教科版高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律课时PPT课件

这是一份教科版高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律课时PPT课件，文件包含6牛顿运动定律的应用pptx、3牛顿第二定律pptx、1牛顿第一定律pptx、5牛顿第三定律pptx、4力学单位制pptx、7超重与失重pptx、2探究加速度与力质量的关系pptx等7份课件配套教学资源，其中PPT共221页， 欢迎下载使用。
7　超重与失重基础探究合作探究实践应用基础探究 形成概念·掌握新知知识点一　超重现象1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。2.条件:物体具有 的加速度。3.视重:若物体质量为m,具有竖直向上的加速度a,则视重为 。知识点二　失重现象1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。2.条件:物体具有 的加速度。3.视重:若物体质量为m,具有竖直向下的加速度a,则视重为T= 。4.完全失重:当物体具有竖直向下的加速度a=g时,物体对悬挂物的拉力(或情境化导学大于对支持物的压力)等于 的现象。竖直向上T=m(g+a)小于竖直向下m(g-a)零思考与自测1.思考判断×(1)处于失重状态的物体其重力变小。(　 　)(2)竖直向上运动的物体一定处于超重状态。(　 　)(3)物体减速运动时处于超重状态。(　 　)(4)物体处于完全失重状态时就不受重力了。(　 　)(5)不论物体处于超重、失重,还是完全失重状态,物体所受重力都是不变的。(　 　)(6)做自由落体运动和竖直上抛运动的物体都处于完全失重状态。(　 　)×××√√2.思维探究答案:都不一定.超重状态物体可能向下减速运动,失重状态物体可能向上减速运动。(1)超重状态物体一定向上运动吗?失重状态物体一定向下运动吗?(2)如图所示一个盛满水的瓶子底部有一小孔,静止在手中时,水会喷射而出;如果突然松手,让瓶子自由下落时,会发生什么现象?为什么?答案:瓶子和水一起下落,水不会喷射而出。每一部分水和瓶子它们做的都是自由落体运动,运动情况完全一样,所以它们之间没有挤压,均处于完全失重状态。合作探究 突破要点·提升关键要点一　对超重和失重现象的理解问题情境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?答案: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,体重计的示数先减小后增大,最后等于重力G。归纳拓展超重、失重和运动状态的关系注意:决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度,与速度无关。[例1] 某实验小组利用DIS(数字系统)观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验,在电梯天花板上固定一个力传感器,测量挂钩向下,并在挂钩上悬挂一个重为10 N的钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上显示出如图所示图像,以下根据图像分析所得结论错误的是(　 　)A.该图像显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B.从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态C.电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后静止D.电梯可能先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后静止D思路点拨:(1)拉力大于重力处于超重状态,拉力小于重力处于失重状态。(2)超重时电梯可能向上加速运动,也可能向下减速运动。(3)失重时,电梯可能向下加速运动,也可能向上减速运动。解析:题图中图像显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况。0～t1,钩码受力平衡;t1～t2,拉力小于10 N,钩码处于失重状态;t2～t3,钩码受力平衡;t3～t4,拉力大于10 N,钩码处于超重状态。由以上分析可知,D项错误。学习笔记关于超重、失重现象应注意的几个问题(1)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、方向不都随运动状态变化。只是因为由于物体在竖直方向有加速度,从而使物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)超过或小于物体实际的重力。(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)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会消失,比如物体对桌面无压力、浸在水中的物体不受浮力、液体对容器壁没有压强等。靠重力才能使用的仪器也不能再使用,如天平、液体气压计等.[针对训练1] “蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长度位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置。人在从P点下落到最低点c点的过程中(　 )A.人在a点时速度最大B.人在ab段做加速度增大的加速运动,处于失重状态C.在bc段绳的拉力大于人的重力,人处于超重状态D.在c点,人的速度为零,处于平衡状态C解析:从a点到b点前,人的重力大于弹力,则加速度方向向下,人做加速度逐渐减小的加速运动,处于失重状态,故B错误;当到达b位置时,重力和弹力相等,速度最大,故A错误;从b到c,重力小于弹力,加速度方向向上,人向下做减速运动,处于超重状态,故C正确;c点速度为零,加速度不为零,不是平衡状态,故D错误。要点二　用牛顿运动定律解决超重和失重问题问题情境找一条纸带,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,小心提起重物,这时纸带没有断;然后向上加速提起重物,纸带就断了;或者提着重物加速向下运动后突然停住,纸带也会断裂。做一做,观察现象并说明出现这种现象的原因是什么。答案:当重物以加速度a向上运动时,重物受重力G和纸带的拉力F的作用,由牛顿第二定律知F-mg=ma,所以F=m(g+a)。这时拉力大于重物所受的重力。当拉力达到纸带最大承受力时,纸带就断裂了;同理,当提着重物加速向下运动后突然停住,重物向下减速运动,通过计算可以得出这时纸带的拉力F=m(g+a′),大于重物所受的重力,超过纸带最大承受力时,纸带也会断裂。归纳拓展1.平衡、超重、失重、完全失重的比较2.有关超重、失重问题的分析方法求解此类问题的关键是确定物体加速度的大小和方向。首先应根据加速度方向判断物体处于超重状态还是失重状态,然后选加速度方向为正方向,分析物体的受力情况,利用牛顿第二定律进行求解。[例2] (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50 kg,若电梯在竖直方向运动过程中,他看到体重计的示数为45 kg时。下列说法中正确的是(g取10 cm/s2)(　 　)A.电梯可能在加速上升,加速度大小为9 m/s2B.电梯可能在加速下降,加速度大小为1 m/s2C.电梯可能在减速上升,加速度大小为1 m/s2D.电梯可能在减速下降,加速度大小为9 m/s2思路点拨:小明的体重有50 kg,而他看到体重计的示数为45 kg,可知他处于失重状态,则电梯有向下的加速度,由此来分析各个选项。BC学习笔记当物体运动的加速度不在竖直方向时,可以将加速度沿水平方向和竖直方向正交分解。(1)当物体有竖直向上的加速度分量ay时,物体即处于超重状态,且物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)超过物体实际重力的值为may。(2)当物体有竖直向下的加速度分量ay时,物体即处于失重状态,且物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)少于物体实际重力的值为may。[针对训练2] 质量为60 kg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5 m/s2,则体重计的示数应为(g取10 m/s2)(　 　)A.60 kg B.90 kgC.65 kg D.30 kgB实践应用 拓展延伸·凝练素养模型·方法·结论·拓展判断超重和失重现象的三种方法1.从受力的角度判断:当物体受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时处于失重状态;等于零时处于完全失重状态。2.从加速度的角度判断:当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。3.从运动的角度判断:当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。[示例] 如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间。由图线可知,该同学的体重约为650 N,除此以外,还可以得到以下信息(　 　)A.1 s时人处在下蹲的最低点B.2 s时人处于下蹲静止状态C.该同学做了2次下蹲—起立的动作D.下蹲过程中人始终处于失重状态B解析:人在下蹲的过程中,先加速向下运动,加速度方向向下,到达一个最大速度后再减速下降,加速度方向向上,故下蹲过程中人先失重后超重,选项D错误;在1 s时人的失重程度最大,即向下的加速度最大,故此时人并没有静止,它不是下蹲的最低点,选项A错误;2 s时人经历了失重和超重两个过程,故此时处于下蹲静止状态,选项B正确;该同学在前2 s是下蹲过程,后2 s是起立的过程,所以共做了1次下蹲—起立的动作,选项C错误。科学·技术·社会·环境折磨宇航员的超重和失重宇航员在飞船起飞和返回地面时,处于超重状态,特别是在升空时,超重可达重力的9倍,超重使人不适,起初会感到头晕、呕吐,超重达到重力的3倍时感到呼吸困难;超重达到重力的4倍时,颈骨已不能支持头颅,有折断的危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势,以增强对超重的耐受能力。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。在完全失重状态下,平常由重力所产生的一切物理现象都会消失,液体对器壁无压强、浸在水中的物体不受浮力、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,等等。[示例] 在太空站完全失重的环境中,下列仪器能继续使用的是(　 　)A.水银气压计 B.体重计C.打点计时器 D.天平C解析:在太空站完全失重的环境中,一切和重力有关的仪器都不能使用,故水银气压计、体重计和天平都不能使用;而打点计时器的使用与重力无关,可继续使用,选项C正确。课堂小结·思维导图点击进入 课时作业·巩固提升点击进入 检测试题