2021学年6 超重和失重教学课件ppt

这是一份2021学年6 超重和失重教学课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了课前自主学习，完全没有作用力，F-mg，mg+ma，mg-F，mg-ma，课堂互动探究，课堂回眸，视重大于实重Nmg，视重小于实重Nmg等内容，欢迎下载使用。
一、超重和失重的性质1.超重:(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____物体所受重力的现象。(2)产生条件:物体具有_____的加速度。2.失重:(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____物体所受重力的现象。(2)产生条件:物体具有_____的加速度。
3.完全失重:(1)定义:物体对支持物(或对悬挂物)_______________的现象。(2)产生条件:物体竖直_____的加速度等于g。二、超重和失重的应用设物体质量为m,在向上的拉力F作用下在竖直方向上运动,竖直方向加速度为a,重力加速度为g。1.超重:由_____=ma可得F=______,即拉力_____重力。超重“ma”,加速度a越大,超重越多。
2.失重:由_____=ma可得F=______,即拉力_____重力。失重“ma”,加速度a越大,失重越多。3.完全失重:由mg-F=ma和a=g联立解得F=__,即拉力为__,失重“mg”。
主题一 超重和失重的性质【生活情境】
情境1:在实验中的天平和测力计。情境2:生活中的观光电梯。
【问题探究】(1)怎样利用天平求出物体受到的重力?提示:先用天平测出物体的质量,利用G=mg求得。(2)怎样利用测力计得到物体受到的重力?提示:用测力计将物体竖直悬挂并处于静止状态,测力计的示数即为物体重力的大小。
(3)情境2中,某人乘坐电梯正在向上运动。①电梯启动瞬间加速度方向向哪?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?提示: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。②电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪?人受到的支持力比其重力大还是小?提示: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,支持力小于重力。
【结论生成】1.视重:当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。当物体处于超重或失重时,物体的重力并未变化,只是视重变了。
2.超重、失重和完全失重的比较:
【典例示范】下列关于超重和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静止不动时处于失重状态
【解析】选B。从受力上看,失重物体所受合外力向下,超重物体所受合外力向上;从加速度上看,失重物体的加速度向下,而超重物体的加速度向上。A、C、D中的各运动员所受合外力为零,加速度为零,只有B中的运动员处于失重状态。
【规律方法】超、失重问题的三点提醒(1)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。(2)发生超重或失重现象只取决于加速度的方向,与物体的速度变化、大小均无关。(3)完全失重状态的说明:在完全失重的状态下,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、液体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、液体气压计等)。
【素养训练】1.如图,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、后在空中所处的状态分别为(　　)A.失重、失重　B.超重、超重C.失重、超重D.超重、失重
【解析】选A。运动员在空中的过程中,加速度总是竖直向下的重力加速度g,则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态都是失重状态,A项正确。
2.(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
【解析】选A、B、D。从t1到t2,由题图可知钩码对传感器的拉力小于钩码的重力,钩码处于失重状态,加速度向下,电梯向下加速运动或向上减速运动,选项A正确;从t3到t4,由题图可知钩码对传感器的拉力大于钩码的重力,钩码处于超重状态,加速度向上,电梯向下减速运动或向上加速运动,选项B正确;综合得出,选项C错误,选项D正确。
3.(多选)在升降电梯内的地面上放一体重计,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晓敏的重力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为 方向一定竖直向下
【解析】选B、D。晓敏在这段时间内处于失重状态,晓敏对体重计的压力变小了,而晓敏的重力没有改变,A错误,B正确;人处于失重状态,加速度向下,可能向上减速运动,也可能向下加速运动,故C错误;以竖直向下为正方向,有:mg-F=ma,即50g-40g=50a,解得a= 方向竖直向下,故D正确。
【补偿训练】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,降落伞未打开时不计空气阻力。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
【解析】选A。据题意,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,故D错误。
主题二 超重和失重的应用【生活情境】大型游乐设备探空梭可以让乘客体会失重、超重。
【问题探究】“探空梭”是20世纪末,新近开发的将机械、液压、计算机控制融为一体的高科技游乐设备,有人称它为直立式的“过山车”。国际游乐界称之为21世纪挑战人类极限的登峰造极的游乐设备。乘客乘上设备后,座舱以压缩空气为动力气压,沿着垂直的轨道,以每秒20余米的速度弹射到四十余米的高空,随即又以自由落体向下跌落,然后再次向上弹射,如此循环两次后,靠压缩空气的有序释放,座舱缓缓下降,直至站台。这是一种极为刺激,而又非常安全的游乐设备。试从加速度的角度、运动的角度、受力的角度分析乘客何时超重、何时失重?
提示:超重时:支持力大于重力,加速度向上,向上加速或向下减速;失重时:支持力小于重力,加速度向下,向上减速或向下加速。
【结论生成】1.超重、失重的比较及有关计算:
2.判断物体超重与失重的方法:(1)从受力的角度判断:超重:物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力,即视重大于实重。失重:物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力,即视重小于实重。完全失重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)为零,即视重为零。(2)从加速度的角度判断:①当物体的加速度方向向上(或竖直分量向上)时,处于超重状态。根据牛顿第二定律:N-mg=ma,此时N>mg,即处于超重状态。
②当物体的加速度方向向下(或竖直分量向下)时,处于失重状态。根据牛顿第二定律:mg-N=ma,此时Nm2=40 kg,显然此时升降机一定处于超重状态,对物体进行受力分析和运动情况分析,如图乙所示。
由牛顿第二定律得F-m2g=m2a2所以a2= =11.375 m/s2即升降机加速上升的加速度为11.375 m/s2答案:85.5 kg　11.375 m/s2
加速度（a）向上加速上升或者减速下降
加速度（a）向下加速下降或者减速上升a=g时，完全失重