高中物理第5章研究力和运动的关系5.5超重与失重学案.docx

5.5超重与失重学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是超重和失重.2.知道产生超重和失重的条件.(重点)3.会分析、解决超重和失重问题.(重点、难点)超重现象图5511.超重现象：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.2.产生条件：物体有向上的加速度.3.运动状态：超重物体包括向上加速运动和向下减速运动两种运动情况.4.由牛顿第二定律推理.TmgmaTmgmamg(1)物体处于超重状态时，物体的重力增加，处于失重状态时物体的重力减小.()(2)在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视重”大于物体的重力.()(3)竖直向上抛的物体上升时一定超重.()“超重”是不是物体所受的重力增加了？【提示】“超重”不是物体所受的重力增加了，“超重”现象是物体由于具有向上的加速度，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力，物体所受重力没有变化.如图552所示，在电梯的地板上放置一个质量为m的物体.图552探讨1：当电梯静止时，物体对电梯的压力为多少？【提示】压力为mg.探讨2：当电梯加速上升时，压力会发生什么变化？【提示】压力变大探讨3：超重状态物体一定向上运动吗？【提示】不一定，可能向下减速运动.1.实重与视重(1)实重：物体实际所受重力.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：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重.当物体与弹簧测力计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.产生超重的原因：当物体具有竖直向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得：Fmgma.所以Fm(ga)mg.由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg.3.超重的动力学特点超重加速度方向向上(或有向上的分量).1.下列说法中正确的是() 【导学号：43212099】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大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】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.【答案】D2.如图553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()图553A.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【解析】电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球的重力相等.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】D3.质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图554所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2) 【导学号：43212100】图554(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；【解析】以人为研究对象受力分析如图所示：(1)匀速上升时a0，所以Nmg0Nmg600 N.据牛顿第三定律知NN600 N.(2)匀加速上升时，a向上，取向上为正方向，则NmgmaNm(ga)60(104) N840 N据牛顿第三定律知：NN840 N.【答案】(1)600 N(2)840 N对超重现象理解的两点技巧：1.物体处于超重状态时，实重(即所受重力)并不变，只是视重变了，视重比实重增加了ma；2.决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度，与速度无关，即物体可以向上加速运动，也可以向下减速运动.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)小于物体所受重力的现象.2.产生条件：物体有向下的加速度.图5553.运动状态：失重物体包括向上减速运动和向下加速运动两种运动情况.4.完全失重(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态.(2)产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，产生完全失重现象.5.由牛顿第二定律推理mgTma(1)完全失重就是物体重力完全消失，不再受重力作用.()(2)在水平面上做加速运动，也会引起失重现象.()(3)只要物体有向下的加速度，就会引起失重现象.()在完全失重的情况下，一切由重力产生的现象会消失，那么天平还能测出物体的质量吗？浸在水中的物体还受浮力吗？【提示】天平不能测质量，浸在水中的物体也不会受到浮力.找一个用过的易拉罐(或金属罐头盒、塑料瓶)，在靠近底部的侧面打一个孔，用手指按住孔，在里面装上水，如图556所示.图556探讨1：移开手指，会出现什么现象？【提示】水会从小孔流出.探讨2：如果让罐子自由下落，如图557，在下落过程中，上述现象有变化吗？这是为什么呢？图557【提示】水不再流出，因为自由下落过程中水处于完全失重状态，对易拉罐底部没有压力.1.对失重现象的理解(1)从力的角度看：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(ag，如图558)，这是物体失重的条件，也是判断物体失重与否的依据.图558(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.2.对完全失重的理解：物体处于完全失重状态(ag)时，重力全部产生加速度，不再产生压力(如图559)，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.图5594.如图5510所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力).下列说法正确的是() 【导学号：43212101】图5510A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力【解析】以A、B作为整体，上升过程只受重力作用，所以系统的加速度为g，方向竖直向下，故系统处于完全失重状态，A、B之间无弹力作用，A正确，B错误.下降过程，A、B仍是处于完全失重状态，A、B之间也无弹力作用，C、D错误.【答案】A5.人在平地上静止站立时，受到的支撑力等于人的重力.做原地纵跳时，在快速下蹲和蹬伸的过程中，人体受到的支撑力发生变化(如图5511，G为重力，F为支撑力).下列曲线能正确反映该变化的是() 【导学号：43212102】图5511【解析】人从静止站立快速下蹲，有向下的加速度，处于失重状态，FG，当速度最大到腾空之前，重力大于支撑力，腾空后，支撑力为零.D选项正确.【答案】D6.一个质量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5512所示，g取10 m/s2，求此时人对地板的压力.图5512【解析】依题意可知，弹簧测力计读数为40 N，而物体A的重力GmAg50 N，显然弹簧测力计的读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体A处于失重状态.由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度，因此人也处于失重状态.以A为研究对象，受力分析如图甲所示.由牛顿第二定律得mAgTmAa甲乙所以a m/s22 m/s2，方向向下，人的受力如图乙所示.由牛顿第二定律得MgNMa，所以NMgMa400 N由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400