超重和失重+导学案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.6超重和失重【学习目标】1.能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。2.通过实验，认识超重和失重现象，能通过牛顿运动定律对它们进行定量分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。【学习重难点】重点超重和失重的实质。在超重和失重中对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算。难点利用牛顿第二定律解决超重、失重问题。【预习新知】（一）重力的测量方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律得：G＝mg.方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量．将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态，这时测力计的示数反映了物体所受力的重力大小．（二）超重和失重1．超重现象（1）定义（力学特征）：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的情况叫超重现象。（2）产生原因（运动学特征）：物体具有竖直______的加速度。（3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体______运动或_____运动都会发生超重现象。2．失重现象（1）定义（力学特征）：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____物体所受重力的情况叫失重现象。（2）产生原因（运动学特征）：物体具有竖直_____的加速度。（3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向下—物体_______运动或______运动都会发生失重现象。3.完全失重现象—失重的特殊情况（1）定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。（2）产生原因：物体竖直____的加速度就是重力加速度，即只受______作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。（3）是否发生完全失重现象与运动（速度）方向无关，只要物体竖直向下的加速度______重力加速度即可。【重难探究】【典例一】如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯做匀速运动时，弹簧秤的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取）()A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为解析：电梯匀速运动时，弹簧秤的示数为10N，可知重物的重力等于10N，质量为1kg，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6N，可知电梯处于失重状态，加速度向下，对重物受力分析，根据牛顿第二定律有，解得，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上减速运动，故B、C正确，A、D错误.答案：BC【典例二】某人在以加速度匀加速下降的升降机中最多能举起的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大？(g取)解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“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，且物体的加速度与升降机相同．当升降机以加速度匀加速下降时，对物体有：得：设人在地面上最多可举起质量为的物体则设升降机匀加速上升的加速度为，对物体有：所以升降机匀加速上升的加速度为.答案：60kg；【巩固训练】1.如图所示的四幅图中的行为可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的有()A.如图甲，用台秤称量重物的质B.如图乙，用水杯喝水C.如图丙，用沉淀法将水与沙子分离D.如图丁，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动2.如图所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的图象，则()A.物体在0~2s处于失重状态B.物体在2~8s处于超重状态C.物体在8~10s处于失重状态D.由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态参考答案1.答案：D解析：A.重物处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤测量重物的质量，选项A错误；B.水杯中的水处于完全失重状态，不会因重力而流入嘴中，选项B错误；C.沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分离，选项C错误；D.小球处于完全失重状态，给小球一个很小的初速度，小球能在拉力作用下在竖直面内做圆周运动，选项D正确。故选D。2.答案：C解