《超重和失重-》导学案

1、 超重与失重导学案 课前自主预习 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”，大小测力计所受的拉力或台秤所受的压力. 2. 当物体有向的加速度时，产生超重现象，物体的重力,只是对水平 支持物的压力或对悬挂物的拉力。 3. 当物体有向的加速度时，产生失重现象（包括匀减速上升，匀加速下降）。此 时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力重力。 4. 当物体有向下的加速度且a=g时，产生现象，此时物体对水平支持物的压力或 对悬挂物的拉力o 5. （单选）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

2、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而静止不动时处于失重状态 6. （单选）一个人站在傍秤上，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，最后等于体重 B. 先大于体重，后小于体重，最后等于体重 C. 先小于体重，后等于体重 D. 先大于体重，后等于体重 图4-6-1 答案：1.等于 2.上，不变，变大 3.下，小于4.完全失重 课堂互动探究 知识点1超重与失重 新知探究 情景1：小明家住十八楼，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，电梯向下做运

3、动，加速度方向， 由牛顿第二定律可知小明此时对电梯的压力其重力，此时小明是状 态；快到底楼时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，电梯向下做运动，加速 度方向,由牛顿第二定律可知小明此时对电梯的压力其重力，此时小 明是状态0 答案：加速，竖直向下，小于，失重，减速，竖直向上，大于，超重。 情景2：蹦极是一种颇为刺激的娱乐游戏。其最惊险之处莫过于从一个很高的位置跳下.在此过程中，你会感到整个心似乎悬于空中，很不踏实。实际上，并不是心脏的位置提高了，而是自身的重心位置相对平衡位置提高，产生向下的加速度，这就是“现象二反之，若物体具有向上的加速度（可以是竖直向上，也可以是某加速度的竖直向上的分量）就

4、是现象”。 答案：失重，超重 重点归纳 1. 超、失重的定义 （1）超重：物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）大于物体所受的重力的现象，称为超重现象。 （2）失重：物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）小于物体所受的重 力的现象，称为失重现象。 等于零 5.A 6.B 图4-6-1 2. 超、失重的解释 (1)超重 小明站在加速上升的电梯里的体重计上，以小明为研究对象，受力如图所示 I 由牛顿第二定律F=ma有： F-mg=ma F=mg+ma 由牛顿第三定律知： F,=F=mg+ma 即体重计示数为 F=mg+mamg 失重 I 小明站在加速下降的电梯里的体重计上，以小明为研究对象，受力如

5、图所示由牛顿第二定律合=0,有： mg-F=ma- F=mg-ma AW 图4-6由牛顿第三定律知： F=F=mg-ma 即体重计示数为 F=mg-maT,要使下滑时绳子不断，则运动员应该（） A. 以较大的加速度加速下滑 B. 以较大的速度匀速下滑 C. 以较小的速度匀速下滑 D. 以较小的加速度减速下滑 解析：要使绳子不断，且人的体重GT,所以人一定处于失重状态，那么加速度的方向一定是向下的，所以B和C选项排除，而A答案是加速度的方向是向下的，所以A答案正确，D答案错误。 答案:A 4. （双选）质量为2kg的物体通过弹簧秤挂在升降机顶板上，升降机在竖直方向匀变速运动 时，弹簧秤的示数为1

6、6N,当升降机的速度为3m/s时开始计时，经过Is,升降机的位移可 能是(g取1?冶)() A.2mB.3mC.4mD.8m 解析：由题意可知物体处于失重状态，由丁=屹_一)可得，物体向下的加速度大小为 a=g-=2m/s2s=v()r+at2 m,即物体做向上匀减速运动或者向下匀加速运动由2 =(3xl-x2xl2)/7/=2m 可得当物体向上做减速运动时位移为2当物体向下做加速运 s=(3xl+x2xl2)/n=4/77 动时位移为2.所以正确答为AC。 答案：AC 5. 一个质量为40kg的小孩站在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻从静止开始上升，在0 到6s内体重计示数F的变化如图4-

7、6-6所示.在这段时间内电 梯上升的高度是多少(g 解析：物体0-2s内，支持力为N=440牛，合力为 F=N-mg=40N,加速度为al=F/m=lm/s2,位移为Sl=alt盈=2m 物体在2-5s内N=mg,合力F为零，做匀速直线运动,位移为S2=atlt2=6m. 物体在5-6s内，合力为F=mg-N=80牛竖直向下, a2=2m/s2,做减速运动，S3=atlt3-a2t3/2=lm 在这段时间内电梯上升的高度为H=Sl+S2+S3=9m 答案：9m 6. 如图467所示，是电梯上升的vt图线，若电梯的质量为100kg,则承受电梯的钢绳受到的拉力在。2s之间、26s之间、69s之间分

8、别为多大(g取10m/s2) 解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据v-t图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解，对电梯的受力情况分析如答图4-6-1所示: 由v-t图线可知,。2s内电梯的速度从0均匀增加到6m/s,其加速度al=(vt-v0)/t =3m/s2 由牛顿第二定律可得Fl-mg=mal 解得钢绳拉力Fl=m(g+al)=1300N (2)在26s内，电梯做匀速运动.F2=mg=1000N 在69s内，电梯作匀减速运动，v0=6m/s,vt=0,加速度 a2=(vtv0)/t=2m/s2 由牛顿第二定律可得F3-mg=ma2,解得钢绳的拉力F

9、3=m(g+a2)=800N. 点评：本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况，而电梯的运动情况则由图象给出.要学会从已知的vt图线中找出有关的己知条件. 课后巩固与提升 一单项选择题(本题共4小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求) 1. 下列几种情况中，升降机绳索拉力最大的是（） A. 以很大速度匀速上升 B. 以很小速度匀速下降 图4-6-7 C. 上升时以很大的加速度减速 D. 下降时以很大的加速度减速 解析：当重物处于超重时，升降机绳索拉力最大，所以可能的情况有加速向上或减速下降. 答案：D I. 2. 关于超重和失重，下列说法中正确的是（） A. 超重就是物体受的

10、重力增加了 B. 失重就是物体受的重力减少了 C. 完全失重就是物体一点重力都不受了 D. 不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力是不变的 解析：所谓超重或失重都是指物体的视重发生变化，而物体受到的重力保持不变，所以本题 应选D。 答案:D 3. 在升降机中要使用天平来称物体的质量，下列判断正确的是（） ） A. 不论升降机做何种运动，都可以用天平称物体的质量 B. 只有在升降机做匀速运动时才能用天平称物体的质量 C. 当升降机具有方向向下、大小为g的加速度时，不能用天平称物体的质量 D. 当升降机具有方向向上、大小为g的加速度时，不能用天平称物体的质量解析：当升降机以a=g向下加速时，物体

11、处于完全失重状态，天平无法正常使用所以C正确。当升降机以a=g向上加速时，物体与秩码同处于超重状态，当秩码的质量与物体质量相等时,对天平的压力相等所以天平仍能使用，故B、D错误。 答案：C 4. 金属小简的下部有一个小孔A,当简内盛水时，水会从小孔中流出，如果让装满水的小 简从高处自由下落，不计空气阻力，则在小筒自由下落的过程中（） A. 水继续以相同的速度从小孔中喷出 B. 水不再从小孔中喷出 C. 水将以较小的速度从小孔中喷出 D. 水将以更大的速度从小孔中喷出 解折：当小筒与水一起放下时，小筒与水都一起做自由落体运动，所以水与小简没有相对运动，水就不会从小孔中流出，所以选择B。 答案:B

12、 二.双项选择题（本题共5小题，在每小题给出的四个选项中，均有两个选项符合题目要求） 5. 升降机地板上放一个弹簧秤，盘中放一质量为m的物体，当秤的读数为时，升降机的运 动可能是（） A.加速上升B,加速下降C.减速上升D.减速下降 解析：读数小于物体的重力，即物体对弹簧称的压力小于重力，NVG可知物体处于失重状，加速度的方向竖直向下。所以物体可以处于加速下降，也可以处于减速上升，所以正确答案是：BC 答案:BC 6.把一个质量为0.5kg的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是3N,g取10m/s2, 则可知电梯的运动情况可能是() A.以4m/s2的加速度加速上升B,以4m/s2的加

13、速度减速上升 C.以4m/s2的加速度加速下降D.以4m/s2的加速度减速下降 解析：弹簧秤的示数显示出物体受到的拉力为3N,所以物体所受的合力为F合=mg-T=2N, 2 a=4m/s 且合力方向向下，所以加速度 5方向向下. 答案：BC 7. 某人站在升降机底板上的台秤上，他从台秤的示数看到自己的体重减少了20%,则由此 可以判断升降机的运动情况可能是() / A.升降机以a=0.2g匀加速上升B,升降机以a=0.2g匀减速上升 C.升降机以a=0.2g匀加速下降D.升降机以a=0.2g匀减速下降 解析：台秤示数减少20%,即示数为体重的倍此时人所受的合力为F合=,所以加速度a=, 且方向

14、向下，升降机可能的运动状态为加速下降或减速上升. 答案：BC 8. 在以加速度a匀加速上升的升降机中，有一个质量为m的人，对于此人，下列说法中正 确的是() A. 人对地球的引力为m(g+a),方向向上 B. 人对电梯的压力为m(g+a),方向向下 C. 此人所受的重力为m(g+a),方向向下 D. 此人的视重为m(g+a) 解析：人处于超重状态时，重力保持不变，而根据牛顿第二定律N-mg=ma,得N=m(g+a),方向向上，即为视重.根据牛顿第三定律可知人对电梯的压力为m(g+a),方向向下。 答案：BD 9. 原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地 板

15、上，如图4-6-8所示，现发现A突然被蝉簧拉向右方，由此可判断= 此时升降机的运动可能是（） A.加速上升B,减速上升 I角Iwwww C.加速下降D.减速下降MAaQ 解析：当升降机匀速上升时A物体对升降机的压力就等于物体A的重力，A所受到的摩擦力大小等于弹簧的拉力，只有当A对升降机的压力变小时，物体力会被拉动，所以A以够向右运。动，可知道，物体A是处于失重状态的。所以，升降机的运动情况就有，减速上升,或者加速下降，所以正确答案为BC. 答案：BC三.非选择题（根据题目要求作答） 10. 一个质量是50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤，弹簧秤 F面挂着一个质量为m=5

16、kg的物体A,当升降机向上运动时，他看到弹簧秤的示数为40N,g取10m/s2,求此时人对地板的压力 解析：以A为研究对象，对A进行受力分析如答图4.6.1所示，选向下的方向为正方向，由牛顿第二定律可行mg.FT=ma,所以 mAg-Fr5x10-40.合z2 a=?/s=2m/ A5,再以人为研究对象，他受到向下 的重力m人g和地板的支持力FN。仍选向下的方向为正方向，同样由牛顿第二定律可得方程m人g-FN=m人a 所以FN=以g一m戒=50 x(10-2)N=400N 则由牛顿第三定律可知，人对地板的压力为400N,方向竖直向下。 11. 找一条纸带，在纸带中间部位剪个小缺口，纸带的一端固定一重物，另一端用手拿住