4.6 超重和失重(课件)2024-2025学年高中物理同步备课必修第一册

人教版（2019）授课人：2024-2025学年高中物理同步备课必修第一册4.6超重和失重第四章运动和力的关系04典例分析单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。03完全失重单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。02超重和失重单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。01重力的测量单击此处添加文本具体内容，简明扼要的阐述您的观点。目录contentsCONTENT导入新课站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？重力的测量LOREMIPSUMDOLOR011.先测物体的重力加速度g2.用天平测物体的质量3.由牛顿第二定律求重力G=mg测量方法一：

将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。这是测量重力最常用的方法。测量方法二：静止（或匀速）时，压力与支持力是作用力与反作用力，支持力与重力是平衡力。支持力FN压力FN′想一想：体重计的读数与物体重力为什么相等？支持力FN重力G读数反映压力读数压力支持力重力G人站在体重计上不是静止的，向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？想一想超重和失重LOREMIPSUMDOLOR02GF1视重:测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。例如人站在体重计上时，体重计的示数称为视重。（是可变的）依据：牛顿第三定律实重:物体实际的重力大小。（是不变的）结论:静止或匀速状态下，视重=实重。什么情况下视重与视重不相等呢？如图所示，选取人为研究对象。人体受到重力mg和体重计对人的支持力FN，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。设竖直向下方向为坐标轴正方向。人加速向下运动的过程中(如图)，根据牛顿第二定律，有即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。mg－FN=maFN=m（g－a）<mg失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。举例：人减速向下运动的过程中加速度方向与运动方向相反，有此时，体重计的示数（视重）大于人受到的（实重）重力。mg－FN=－maFN=m（g+a）>mg也可以设加速度大小为a，则FN－mg=maFN=m（g+a）>mg超重：物体对支持物的压力对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。特征：物体加速度向上，视重变大，实重不变。举例：1.超重与失重现象仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变。超重与失重的本质：2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即“实重”并没有变化。a方向向上

——超重加速上升减速下降a方向向下——失重加速下降减速上升想一想：以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？类型v方向a方向现象加速上升减速上升加速下降减速下降向上向上向下向下向上向下向下向上超重失重超重失重

人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。

人站在体重计上，既不下蹲也不站起，体重计的示数一定不变吗？思考与讨论

在电梯里放一台体重计，

人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数的变化。做一做：【例题】设人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。解：对人进行受力分析，根据牛顿第二定律，有FN－mg=ma故：FN=m(g+a)=60×(9.8+0.25)N=603N由牛顿第三定律得：FN′=-FN=-603N人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。vaFNmg当升降机以加速度

a=g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？FN=m(g–a)即：FN=0由mg–FN=ma得想一想完全失重物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力完全失重LOREMIPSUMDOLOR01由FN=m(g–a)得：FN=0

完全失重：当加速度a=g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零，这就是“完全失重”现象。F合=mg-FN=ma当物体以加速度a=g加速下降或减速上升时：可以举一些生活中的例子吗？解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。想一想：装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？应用：天空之塔超失重体验火箭发射时向上的加速度很大，火箭底部所承受的压力要比静止时大得多。航天器内的物将处于完全失重状态。完全失重时，物体将飘浮在空中，液滴呈球形利用完全失重制造理想的滚珠0注意：在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物体的重力无法用天平测量物体的质量但仍能测量拉力或压力的大小.

航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天将处于完全失重状态。完全失重时，物体将飘器内的物浮在空中，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮，走路时稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”……

超重和失重现象在实际中还有许多，请你通过读书、上网、请教专业人员等多种途径进一步学习和了解。太空中的失重环境

人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失重状态。物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……空间站中的宇航员（1）自由落体运动定义GF合

=G=mg（2）自由落体加速度物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。V0=0从动力学看自由落体运动（1）竖直上抛运动定义

物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。（2）竖直上抛运动加速度F合

=G=mg方向竖直向下GV0从动力学看竖直上抛运动（3）竖直上抛运动研究方法以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为-g的匀减速直线运动。（4）竖直上抛运动规律公式课堂小结重力测量超重失重完全失重公式法：G＝mg平衡条件：F＝mg视重>实重加速度a向上视重<实重加速度a向下视重为零条件：a=g典例分析LOREMIPSUMDOLOR02『判一判』(1)物体向上运动时一定处于超重状态。(

)(2)物体减速向下运动时处于失重状态。(

)(3)物体处于失重状态时重力减小了。(

)(4)超重就是物体的重力变大的现象。(

)(5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。(

)(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。(

)学习检测×

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√

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【例题】(多选)小明站在电梯内的体重计上，电梯静止时体重计示数为50kg，若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为45kg时，取重力加速度g＝10m/s2.下面说法中正确的是(

)A.电梯可能在加速上升，加速度大小为9m/s2B.电梯可能在加速下降，加速度大小为1m/s2C.电梯可能在减速上升，加速度大小为1m/s2D.电梯可能在减速下降，加速度大小为9m/s2解析：BC

【例题】如图甲所示，老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超、失重实验，并截取了电脑显示器上所显示F－t图像的其中一段，如图乙所示，则(

)A.t0阶段重物一定处于静止状态B.t1到t2阶段重物先向上加速后向下减速C.t2阶段重物处于超重状态D.t3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态解析：Dt0阶段和t3阶段，拉力等于重力，重物可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，A错误，D正确；t1阶段拉力大于重力，重物处于超重状态，加速度一定向上，重物向上做加速运动或向下做减速运动，t2阶段拉力小于重力，加速度向下，向下加速或向上减速，B错误；t2阶段拉力小于重力，重物处于失重状态，C错误．【例题】2022年3月23日，在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内，航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”被抛出后近似做匀速直线运动，不计空气阻力。则刚抛出后（  ）A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力为零C．“冰墩墩”处于完全失重状态 D．该运动过程可以用来验证牛顿第一定C【例题】如图甲所示，质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，由图像可知（）A．t=0.5s时，他的加速度为3m/s2B．t=0.4s时，他处于超重状态C．t=1.5s时，他处于超重状态D．t=1.1s时，他受到单杠的作用力的大小是620NB【例题】某同学利用体重计研究超重与失重现象．在一次实验中，她先蹲在体重计上，在她由稳定的蹲姿变化到稳定站姿的过程中，下列说法正确的是(

)A.该同学处于超重状态 B.该同学处于失重状态C.体重计示数先减小后增大 D.体重计示数先增大后减小解：人从下蹲状态站起来的过程中，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；故体重计示数先增大后减小，故D正确，A、B、C错误．D【例题】质量为60kg的人在电梯里站在体重计上与电梯一起匀加速上升，电梯的加速度为5m/s2，则体重计的读数应为(g＝10m/s2)(

)A.60kg B.90kgC.65kg D.30kg

B【典例】(多选)炎热的夏季，有一种网红水上娱乐项目“水上飞人”十分火爆，其原理是借助脚下的喷水装置产生向上的反冲动力，让人腾空而起或平衡或变速运动，下列说法正确的是（）A．水对装置向上的反冲动力大于装置对水向下的压力B．人悬空静止时，既不是超重现象，也不是失重现象C．整体向上减速运动是超重现象D．人悬空静止时，水的反冲动力等于人与装置的重力BD【典例】小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是（）A．a点对应时刻，小