人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重图片课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重图片课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，答案C等内容，欢迎下载使用。

自主预习·新知导学
一、重力的测量方法1.先测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测量物体的质量,利用牛顿第二定律可得G= mg 。2.利用力的平衡条件对重力进行测量。二、超重和失重1.超重(1)定义: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。(2)产生条件:物体具有向上的加速度。
2.失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。(2)产生条件:物体具有向下的加速度。(3)完全失重①定义:物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象;②产生条件:加速度a=g, 方向竖直向下。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)物体处于超重状态时,一定向上运动。(　　)(2)只要物体向下运动,就会引起失重现象。(　　)(3)物体完全失重时,不受重力作用。(　　)提示:(1)×　(2)×　(3)×
2.超重是重力增加了吗?失重是重力减小了吗?如何理解超重与失重?提示:物体处于超重或失重状态时,重力并未发生变化,而是对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不再等于重力,即视重变化。
3.质量为m的物体放在台秤上,将台秤竖直向上抛出后,若空气阻力忽略不计,则台秤的示数为多少?提示:台秤向上抛出后,物体和台秤的加速度均为重力加速度。根据牛顿第二定律可知,物体与台秤之间无相互作用力,因此台秤示数为0。
合作探究·释疑解惑
知识点一 对超重、失重的理解
提示:(1)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)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。
归纳提升1.视重重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计和台秤的示数称为“视重”,等于其所受拉力或压力,视重实际反映的是“弹力”,只有平衡状态时,这个“弹力”即视重才等于物体的重力。
2.超重、失重的比较
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。完全失重时,视重为零。
典型例题【例题1】 在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力传感器相连,当电梯从静止起加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动时,传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图所示。试由此图回答问题:(g取10 m/s2)
(1)该物体的重力是多少?电梯在超重和失重时物体的重力是否变化?(2)电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大?答案:(1)30 N　不变　(2)6.67 m/s2　6.67 m/s2
(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)超重和失重的几种不同运动形式
(4)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、浸在水中的物体不再受浮力、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、水银气压计等)。
【变式训练1】 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.因为体重计示数变小了,所以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D.电梯的加速度大小为 ,方向一定竖直向下
答案:D解析: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;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,B错;以竖直向下为正方向,有mg-F=ma,解得a= ,方向竖直向下,但速度方向可能是竖直向上,也可能是竖直向下,C错,D正确。
知识点二 超重、失重问题的应用
问题引领如图所示,质量为m的人站在台秤上随电梯以加速度a匀加速斜向上运动,这一现象属于超重吗?台秤的示数是m(g+a)吗?
提示:属于超重;不是。将加速度正交分解如图所示,则台秤示数F=m(g+asin α)。
归纳提升处理超重与失重问题的基本思路超重和失重问题实际上就是牛顿第二定律应用的延续,解题时仍应抓住联系运动和力的桥梁——加速度。(1)确定研究对象;(2)把研究对象从系统中隔离出来,受力分析并画出受力图;(3)选取正方向,分析物体的运动情况,明确加速度方向;(4)据牛顿运动定律和运动学公式列方程;(5)解方程,找出所需要的结果。
典型例题【例题2】 某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验,实验装置如图甲所示,将一电子秤置于水平的扶梯台阶上,实验员站在电子秤上相对电子秤静止。使电动扶梯由静止开始斜向上运动,整个运动过程可分为三个阶段,先加速、再匀速、最终减速停下。已知电动扶梯与水平方向夹角为37°,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,某次测量的三个阶段中电子秤的示数F随时间t的变化关系如图乙所示。
(1)画出加速过程中实验员的受力示意图。(2)求该次测量中实验员的质量m。(3)求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2,并判断是超重还是失重。
答案:(1)见解析　(2)60 kg　(3)0.56 m/s2　0.42 m/s2　向上加速过程是超重、向上减速过程是失重解析:此题考查学生对超重和失重现象的理解与应用,意在培养学生应用牛顿运动定律分析问题的能力,逐步形成自己的科学思维等核心素养。(1)对实验员受力分析,画出示意图如图所示。(2)3~6 s电梯匀速直线运动,实验员受力平衡F=mg=600 N,得m=60 kg。
(3)加速阶段,对竖直方向,根据牛顿第二定律F1-mg=ma1sin 37°解得a1=0.56 m/s2,因为有竖直向上的加速度,所以是超重。同理减速时,根据牛顿第二定律mg-F2=ma2sin 37°解得a2=0.42 m/s2,因为有竖直向下的加速度,所以是失重。
运动的物体,只要有竖直向上的加速度分量,即属于超重;有竖直向下的加速度分量,即属于失重。
1.(对超重、失重和完全失重的理解)下列关于超重与失重的说法正确的是(　　)A.超重就是物体的重力增加了B.失重就是物体的重力减少了C.完全失重就是物体的重力没有了D.不论是超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力是不变的答案:D
2.(2019北京期末)(超失重的判断)如图所示,小孩在蹦床上沿竖直方向蹦跳,对其从最低点到离开床面的过程,下列说法正确的是(　　)A.小孩一直处于超重状态B.小孩一直处于失重状态C.小孩会经历先超重后失重的过程D.小孩刚离开蹦床时的速度最大
答案:C解析:开始小孩受到的弹力大于重力,向上加速,小孩处于超重状态;当小孩受到的弹力小于重力时,向上减速,小孩处于失重状态。小孩经历先超重后失重的过程,故A、B错误,C正确;当小孩所受弹力等于重力时,加速度为零,速度最大,故D错误。
3.(完全失重的理解)如图所示,一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水,假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动,且忽略空气阻力,则(　　)A.容器自由下落时,小孔向下漏水B.将容器竖直向上抛出,容器向上运动时,小孔向下漏水;容器向下运动时,小孔不向下漏水C.将容器水平抛出,容器在运动中小孔向下漏水D.将容器无论怎样抛出,容器在运动中小孔不向下漏水
答案:D解析:在忽略空气阻力的前提下,不论物体做何种抛体运动,其均处于完全失重状态,水均不会从小孔流出。
4.(超失重的计算)质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上,当升降机做下列运动时,体重计的读数是多少?(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升,其速度v=2 m/s;(2)升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升;(3)升降机以2 m/s2的加速度匀加速下降;(4)升降机以2 m/s2的加速度匀减速下降。答案:(1)600 N　(2)720 N　(3)480 N　(4)720 N
解析:以升降机中的人为研究对象进行受力分析。(1)当升降机匀速上升时,FN1-mg=0,所以FN1=mg=600 N,根据牛顿第三定律,人对体重计的压力即读数为600 N。(2)当升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升时,a的方向竖直向上,由牛顿第二定律得FN2-mg=ma,所以FN2=m(g+a)=60×(10+2) N=720 N,根据牛顿第三定律,人对体重计的压力即读数为720 N。