物理人教版 (新课标)7 用牛顿定律解决问题（二）导学案

4.7用牛顿定律解决问题（三）

学习目标:

1. 知道什么是超重与失重。

2. 知道产生超重与失重的条件。

3. 了解生活实际中超重和失重现象。

4．理解超重和失重的实质。

5. 了解超重与失重在现代科学技术研究中的重要应用。

6．会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。

学习重点: 超重和失重的实质。

学习难点: 应用牛顿定律求解超重和失重问题。

主要内容:

一、超重和失重现象

 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)大于物体所受重力的情况叫超重现象。

（2）       产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。

（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—物体加速向上运动或减速向下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)小于物体所受重力的情况叫失重现象。

（2）       产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向下的加速度。

（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—物体加速向下运动或减速向上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)等于零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。

（2）       产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，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等于重力加速度即可。

问题：试在右图中分别讨论当GA>GB和GA<GB时弹簧称的示数与GA的关系。

二、注意

1．  超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态变化。只是因为由于物体在竖直方向有加速度，从而使物体的视重变大变小。

2．  物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。

3．  判断超重和失重现象的关键，是分析物体的加速度。要灵活运用整体法和隔离法，根据牛顿运动定律解决超重、失重的实际问题。

问题：1、手提弹簧秤突然上升一段距离的过程中，有无超重和失重现象

     2．人突然站立、下蹲的过程中有无、失重现象?

     3．已调平衡的天平，在竖直方向变速运动的电梯中平衡会否被破坏?

     4．容器中装有水，在水中有一只木球，用一根橡皮筋将木球系在容器底部。在失重的条件下，木球将要上浮一些还是要下沉一些?

     5．两个木块叠放在一起，竖直向上抛出以后的飞行过程中，  若不计空气阻力，它们之间是否存在相互作用的弹力?为什么?

     6．在超重、失重和完全失重的情况下，天平、杆秤、弹簧秤、水银气压计、水银温度计能否正常工作?

   7．完全失重时，能否用弹簧秤测量力的大小?

【例一】一个人在地面用尽全力可以举起80kg的重物；当他站在一个在竖直方向做匀变速运动的升降机上时，他最多能举起120kg的重物。问：该升降机可能作什么运动?

【例二】一台起重机的钢丝绳可承受1．4×104kg的拉力，现用它来吊重1．O×102kg的货物。若使货物以1．0m／s2加速度上升，钢丝绳是否会断裂?

【例三】一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动?

【例四】如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体，质量为m。当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长L，今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于(    )

A．（1+）mg    B．（1+）（m+m0）g

C．mg          D．（m+m0）g

课堂训练：

    1．升降机中站着一个人，在升降机减速上升过程中，以下说法正确的是(    )

       A．人对地板压力将增大。   B．地板对人的支持力将减小。

C．人所受的重力将会减小。 D．人所受的重力保持不变。

    2．竖直向上射出的子弹，到达最高点后又竖直落下，如果子弹所受的空气阻力与子弹的速率大小成正比，则(    )

     A．子弹刚射出时的加速度值最大。    B．子弹在最高点时的加速度值最大。

     C．子弹落地时的加速度值最小。      D．子弹在最高点时的加速度值最小。

    3．一个弹簧秤最多能挂上60千克的物体，在以5米／秒2加速下降的电梯里，则它最多能挂上_________千克物体。如果在电梯内弹簧秤最多能挂上40千克物体，此刻电梯在作__________运动，加速值为__________。(g取10米／秒2)

    4．体重500N的人站在电梯内，电梯下降时v-t图像如图所示。在下列几段时间内，人对电梯地板的压力分别为多大?(g=10m／s2)

(1)  l～2s内，N1=_______N   

(2)  5～8s内，N2=_________N

(3)  10～12s内，N3=______N

课后作业：

  l.木箱中有一个lOKg的物体，钢绳吊着木箱向上作初速度为零的匀加速直线运动，加速度是0．5g，至第3s末，钢绳突然断裂，那么，4．5s末物体对木箱的压力是(    )

      A.100N    B．0    C．150N   D．5N

  2.电梯内弹簧秤上挂有一个质量为5kg的物体，电梯在运动时，弹簧秤的示数为39．2N，

若弹簧秤示数突然变为58．8N，则可以肯定的是(    )

    A．电梯速率突然增加      B．电梯速率突然减小

    C．电梯突然改变运动方向  D．电梯加速度突然增加

    E．电梯加速度突然减少    F．电梯突然改变加速度方向

3．一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为50N，取g=lOm／s2，则人对地板的压力为(    )

      A．大于500N   B．小于500N

      C．等于500N   D．上述说法均不对

4．一个小杯子的侧壁有一小孔，杯内盛水后，水会从小孔射出。现使杯自由下落，则杯中的水(    )

A．  会比静止时射得更远些

B．会比静止时射得更近些

C．与静止时射得一样远    

D．不会射出

  5．原来作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静止在地板上，如图所示。现发现物体A突然被弹簧拉向右方。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

       C．加速下降    D．减速下降

6．质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下。若重物以加速度a下降(a<g)，则人对地面压力为(    )

A．(M+m)g-ma    B．M(g-a)-ma

        C．(M-m)g+ma    D．Mg-ma

7．某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，在一加速下降的电梯里最多能举起质量为80kg的物体，则电梯的加速度为__________，如果电梯以这个加速度匀加速上升，这个人在电梯内最多能举起质量为___________的物体(取g=lOm／s2)。

8.一物体受竖直向上拉力F作用，当拉力F1=140N时，物体向上的加速度a1为4m／s2，不计空气阻力，求：(1)物体的质量为多少?(2)物体在2s内的位移和2s末速度为多大?(3)要使物体在2s内的位移增大为原来的4倍，物体所受的竖直向上拉力F2为多少?

9.如图所示，质量为m的木块A放置在升降机中的斜面上，斜面倾角为θ，木块和升降机保持相对静止。当升降机以加速度a匀减速向下运动时，求木块A所受的支持力和摩擦力。