高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重教案配套ppt课件

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当你乘坐游乐场的游乐装置(图5-23)加速下降时好像心都提到了嗓子眼，这是为什么?宇宙飞船升空时，航天员要平躺着，而且会感觉胸部受到压力，这又是为什么?本节将通过牛顿运动定律来理解超重和失重现象。
要知道一个物体所受的重力有多大，直接的办法是利用测力计对它进行测量。那么，是否无论物体处于什么样的运动状态，用这种办法都能准确测出物体所受重力呢?下面我们做一个小实验。
通过弹警测力计观察超重现象在弹簧测力计上挂一个重物，观察并记下静止时测力计的示数。让往着重物的测力计缓缓弛向上或向下做匀速运动，观察测力计的示数有无变化。
使挂着重物的测力计突然坚直向上做加速运动(图5-24)，仔细观察在加速的瞬间测力计示数有无变化。如有变化，是变大还是变小?
由实验可知，在静止和匀速直线运动状态下，测力计的示数保持不变，而在竖直向上加速时，测力计的示数变大。为什么会有这种现象呢?
重物的受力和运动情况如图5-25所示。重物受到重力G和测力计在竖直方向拉力 T的作用，以加速度a 竖直向上加速运动。若取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得T –G = ma所以 T= ma+G >G
根据牛顿第三定律，测力计的示数(重物对测力计的拉力大小)等于测力计对重物的拉力 T。可见，当重物竖直向上加速运动时，测力计示数要大于重物所受的重力。
物理学中把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象称为超重现象。人们乘电梯加速上升时，就处于超重状态。
在游乐场的升降机中，若我们以乘坐升降机的人为研究对象，人受到重力G和座椅在竖直方向的支持力N的作用如图5-26所示。
当升降机竖直向下加速时，加速度的方向竖直向下。取竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律可得：G-N=ma所以 N=G-ma=m(g-a)525N则拉力大于绳子的最大承受力,所以绳子会断开。
4.你站在水平地面上，在迅速蹲下的过程中，你对地面的压力大小与重力相比，会如何变化?请说明理由。迅速蹲下的过程中，可分为两个过程，先是向下做加速运动处于失重状态，后来向下做减速运动处于超重状态，其加速度先向下，后向上，则地面对你的支持力先是比重力小，后来支持力比重力大，由牛顿第三定律可得你对地面的压力，开始压力比重力小，后来压力比重力大。
5.在一个上开口的整料瓶侧壁的下部打几个小孔，在瓶内灌水之后，发现有水不断从小孔中流出。让瓶子做自由落体运动，观察下落过程中小孔是否有水流出。请解释产生这一现象的原因。如果将瓶子坚直向上抛出，小孔有没有水流出?
将塑料瓶自由下落，由于空气阻力不计，塑料瓶及水的加速度都等于重力加速度，处于完全失重状态，故塑料瓶中各层水之间没有压力，在下落过程中，水不会从孔中流出。
6.查阅资料，了解在航天器上进行的微重力条件下的实验，并尝试设计一种在微重力条件下进行实验的方案。实验目的:研究“微重力”环境下蜡烛的燃烧情况仪器设备:蜡烛一根;
理论意义:进行“微重力”环境下的点火燃烧实验，火焰在失去“重力”支撑后形成了奇异的现象，形成的燃烧产物也不同于地面微重力环境下的各种独特现象可以激发兴趣，开拓了空间材料科学、空间生物技术和空间生命科学发展的新天地成为许多技术问题的科学基础。