物理必修 第一册7 超重与失重公开课ppt课件

这是一份物理必修 第一册7 超重与失重公开课ppt课件，文件包含第四章7超重与失重pptx、第四章7超重与失重专练docx、第四章7超重与失重教师版docx、第四章7超重与失重学习笔记docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共55页， 欢迎下载使用。
1.知道什么是超重和失重现象。2.知道什么是视重。3.会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题。
1.超重(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)产生条件：物体具有 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。2.失重(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)产生条件：物体具有 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。
3.完全失重(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 的现象。(2)产生条件：a＝g，方向 。4.视重与实重(1)视重：物体在 方向做加速运动时，物体对悬挂物的 (弹簧测力计的示数T)或对支持物的 (台秤示数N)，通常我们称它(T或N)为视重。(2)实重：重力是由于地球作用于物体而产生的，始终存在，大小也____受运动状态改变影响，我们通常称它为实重。
1.判断下列说法的正误。(1)超重就是物体受到的重力增加了。(　　)(2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了。(　　)(3)物体处于超重状态时，物体一定在上升。(　　)(4)物体处于失重状态时，物体可能在上升。(　　)
2.质量为50 kg的人站在电梯内的水平地板上，当电梯以大小为0.5 m/s2的加速度匀减速上升时，人对电梯地板的压力大小为______ N(g取10 m/s2)。
一、超重、失重和完全失重
答案　电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。
如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？
答案　减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。
(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？
1.对视重的理解当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，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。当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了。
2021年9月17日，搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态B.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力C.在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消 失了D.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态
火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，B错误；宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项D错误。
(2022·枣庄三中高一月考)某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是A.在0～20 s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态B.在0～5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态C.在5～10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底 板的压力等于他所受的重力D.在10～20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态
在v－t图像中，图像的斜率表示加速度，0～5 s内斜率为正，故加速度为正，方向竖直向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；
在5～10 s内，电梯匀速运动，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于平衡状态；10～20 s内，斜率为负，加速度竖直向下，速度为正，即电梯向上做减速运动，该同学处于失重状态，D正确。
如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A选项正确。
判断超重、失重状态的方法1.从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态，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g时处于完全失重状态。
3.注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。4.完全失重状态的说明：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用(如天平、液体压强计等)。完全失重时重力本身并没有变化。
(2022·阜新市第二高级中学高一阶段练习)升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体(g＝10 m/s2)，则：(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？
二、超重、失重的有关计算
当升降机匀速上升时，根据N＝mg＝200 N，根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为200 N。
(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？
答案　超重　220 N
当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律有N′－mg＝ma1，解得N′＝220 N，由牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为220 N。
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？
答案　失重　100 N
当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律mg－N″＝ma2解得N″＝100 N，由牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为100 N。
(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？
当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物体对台秤的压力为0。
1.若加速度方向向上(或斜向上)，物体处于超重状态；若加速度方向向下(或斜向下)，物体处于失重状态。2.若系统中某一部分有向上或向下的加速度，则系统整体也处于超重或失重状态。
三、超重、失重的综合应用
如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有(重力加速度为g)A.地面对斜面体的支持力大于(M＋m)gB.地面对斜面体的支持力等于(M＋m)gC.地面对斜面体的支持力小于(M＋m)gD.由于不知a的具体数值，无法计算地面对斜面体的支持力的大小
对M和m组成的系统，当m具有向下的加速度而M保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的支持力小于系统的重力。
考点一　超重、失重和完全失重1.下列关于超重和失重的说法正确的是A.物体处于超重状态时，其重力增加了B.物体处于完全失重状态时，其重力为零C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增大或减 小了D.物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有发生变化
2.(多选)(2022·灵璧一中期中)下列有关超重与失重的说法正确的是A.体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内处于超重状态D.不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变
体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时单杠对运动员的拉力等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下降过程中都有方向竖直向下的加速度，都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内地面对运动员和杠铃的支持力等于运动员和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D正确。
3.(2022·济宁市期末)如图所示，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，下列说法正确的是A.一直处于超重状态B.一直处于失重状态C.先处于超重状态，后处于失重状态D.先处于失重状态，后处于超重状态
运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，加速度一直向下，故运动员一直处于失重状态，B正确。
4.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零B.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力C.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力D.在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，D错误。
5.(2022·长安一中高一期末)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，当电梯在竖直方向运行时，电梯内乘客发现弹簧的伸长量比电梯原来静止时变大了，这一现象表明A.电梯一定处于加速上升阶段B.电梯的速度方向一定向下C.乘客一定处在超重状态D.电梯的加速度方向可能向下
6.如图所示，小芳蹲在体重计上处于静止状态，随后站立起来，下列F－t图像能反映小芳站立过程体重计示数随时间变化的是
小芳站立过程先向上加速，加速度向上，再向上减速，加速度向下，所以应先超重再失重，故D正确。
考点二　超重、失重的有关计算7.(多选)如图，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)A.由图甲可知电梯此时处于静止或匀速 运动状态B.由图乙可知小明此时一定处于超重状态C.由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态D.由图乙可知电梯此时的加速度大小约为0.7 m/s2
由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A正确；
由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B正确，C错误；由题图乙知，此时小明受到的支持力大小为N＝590 N，则加速度大小为a＝ ≈0.7 m/s2，D正确。
8.某人在地面上最多能举起60 kg的重物，要使此人在升降机中最多能举起100 kg的重物，已知重力加速度g取10 m/s2，则下列说法可能正确的是A.升降机正加速上升，加速度大小为4 m/s2B.升降机正加速下降，加速度大小为4 m/s2C.升降机正减速下降，加速度大小为4 m/s2D.升降机正减速上升，加速度大小为6 m/s2
9.如图所示，在某次无人机竖直送货实验中，无人机的质量M＝1.5 kg，货物的质量m＝1 kg，无人机与货物间通过轻绳相连。无人机以恒定动力F＝30 N使货物从地面开始加速上升，不计空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2。则A.货物加速上升时货物处于失重状态B.货物加速上升时的加速度a＝20 m/s2C.货物加速上升时轻绳上的拉力T＝10 ND.货物加速上升时轻绳上的拉力T＝12 N
10.某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是A.人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动B.人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态C.人和踏板由C到A的过程中，人先超重后失重D.人在C点具有最大速度
在B点，重力等于弹力，在C点速度为零，弹力大于重力，所以从C到B过程中合力向上，做加速运动，但是由于从C到B过程中踏板的形变量在减小，弹力在减小，所以合力在减小，故做加速度减小的加速运动，加速度向上，处于超重状态，从B到A过程中重力大于弹力，所以合力向下，加速度向下，速度向上，所以做减速运动，处于失重状态，故C正确。
11.(多选)某人在地面上用体重计称得其体重为490 N。现将体重计移至电梯内称重，t0至t3时间段内，体重计的示数如图所示，取电梯向上运动的方向为正，则电梯运行的v－t图像可能是下图中的
从题图中可以看出，t0～t1时间内，人的视重小于其重力，具有向下的加速度；t1～t2时间内，视重正好等于其重力，处于平衡状态；t2～t3时间内，视重大于其重力，具有向上的加速度，根据题中
所设的正方向可知，电梯运行的v－t图像可能是A、D。
12.(多选)某地一观光塔总高度达600 m，游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示。则下列说法正确的是A.t＝4.5 s时，电梯处于超重状态B.5～55 s时间内，绳索拉力最小C.t＝59.5 s时，电梯处于超重状态D.t＝60 s时，电梯速度恰好为0
13.(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是A.在0～2 s内，小明处于超重状态B.在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s2C.在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 ND.在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m
由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力为F1＝450 N，由牛顿第二定律有mg－F1＝ma1，解得a1＝1 m/s2，加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态，故A错误，B正确；
设在10～11 s内小明的加速度为a3，时间为t3＝1 s,0～2 s的时间为t1＝2 s，则a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s2，由牛顿第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝600 N，故C正确；
14.(2022·天津一中高一期末)“蹦极”是一种能获得强烈失重、超重感觉的非常“刺激”的惊险娱乐项目。人处在离沟底水面上方二十多层楼的高处(或悬崖上)，用橡皮弹性绳拴住身体，让人头下脚上自由下落，落到一定位置时弹性绳绷紧。设人体立即做匀减速运动，到接近水面时刚好减速为零，然后再反弹。已知某“勇敢者”头戴重为45 N的安全帽，开始下落时的高度为75 m，设计的系统使人落到离水面30 m时，弹性绳才绷紧。不计空气阻力，则：(取g＝10 m/s2)(1)当他落到离水面50 m位置时戴着的安全帽对人的头顶的弹力为多少？
人在离水面50 m位置时，做自由落体运动，处于完全失重状态，对安全帽，mg－F＝ma，对整体，a＝g所以F＝0，由牛顿第三定律可知，安全帽对人头顶的弹力为0。
(2)当他落到离水面20 m的位置时，则其颈部要用多大的力才能拉住安全帽？