 当直升机减速下降时 被营救人员处在超重状态c 当直升机上升时 被营救人员处在超重状态d 当直升机下降时 被营救人员处在失重状态 解析 选b 加速度向上 为超重状态 加速度向下 为失重状态 超重 失重与运动的方向无关 故b正确 a c d错误 5 日本机器人展在横滨对公众开放 来自日本各地的40多家科研机构和生产厂商展示了机器人领域的科研成果 如图所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂直攀登 关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法正确的是 a 当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时大b 当机器人减速上升时 机器人处于超重状态c 当机器人减速下降时 机器人处于失重状态d 机器人加速下降过程中 a g 细绳对机器人的拉力小于其重力 解析 选d 机器人对细绳的拉力与速度大小无关 只与是否有竖直方向上的加速度有关 则a错 机器人减速上升时 其加速度方向向下 处于失重状态 则b错 机器人减速下降时 其加速度方向向上 处于超重状态 则c错 机器人加速下降过程中加速度方向向下 处于失重状态 拉力小于重力 则d对 6 下列四个实验中 能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是 a 用天平测量物体的质量b 用弹簧测力计测物体的重力c 用温度计测舱内的温度d 用水银气压计测舱内气体的压强 解析 选c 绕地球飞行的太空试验舱处于完全失重状态 处于其中的物体也处于完全失重状态 物体对水平支持物没有压力 对悬挂物没有拉力 用天平测量物体质量时 利用的是杠杆原理 因此在太空实验舱内不能完成 同理 水银气压计也不能测出舱内气体压强 物体处于失重状态时 对悬挂物没有拉力 因此弹簧测力计不能测出物体的重力 温度计是利用了热胀冷缩的性质 因此可以测出舱内温度 故只有选项c正确 方法技巧 完全失重下能使用的仪器在完全失重的状态下 由重力产生的一切物理现象都会消失 如单摆停摆 天平失效 浸没于液体中的物体不再受浮力 水银气压计失效等 但测力的仪器中弹簧测力计如不测重力而测拉力是可以使用的 因为弹簧测力计是根据胡克定律f kx原理制成的 而不是根据重力制成的 二 非选择题 本题包括2小题 共20分 要有必要的文字叙述 7 8分 一般在宾馆的低层客房都固定有绳索 一旦出现意外情况 如火灾等