第6节　超重和失重 课件

物理第四章运动和力的关系第6节超重和失重[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．(重点)2．能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象．01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标知识点1重力的测量1．一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用______测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝mg.2．另一种方法是，利用力的____________对重力进行测量．天平平衡条件知识点2超重和失重1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有____________的加速度．大于竖直向上2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有____________的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____________的状态．(2)产生条件：a＝g，方向____________．小于竖直向下等于零竖直向下[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)物体处于完全失重状态时就不受重力了．(

)(5)不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是不变的．(

)(6)超重和失重可根据物体的加速度方向判定．(

)×√×××√[想一想](1)物体向上运动就超重，物体向下运动就失重，这种说法对吗？为什么？(2)人站在力传感器上完成下蹲动作．观察计算机采集的图线．图甲呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况．很明显，图线直观地描绘了人在下蹲过程中力传感器的示数先变小，后变大，再变小，最后保持某一数值不变的全过程．如图乙，图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况．请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况．提示：(1)这种说法不对．①物体的超重、失重与物体的运动方向无关，取决于加速度方向．②加速度向上超重，如向上加速或向下减速；加速度向下失重，如加速下降或减速上升．(2)①人在下蹲过程中，力传感器示数先变小，后变大，再变小的过程，是因为人下蹲先加速向下，失重，再减速向下，超重，当静止时，F＝mg；②人在站起过程中，必然经历先加速向上，再减速向上，最后静止的过程．在这个过程中人先超重，再失重，最后受力平衡，故人对传感器的压力先增大，再减小，最后保持不变；③说明：人对支持面压力的变化，不是取决于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向．1．(对超重和失重的理解)关于超重和失重，下列说法中正确的是(

)A．超重时物体的加速度大于零B．失重时物体的加速度小于零C．完全失重时物体的加速度等于零D．无论超重还是失重，物体的加速度肯定不为零解析：根据超重和失重的运动特征，以及加速度方向(正、负)的物理意义知A、B、C错误，D正确．√2．(超重与失重状态的判断)一运动员跳高时的精彩瞬间如图所示，下列说法正确的是(

)A．运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力B．运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态C．运动员在最高点处于平衡状态D．运动员在下降过程中处于超重状态√解析：运动员起跳时加速上升，则地面对他的支持力大于他所受的重力，A错误；运动员起跳以后在上升过程中加速度向下，处于失重状态，B正确；运动员在最高点受重力作用，不是处于平衡状态，C错误；运动员在下降过程中加速度向下，处于完全失重状态，D错误．3．(超重与失重状态的判断)(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙，根据图像分析得出的结论中正确的是(

)A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层√√解析：从F－t图像可以看出，0～t1，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速直线运动状态；t1～t2，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，电梯可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，电梯可能静止或做匀速直线运动；t3～t4，F<mg，电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态，电梯可能加速向下或减速向上运动．综上分析可知，B、C正确．4．(超重与失重的综合分析)(多选)质量为50kg的某同学站在升降机中的磅秤上，某时刻该同学发现，磅秤的示数为40kg，则在该时刻升降机可能是下列哪种方式运动(

)A．加速下降B．加速上升C．减速上升D．减速下降√√解析：质量为50kg，这是人的真实质量，发现磅秤的示数是40kg，说明人是处于失重状态，所以应该有向下的加速度，那么此时的运动可能是向下加速运动，也可能是向上减速运动，所以A、C正确，B、D错误．探究一对超重、失重现象的理解【情景导入】人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重．人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？提示：体重计的示数先减小后增大，再减小到重力G.因为人在下蹲的过程中，重心下移，即向下做先加速后减速的运动，加速度的方向先向下后向上，所以人先处于失重状态再处于超重状态，最后处于平衡状态，故体重计的示数先减小后增大，再减小到重力G.1．视重当将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的拉力或台秤所受的压力．2．超重、失重的分析[特别提醒]

在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失．例如：液体的压强、浮力将为零；水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等．【例1】(多选)游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉．下列描述正确的是(

)A．当升降机加速上升时，游客处于失重状态B．当升降机减速下降时，游客处于超重状态C．当升降机减速上升时，游客处于失重状态D．当升降机加速下降时，游客处于超重状态√√[解析]

当升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，由牛顿第二定律可得N－mg＝ma，N＝mg＋ma>mg，乘客处于超重状态，A错误，B正确；当升降机加速下降或减速上升时，加速度方向向下，由牛顿第二定律可得mg－N＝ma，N＝mg－ma<mg，乘客处于失重状态，C正确，D错误．[针对训练1]在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如图所示，其中处于超重状态的过程是(

)√解析：静止站立处于平衡状态，A错误；加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；离地上升处于完全失重状态，D错误．探究二超重、失重的综合分析与计算

解决超重、失重现象中计算问题的基本方法(1)明确研究对象，进行受力分析．(2)判断加速度的方向，并建立合理的坐标轴．(3)应用牛顿第二定律列出方程．(4)代入数据求解，需讨论的进行讨论．【例2】质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4m/s2的加速度匀加速上升；(3)升降机以3m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降．[解析]

以人为研究对象受力分析如图所示．(1)匀速上升时a＝0，所以N－mg＝0N＝mg＝600N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝600N.(2)匀加速上升，a方向向上，取向上为正方向则N－mg＝maN＝m(g＋a)＝60×(10＋4)N＝840N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝840N.(3)匀减速上升和匀加速下降，a的方向都是向下的，取向下为正方向，则mg－N＝maN＝m(g－a)＝60×(10－3)N＝420N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝420N.[答案]

(1)600N

(2)840N

(3)420N[针对训练2]