新教材2023年高中物理第4章运动和力的关系6超重和失重课件新人教版必修第一册

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第四章　运动和力的关系6．超重和失重目标体系构建【课程标准】1．通过体验或实验，认识超重和失重现象，理解产生超重和失重现象的原因。2．能用牛顿定律解决有关超重和失重现象。【素养目标】课前预习反馈 　　　重力的测量1．方法一：先测量物体做自由落体运动的____________，再用天平测量物体的________，利用牛顿第二定律可得：G＝________。2．方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量，将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于____________。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小________，测力计的示数反映了物体所受的重力________。加速度g　知识点 1质量　mg　静止状态　相等　大小　　　　超重和失重1．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，叫作失重(weightlessness)现象。(2)产生条件：物体具有________的加速度。小于　知识点 2向下　2．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，叫作超重(overweight)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(或悬挂物)完全没有__________，这种现象被叫作完全失重状态。(2)产生条件：加速度a＝______，方向________。大于　竖直向上　作用力　g　向下　『判一判』(1)物体向上运动时一定处于超重状态。 (　　)(2)物体减速向下运动时处于失重状态。 (　　)(3)物体处于失重状态时重力减小了。 (　　)(4)超重就是物体的重力变大的现象。 (　　)(5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。 (　　)(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。 (　　)×　×　×　×　√　√　『选一选』(2022·江苏扬州高一期末)为了节能，商场的自动扶梯会在无人乘行时低速运行，有人站上去时慢慢加速。自动扶梯在下列运行状态时，人处于超重状态的是 (　　)A．匀速上行　　 B．匀速下行C．加速下行 D．加速上行D　解析：匀速上行和匀速下行时，人处于平衡状态，故A、B错误；加速下行时，人有竖直向下的加速度分量，人处于失重状态，故C错误；加速上行时，人有竖直向上的加速度分量，人处于超重状态，故D正确。『想一想』人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重。人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？答案：先减小，后增加，再还原解析：人蹲下的过程经历了加速向下(失重)、减速向下(超重)和静止这三个过程。课内互动探究探究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？(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？对超重与失重现象的理解情景导入提示：(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，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，所以支持力小于重力。1．实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力。(2)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。2．超重与失重(1)超重：“视重”大于“实重”的现象(2)失重：“视重”小于“实重”的现象要点提炼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。加速度向上则“超重”，加速度向下则“失重”。(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消失，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。典例剖析　　　　　(2022·广东惠州高一期末)某同学站在体重计上，做下蹲、起立动作来探究超重和失重现象。典题1下列说法正确的是 (　　)A．下蹲过程中，人一直处于失重状态B．起立过程中，人一直处于超重状态C．该同学做了两次下蹲再起立的动作D．该同学做了一次下蹲再起立的动作解析：下蹲过程中，先向下加速后向下减速，则人先处于失重状态后处于超重状态，选项A错误；起立过程中，先向上加速后向上减速，则人先处于超重状态后处于失重状态，选项B错误；由图结合以上分析可知，该同学做了一次下蹲再起立的动作，选项C错误，D正确。D　对点训练1．近年来国家推行老旧小区安装电梯的惠民政策，此举解决了部分高层住户中老年人上下楼的“大问题”。若取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯的速度随时间变化的图像如图所示，则以下四个时刻中，人处于超重状态的是 (　　)A．3 s末　　　　 B．5 s末C．6 s末 D．8 s末A　解析：v－t图像的斜率是加速度，所以从图像可以看出，3 s末电梯向上加速运动，人处于超重状态，A正确；5 s末电梯向上匀速运动，人处于平衡状态，B错误；6 s末电梯向上匀速运动，人处于平衡状态，C错误；8 s末电梯向上减速运动，人处于失重状态，D错误。探究(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？超重与失重现象的分析处理情景导入(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？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。1．产生超重、失重现象的原因(1)产生超重的原因：当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F。由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma所以F＝m(g＋a)>mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力) F′>mg。要点提炼(2)产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律可知：mg－F＝ma所以F＝m(g－a)