粤教版必修1第六节 超重和失重学案

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第6节 超重和失重学习目标 能运用牛顿运动定律解答较复杂的问题。 通过实验，认识超重和失重现象，能通过牛顿运动定律对它们进行定量分析，并能分析和说明一些简单的相关问题。重点难点重点 超重和失重的实质 在超重和失重中对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算难点利用牛顿第二定律解决超重、失重问题。自主探究（一）重力的测量1. 在地球表面附近，物体由于地球的①      而受到重力。2. 测量重力常用的两种方法：一种方法是先测量物体做自由落体运动的②      ，再用天平测量，③      ，利用牛顿第二定律可得G=mg。另一种方法是利用④      对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于⑤      测力计的示数反映了物体所受重力的大小。（二）超重和失重1. 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）⑥      的现象，叫作超重现象。2. 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）⑦      的现象，叫作失重现象。3. 完全失重：物体对支持物（或对悬挂物）⑧      的现象，叫作完全失重。 答案：①吸引  ②加速度g  ③物体的质量  ④力的平衡条件  ⑤静止状态  ⑥大于物体所受重力  ⑦小于物体所受重力  ⑧完全没有作用力 探究思考【典例一】如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯做匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取）(   )A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为解析：电梯匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，质量为1 kg，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，可知电梯处于失重状态，加速度向下，对重物受力分析，根据牛顿第二定律有，解得，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上减速运动，故B、C正确，A、D错误.答案：BC 【典例二】某人在以加速度匀加速下降的升降机中最多能举起的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起50 kg的物体，则此升降机上升的加速度是多大？(g取)解析：设此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F.以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同．当升降机以加速度匀加速下降时，对物体有：得：设人在地面上最多可举起质量为的物体则设升降机匀加速上升的加速度为，对物体有：所以升降机匀加速上升的加速度为. 答案：60 kg； 知识梳理一、重力的测量1.可以根据当地的重力加速度g，用公式计算得到。2.可以依据用弹簧测力计测量。二、超重和失重1. 定义失重：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现象，叫作失重现象。超重：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现象，叫作超重现象。完全失重：加速度方向竖直向下，a=g，FN=0。2. 条件：物体加速度竖直向上时物体超重；物体加速度竖直向下时物体失重。3. 超重与失重的判断首先要根据物体的受力情况，分析物体所受合力方向；再根据合力方向判断物体的加速度方向；最后根据加速度方向判断超、失重。 随堂训练1.电梯地板上放一木箱,质量为m。电梯在以的加速度向上加速运动的过程中,木箱(   )A.处于失重状态,所受支持力为 B.处于失重状态,所受支持力为C.处于超重状态,所受支持力为 D.处于超重状态,所受支持力为2.一位在地面上最多可以举起1 500 N重物的人,在某竖直运动的电梯中最多可以举起2 000 N的重物。。该电梯的运动可能是(   )A.以的加速度加速下降 B.以的加速度减速下降C.以的加速度加速上升 D.以的加速度减速上升3.如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯做匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取）(   )A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为4.我国选手朱雪莹在2020年蹦床世界杯系列赛巴库站女子网上个人决赛中英勇夺冠。若将弹簧床等效为竖直轻弹簧,一运动员在一次蹦床过程中从最低点由静止竖直向上运动的过程中(弹簧始终在弹性限度内),其速度–时间图象如图所示,其中段为曲线,直线与曲线相切于c点,部分关于对称。已知该运动员的质量为45 kg,等效弹簧的劲度系数为,取,不计空气阻力,则(   )A.时弹簧处于原长状态 B.时运动员到达最高处C.时弹簧的压缩长度为75 cm  D.0~0.3 s内运动员处于失重状态5.将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个箱子中，上顶板和下底板装有压力传感器。当箱子随电梯以的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为，下底板的传感器显示的压力为。取，若下底板示数不变，上顶板示数是下底板示数的一半，求电梯的加速度并说明电梯的运动情况。  
答案以及解析1.答案：C解析：电梯在以的加速度向上加速运动的过程中,加速度方向向上,所以木箱处于超重状态,由牛顿第二定律可得,解得,故C正确。2.答案：D解析：此人最大的举力为1 500 N,在竖直向上运动的电梯中最多举起了2 000 N的物体,可知物体处于失重状态。物体质量,由牛顿第二定律得,解得,方向向下,则电梯可能以的加速度减速上升,也可能以的加速度加速下降,故选D。3.答案：BC解析：电梯匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，质量为1 kg，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，可知电梯处于失重状态，加速度向下，对重物受力分析，根据牛顿第二定律有，解得，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上减速运动，故B、C正确，A、D错误.4.答案：BC解析：由题图知时运动员的速度达到最大,此时运动员受到弹簧的弹力与重力平衡,弹簧并非处于原长状态,选项A错误;由于段为直线,表明运动员在时离开弹簧,此时速率,则,得,即时运动员到达最高处,选项B正确;由对称性可知,曲线在时与时的斜率绝对值相等,运动员加速度大小相等,即,根据牛顿第二定律有,解得,选项C正确;0~0.3 s内运动员竖直向上做加速运动,加速度向上,处于超重状态,选项D错误。5.答案：当箱子随电梯以的加速度竖直向上做匀减速运动时，对金属块受力分析，由牛顿第二定律知：，，若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，由于弹簧压缩量不变，下底板传感器示数不变，仍为，则上顶板传感器的示数是。对金属块，由牛顿第二定律知解得，方向向下，故电梯以的加速度匀加速下降，或以的加速度匀减速上升