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鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重优质ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重优质ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了必备知识，自我检测，竖直向上，竖直向下，重力加速度，完全失重，问题一，问题二，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
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.产生条件:物体具有 的加速度。 3.运动类型:超重物体做向上的 运动或向下的 运动。
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.产生条件:物体具有 的加速度。 3.运动类型:失重物体做向上的 运动或向下的 运动。 4.完全失重(1)定义:物体对悬挂物的 (或对支持物的 )等于零的状态。 (2)产生条件:物体竖直向下的加速度等于 。 (3)物体做自由落体运动时,处于 状态。
1.正误辨析(1)物体向上运动时处于超重状态。 ( )(2)物体处于完全失重状态时就是不受重力了。( )(3)物体处于失重状态的原因是物体的重力减小了。 ( )(4)小球沿光滑斜面下滑的过程中处于失重状态。 ( )
答案与解析: (1)× 物体向上运动时,加速度方向可能竖直向下或向上,因此可能处于失重或超重状态。(2)× 无论是物体处于失重还是超重状态,物体所受的重力都没有变化。(3)× 物体处于失重状态的原因是有向下的加速度,对竖直悬挂物的拉力或者对水平支持物的压力减小。(4)√ 小球沿光滑斜面下滑过程中在竖直方向上有向下的加速度,处于失重状态。
2.关于超重和失重,下列说法正确的是( )A.物体处于超重状态时,其重力增大了B.物体处于失重状态时,其重力减小了C.物体处于完全失重时,其重力为零D.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
答案:D解析:当物体有竖直向上的加速度时,对竖直悬挂物的拉力或水平支持物的压力大于重力,处于超重状态;当物体有竖直向下的加速度时,对竖直悬挂物的拉力或水平支持物的压力小于重力,处于失重状态;当重力完全用来产生加速度时处于完全失重状态,物体受到的重力是不变的,选D。
对超重和失重现象的理解情境探究用手提住弹簧测力计,做如下动作:(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(3)若将弹簧测力计和物体一起释放,观察弹簧测力计的示数如何变化?
要点提示:(1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。
知识点拨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
3.对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小。(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向。(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完全消失,比如物体对桌面无压力,单摆停止摆动,浸在水中的物体不受浮力等。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。
实例引导例1质量为60 kg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(示数为力的大小)的示数是多少?处于什么状态?(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升。(2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升。(3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。
解析:人站在升降机中的体重计上,受力情况如图所示。
(1)当升降机匀速上升时,由牛顿第二定律得F合=FN-G=0,所以人受到的支持力FN=G=mg=600 N。根据牛顿第三定律得人对体重计的压力就等于体重计的示数,即600 N,处于平衡状态。(2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时,由牛顿第二定律得FN-G=ma,FN=ma+G=m(g+a)=780 N。由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为780 N,大于人的重力,人处于超重状态。
(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时,由牛顿第二定律得G-FN=ma,FN=G-ma=m(g-a)=360 N,由牛顿第三定律得此时体重计的示数为360 N,小于人的重力600 N,人处于失重状态。
答案:(1)600 N 平衡状态 (2)780 N 超重状态 (3)360 N 失重状态
规律方法 判断超重、失重状态的方法物体究竟处于超重状态还是失重状态,可用三个方法判断:(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,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(包括斜向上)时处于超重状态;具有向下的加速度(包括斜向下)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)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。
变式训练在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法正确的是( )
A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动
答案:D 解析:体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力,并不是重力变小,故A错误;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力,大小相等,故B错误;电梯做向上的减速运动也会是失重状态,示数小于其体重,故C错误;以人为研究对象,mg-FN=ma求得
超重、失重与图像的综合问题情境探究情境质量为m=40 kg的小明同学站在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,他记录了0到6 s 内体重计示数F的变化情况如图所示。探究根据记录,你能分析出电梯的运动情况吗?
要点提示:0~2 s内,体重计示数F>G,人所受合力方向向上,根据牛顿第二定律可知,电梯的加速度方向向上,电梯向上做加速运动;2~5 s内,体重计示数F=G,人所受合力为0,电梯向上做匀速运动;5~6 s内,体重计示数F
答案:AD解析:根据体重计的示数判断出人处于超重还是失重状态,再分析可能的运动状态。由G-t图像知:t0~t1时间内,体重计示数小于体重,人处于失重状态,电梯和人具有向下的加速度;t1~t2时间内体重计示数等于体重,电梯和人匀速或静止;t2~t3时间内,体重计示数大于体重,人处于超重状态,电梯和人具有向上的加速度,因此电梯运动情况可能是:t0~t3时间内先加速下降,再匀速下降,最后减速下降,选项A正确;也可能是:先减速上升,再静止,最后加速上升,选项D正确。
规律方法 通过拉力或支持力F-t图像分析超、失重现象的思路:(1)通过图像,确定不同阶段物体处于超重还是失重状态,判断出加速度的方向。(2)对不同阶段构建匀变速直线运动或匀速运动模型,利用牛顿第二定律或运动学公式分析求解。
1.下列说法正确的是( )A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处于失重状态
答案:B解析:超重和失重时物体必须都有加速度,当加速度方向向上时,物体处于超重状态;加速度方向向下时,处于失重状态。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动、举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内以及游泳运动员仰卧在水面上静止不动时都是处于平衡状态,选项A、C、D错误、B正确。
2.如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况中,体重计的示数最大的是( )A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s2
答案:B解析:当电梯匀减速上升或匀加速下降时,电梯处于失重状态,设人受到体重计的支持力为FN,体重计示数大小即为人对体重计的压力FN'。由牛顿运动定律可得mg-FN=ma,FN=FN'=m(g-a);当电梯匀加速上升或匀减速下降时,电梯处于超重状态,设人受到体重计的支持力为FN1,人对体重计的压力FN1'。由牛顿运动定律可得FN1-mg=ma,FN1=FN1'=m(g+a)。代入具体数据可得B正确。
3.(多选)某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一个弹簧测力计,使其测量挂钩向下,并在钩上悬挂一个重为10 N的钩码。弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出,如图所示。则下列分析正确的是( )
A.从t1到t2,钩码处于失重状态B.从t3到t4,钩码处于超重状态C.电梯可能开始在1楼,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在3楼D.电梯可能开始在3楼,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在1楼
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.产生条件:物体具有 的加速度。 3.运动类型:超重物体做向上的 运动或向下的 运动。
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.产生条件:物体具有 的加速度。 3.运动类型:失重物体做向上的 运动或向下的 运动。 4.完全失重(1)定义:物体对悬挂物的 (或对支持物的 )等于零的状态。 (2)产生条件:物体竖直向下的加速度等于 。 (3)物体做自由落体运动时,处于 状态。
1.正误辨析(1)物体向上运动时处于超重状态。 ( )(2)物体处于完全失重状态时就是不受重力了。( )(3)物体处于失重状态的原因是物体的重力减小了。 ( )(4)小球沿光滑斜面下滑的过程中处于失重状态。 ( )
答案与解析: (1)× 物体向上运动时,加速度方向可能竖直向下或向上,因此可能处于失重或超重状态。(2)× 无论是物体处于失重还是超重状态,物体所受的重力都没有变化。(3)× 物体处于失重状态的原因是有向下的加速度,对竖直悬挂物的拉力或者对水平支持物的压力减小。(4)√ 小球沿光滑斜面下滑过程中在竖直方向上有向下的加速度,处于失重状态。
2.关于超重和失重,下列说法正确的是( )A.物体处于超重状态时,其重力增大了B.物体处于失重状态时,其重力减小了C.物体处于完全失重时,其重力为零D.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
答案:D解析:当物体有竖直向上的加速度时,对竖直悬挂物的拉力或水平支持物的压力大于重力,处于超重状态;当物体有竖直向下的加速度时,对竖直悬挂物的拉力或水平支持物的压力小于重力,处于失重状态;当重力完全用来产生加速度时处于完全失重状态,物体受到的重力是不变的,选D。
对超重和失重现象的理解情境探究用手提住弹簧测力计,做如下动作:(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(3)若将弹簧测力计和物体一起释放,观察弹簧测力计的示数如何变化?
要点提示:(1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。
知识点拨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
3.对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小。(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向。(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完全消失,比如物体对桌面无压力,单摆停止摆动,浸在水中的物体不受浮力等。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。
实例引导例1质量为60 kg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(示数为力的大小)的示数是多少?处于什么状态?(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升。(2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升。(3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。
解析:人站在升降机中的体重计上,受力情况如图所示。
(1)当升降机匀速上升时,由牛顿第二定律得F合=FN-G=0,所以人受到的支持力FN=G=mg=600 N。根据牛顿第三定律得人对体重计的压力就等于体重计的示数,即600 N,处于平衡状态。(2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时,由牛顿第二定律得FN-G=ma,FN=ma+G=m(g+a)=780 N。由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为780 N,大于人的重力,人处于超重状态。
(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时,由牛顿第二定律得G-FN=ma,FN=G-ma=m(g-a)=360 N,由牛顿第三定律得此时体重计的示数为360 N,小于人的重力600 N,人处于失重状态。
答案:(1)600 N 平衡状态 (2)780 N 超重状态 (3)360 N 失重状态
规律方法 判断超重、失重状态的方法物体究竟处于超重状态还是失重状态,可用三个方法判断:(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,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(包括斜向上)时处于超重状态;具有向下的加速度(包括斜向下)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)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。
变式训练在升降电梯内的地板上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法正确的是( )
A.晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动
答案:D 解析:体重计示数小于体重说明晓敏对体重计的压力小于重力,并不是重力变小,故A错误;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是作用力与反作用力,大小相等,故B错误;电梯做向上的减速运动也会是失重状态,示数小于其体重,故C错误;以人为研究对象,mg-FN=ma求得
超重、失重与图像的综合问题情境探究情境质量为m=40 kg的小明同学站在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,他记录了0到6 s 内体重计示数F的变化情况如图所示。探究根据记录,你能分析出电梯的运动情况吗?
要点提示:0~2 s内,体重计示数F>G,人所受合力方向向上,根据牛顿第二定律可知,电梯的加速度方向向上,电梯向上做加速运动;2~5 s内,体重计示数F=G,人所受合力为0,电梯向上做匀速运动;5~6 s内,体重计示数F
答案:AD解析:根据体重计的示数判断出人处于超重还是失重状态,再分析可能的运动状态。由G-t图像知:t0~t1时间内,体重计示数小于体重,人处于失重状态,电梯和人具有向下的加速度;t1~t2时间内体重计示数等于体重,电梯和人匀速或静止;t2~t3时间内,体重计示数大于体重,人处于超重状态,电梯和人具有向上的加速度,因此电梯运动情况可能是:t0~t3时间内先加速下降,再匀速下降,最后减速下降,选项A正确;也可能是:先减速上升,再静止,最后加速上升,选项D正确。
规律方法 通过拉力或支持力F-t图像分析超、失重现象的思路:(1)通过图像,确定不同阶段物体处于超重还是失重状态,判断出加速度的方向。(2)对不同阶段构建匀变速直线运动或匀速运动模型,利用牛顿第二定律或运动学公式分析求解。
1.下列说法正确的是( )A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处于失重状态
答案:B解析:超重和失重时物体必须都有加速度,当加速度方向向上时,物体处于超重状态;加速度方向向下时,处于失重状态。体操运动员双手握住单杠吊在空中不动、举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内以及游泳运动员仰卧在水面上静止不动时都是处于平衡状态,选项A、C、D错误、B正确。
2.如图所示,一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动。下列各种情况中,体重计的示数最大的是( )A.电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2B.电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2C.电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2D.电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s2
答案:B解析:当电梯匀减速上升或匀加速下降时,电梯处于失重状态,设人受到体重计的支持力为FN,体重计示数大小即为人对体重计的压力FN'。由牛顿运动定律可得mg-FN=ma,FN=FN'=m(g-a);当电梯匀加速上升或匀减速下降时,电梯处于超重状态,设人受到体重计的支持力为FN1,人对体重计的压力FN1'。由牛顿运动定律可得FN1-mg=ma,FN1=FN1'=m(g+a)。代入具体数据可得B正确。
3.(多选)某实验小组的同学在电梯的天花板上固定一个弹簧测力计,使其测量挂钩向下,并在钩上悬挂一个重为10 N的钩码。弹簧测力计弹力随时间变化的规律可通过一传感器直接得出,如图所示。则下列分析正确的是( )
A.从t1到t2,钩码处于失重状态B.从t3到t4,钩码处于超重状态C.电梯可能开始在1楼,先加速向上,接着匀速向上,再减速向上,最后停在3楼D.电梯可能开始在3楼,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后停在1楼
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