2018-2019年高中物理第四章力与运动第六节超重和失重第七节力学单位学案粤教版

1、第六节超重和失重第七节力学单位学习目标1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象.2.会利用超重、失重知识解释一些实际现象.3.知道单位制、基本单位和导出单位的概念.明确国际单位制中力学的三个基本物理量及其单位.4.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法号主预习、超重、失重和完全失重1 .超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象.2 .失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象.3 .完全失重现象：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为基这种情况是失重现象中的极限，称为完全失

2、重现象.二、力学单位1 .单位制：由基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位体制(1)基本单位是可以任意选定的.(2)导出单位是由定义方程式与比例系数确定的.2 .国际单位制中的力学单位(1)基本单位长度单位米(m)、质量单位千克(kg)和时间单位秒(s).(2)常见的导出单位速度的单位为米/秒(m/s),加速度的单位为米/秒2(m/s)2,力的单位为牛即千克米/秒2(1N=1kgm/s2).。即学即用1 .判断下列说法的正误.(1)超重就是物体受到的重力增加了.(X)(2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了.(X)(3)物体处于超重时，物体一定在上升.(X)(4)物体处于失重时，物体可

3、能在上升.(V)(5)物体做竖直上抛运动时，处于超重状态.(X)2 .现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克(1)属于物理量的有.(2)在国际单位制中，被选定的基本量有.(3)在国际单位制中白基本单位有,属于导出单位的有.(均选填字母的代号)答案(1)A、0E、H、I(2)E、H、I(3)F>JBC解析(1)此题中给定的选项内，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填"A、D、E、HI”.(2)此题中给定的选项内，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，故此空填“E

4、、H、I”.(3)此题中给定的选项内，在国际单位制中是基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J”，第二个空填“日C'.重点探究启迪思嵯探究重点一、超重和失重15号学探究如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动图1(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？答案(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力(2)减速运

5、动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.I：知说深化1 .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称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受到的拉力或台秤所受到的压力当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了2 .超重、失重的比较特征状态加速度视重（F）与重力关系运动情况受力示意图平衡a=0F=mg静止或匀速直线运动二超重向上由F-mg=ma得F=n(g+a)>mg向上加速或向卜减速问卜由mg-F=ma得F=m(ga)<mg向卜加速或向上减速a完全失重a=g由mg-F=ma得F=0自由落体，抛体，正常运行

6、的卫星等不叫t3 .对超重、失重的理解（1）物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关（2）发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化（3）发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动，靠重力使用的仪器不能再使用（如天平）.只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态.1】（多选）在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg,电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图2所示，在这段时间内下列说法正确的是（）图2A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于晓敏的

7、重力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为g（g为重力加速度）,方向一定竖直向下答案BD解析晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A错误，B正确；人处于失重状态，加速度向下，运动方向可能向上减速，也可能向下加速，故C错误；以竖直向下为正方向，有：mg-F=ma即50g40g=50a,解得a=g,方向竖直向下，故D正确.针对训练如图3所示，在教室里某同学在体重计上研究超重与失重.她由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程.关于她的实验现象，下列说法中正确的是（）图3A.只有“起立”过程，才能

8、出现失重的现象B.只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象C. “下蹲”的过程，先出现超重现象后出现失重现象D. “起立”“下蹲”的过程，都能出现超重和失重的现象答案D解析“下蹲”过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态；“起立”过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态，选项A、BC错误，D正确.【考点】超重和失重【题点】对超重、失重和完全失重的理解陋2】在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系

9、图象如图4所示.试由此图回答问题：（g取10m/s2）图4(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化?(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大?答案(1)30N不变(2)6.67m/s26.67m/s2解析(1)根据题意4s到18s物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知:台秤受的压力和物体的重力相等，即G=30N;根据超重和失重的本质得：物体的重力不变6.67(2)超重时：台秤对物体的支持力最大为50N,由牛顿第二定律得a1=50；30m/s2III3m/s2,方向向上失重时：台秤对物体的支持力最小为10 N由牛顿第二定律得 a2=F合30-102m/

10、s6.67m/s：方向向下.【考点】超重和失重【题点】超重、失重和完全失重的有关计算二、单位制的理解15导学探究如图5,某运动员的最快速度可以达到10m/s,某人骑助力车的速度为35km/h.(1)某同学仅凭所给两个速度的数值能否判断运动员的速度与助力车的速度的大小关系?(2)你能比较以上两个速度的大小关系吗？以上两个速度哪个大?答案(1)不能(2)能.10m/s=36km/h>35km/h，所以运动员的速度较大国际单位制1 .组成：国际单位制是由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成.2 .国际单位制中选定长度（1）、质量（n）、时间（t）、电流（I）、热力学温度

11、（T）、发光强度（I）、物质的量（n）七个量为基本量.3 .力学单位（1）基本单位质量：千克kg时间：秒s速度：米每秒m/s加速度：米每二次方秒m/s2（2）导出单位：力：牛N功率：瓦特W压强：帕斯卡Pa晒3（多选）关于国际单位制，下列说法中正确的是（）A.在力学单位制中，若采用cm.g、s作为基本单位，力的单位是牛（N）B.在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位的基本单位C.各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位制中的单位D.千克米/秒2、米/秒都属于力的国际单位答案CD4】在解一道方f算题时（由字母表达结果的计算题）一个同学解得位移s=A

12、（ti+t2）,用单位制的方法检查，这个结果（）A.可能是正确的B.一定是错误的C.如果用国际单位制，结果可能正确D.用国际单位制，结果错误，如果用其他单位制，结果可能正确答案B解析可以将右边的力F、时间t和质量m的单位代入公式看得到的单位是否和位移s的单vs位一致；还可以根据F=maa=v,v=将公式的物理量全部换算成基本量的单位，就容易判断了.在s=（mti+t2）式中，左边单位是长度单位，而右边的单位推知是速度单位，所以结果一定是错误的，单位制选用不同，不会影响结果的准确性，故AC、D错，BX.总结提升单位制的应用1 .单位制可以简化计算过程计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，

13、用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算更简便.2 .推导物理量的单位：根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位3 .单位制可检查物理量关系式的正误根据物理量的单位，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的检加注价达标过茉达标检测1.（超重和失重问题的分析）如图6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图象，则（）图6A.物体在02s处于失重状态B.物体在28s处于超重状态C.物体在810s处于失重状态D.由于物体的质量

14、未知，所以无法判断超重、失重状态答案C解析从加速度的角度判断，由题意知。2s物体的加速度方向竖直向上，则物体处于超重状态；28s物体的加速度为零，物体处于平衡状态；810s物体的加速度方向竖直向下，则物体处于失重状态，故C正确.2 .（单位制的应用）雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即f=kSv2,则比例系数k的单位是（）A.kg/m4B.kg/m3C.kg/m2D.kg/m答案B解析将f=kSV2变形得k=白，采用国际单位制，式中f的单位为N,即kgm/s2,S的单SV位为m2,速度的二次方的单位可写为（m/s）2.将这些单位代

15、入上式得kg3,即比例系数k的单位是kg/m3,B正确.3 .（对单位制的理解）（多选）关于力学单位制，下列说法正确的是（）A.kg、m/s、N是导出单位B.kg、mrs是基本单位C.在国际单位制中，质量的单位可以是kg,也可以是gD.只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F=ma答案BD解析所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的，力学中的基本单位只有三个，即kg、ms,其他单位都是由这三个基本单位推导出来的，如“牛顿”（N）是导出单位，即1N=1kg-m/s2（F=ma,所以A项错误，B项正确.在国际单位制中，质量的单位只能是kg,C项错误.在牛顿第二定律白表达式中，F=ma

16、k=1）只有在所有物理量都采用国际单位制时才能成立，D项正确.4.（超重、失重和完全失重的有关计算）质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图7所示.重力加速度g取10m/s2,当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数（单位符号用N来表达）.图7Fni= mg= 600 N ,600 N,即体重计示数为 600 N.840 N,即体重计示数为 840 N.（1）匀速上升；（2）以4m/s2的加速度加速上升；（3）以5m/s2的加速度加速下降.答案（1）600N（2）840N（3）300N解析（1）匀速上升时：由平衡条件得：由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为（2）加速上升时，由牛顿第二定律

17、得：Fn2mg=ma,Fn2=mg+ma=840N由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为（3）加速下降时，由牛顿第二定律得：mg-Fn3=ma,Fn3=mg-ma=300N,由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为300N,即体重计示数为300N.课时对点练冷策裁基强优善案一、选择题考点一超重和失重1.关于超重和失重，下列说法正确的是（）A.物体处于失重状态时，物体一定在下降B.物体处于超重状态时，物体可能在上升C.物体处于完全失重状态时，地球对它的引力就消失了D.物体处于完全失重状态时，它所受到的合外力为零答案B解析物体处于超重状态时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下

18、减速；物体处于失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，A错误，B正确；物体处于完全失重状态时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D错误.2.下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱（完全失重）中完成的是（）A.用天平测量物体的质量B.用弹簧秤测物体的重力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答案C解析在完全失重状态下，与重力有关的所有现象都要消失.所以只有C项正确.3 .下列关于超重和失重的说法正确的是（）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

19、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答案B解析从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上.A、CD中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重状态.4 .一质量为m的人站在电梯中，电梯减速上升，加速度大小为gg,g为重力加速度.人对电梯底部的压力为（）24A.3mgB.2mgC.mgD.3mg答案A解析由于电梯减速上升，故加速度向下，对人受力分析，受到重力mg地板支持力Fn,由，一一一12，一-，牛顿第二te律：mg-Fn=ma即：mg-Fn=4mg解彳

20、导:Fn=mg根据牛顿第二te律，则人对332电梯底部的压力为5mgA正确.35 .如图1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（）图1A.在上升和下BI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BI过程中A对B的压力等于A物体受到的重力答案A解析由于空气阻力不计，两物体只受重力作用，处于完全失重状态，A对B的压力在上升和下降阶段都为零.6 .放在电梯地板上的一个木箱，被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态，如图2所示，后发现木箱突然被弹簧拉动，据此可判断出

21、电梯的运动情况是（）图2A.匀速上升B.加速上升C.减速上升D.减速下降答案C解析木箱静止时的受力情况如图所示则支持力Fn=mg静摩擦力f=F.若木箱突然被弹簧拉动，说明最大静摩擦力减小，则压力减小，即木箱所受支持力Fn减小，所以竖直方向mg>FN,物体处于失重状态，则电梯可能加速下降，也可能减速上升，C正确.7 .某同学站在装有力传感器的轻板上做下蹲一起立的动作.如图3所示为记录的力随时间变化的图线，由图线可以得到以下信息正确的是（）A.下蹲过程中人处于失重状态8 .起立过程中人处于超重状态C.该同学做了两次下蹲起立的动作D.该同学做了四次下蹲一起立的动作答案C解析人下蹲过程中，先是加

22、速下降（失重），到达一个最大速度后再减速下降（超重），故下蹲对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了两次下蹲一起立的动作，故C正确，A、BD错误.考点二单位制8 .下列各组属于国际单位制的基本单位的是（）A.质量、长度、时间B.力、时间、位移C.千克、米、秒D.牛顿、克、米答案C解析A、B选项中所给的都是物理量，不是物理单位，故A、B错误.千克、米、秒分别为质量、长度、时间三个基本量的单位，C正确.D项中牛顿是导出单位，克不属于国际单位制中的基本单位，D错误.【考点】力学单位制【题点】对单位制的理解9 .关于物理量和物理量的单位，下列说法中正确的是（）A.在力学范围内，

23、国际单位制规定长度、质量、力为三个基本量B.后人为了纪念牛顿，把“牛顿”作为力学中的基本单位Z-V444-2C.1N=1kgmsD.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制的单位答案C解析力学中的三个基本量为长度、质量、时间，A错误；“牛顿”是为了纪念牛顿而作为力的单位，但不是基本单位，B错误；根据“牛顿”的定义，1N=1kg-mrs2,C正确;“克”“摄氏度”不是国际单位制中的单位，D错误.【考点】力学单位制【题点】对单位制的理解10. 一物体在2N的外力作用下，产生10cm/s2的加速度，求该物体的质量.下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是（）F2A.mi=a=而kg=0

24、.2kgFB. mi=a2 N0.1 m/s2=202 kg m/sm/s2=20 kgC. m="=20kga0.1D. m=-=-kg=20kga0.1答案D解析带单位运算时，每一个数据均要带上单位，且单位换算要准确，也可以把题中的已知量的单位都用国际单位表示，计算所得结果的单位就是国际单位，这样在统一已知量的单位后，就不必再一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可.在备选的四个选项中A、C均错误，B项解题过程正确，但不简洁，只有D项单位运用正确，且简洁而又规范.11.（多选）用国际单位制验证下列表达式，可能正确的是（）A.s=at（s为位移、a为加速度、t为时间）B.

25、a=g（a为加速度、（1为动摩擦因数、g为重力加速度）C.F=mR（F为作用力、m为质量、v为速度、R为半径）D.v=gR（v为速度、R为半径、g为重力加速度）答案BD解析s为位移，国际单位是m,a为加速度，国际单位是m/s2,t为时间，国际单位是s,所以at的国际单位是m/s,所以s=at是错误的，A错误；a为加速度，国际单位是m/s2,2w为动摩擦因数，无单位，g为重力加速度，国际单位是m/s,所以a=wg可能正确，B正确；F为作用力，国际单位是N,m为质量，国际单位是kg,v为速度，国际单位是m/s,R为半径，国际单位是m.1N=1kg-m/s2,所以F=mR是错误的，C错误；v为速度，国际单位是m/s,g为重力加速度，国际单位是m/s2,R为半径，国际单位是m,婀的国际单位是m/s,