高中6 超重和失重教案配套ppt课件

这是一份高中6 超重和失重教案配套ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了重力的测量，Gmg，超重和失重，FN－mgma，完全失重，太空中的失重环境，课堂小结，典例分析等内容，欢迎下载使用。

站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？
1.先测物体的重力加速度g2.用天平测物体的质量3.由牛顿第二定律求重力
将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。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相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
这是测量重力最常用的方法。
静止（或匀速）时，压力与支持力是作用力与反作用力，支持力与重力是平衡力。
想一想：体重计的读数与物体重力为什么相等？
人站在体重计上不是静止的，向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？
视重:测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。例如人站在体重计上时，体重计的示数称为视重。（是可变的）依据：牛顿第三定律
实重:物体实际的重力大小。（是不变的）
结论:静止或匀速状态下，视重=实重。
什么情况下视重与视重不相等呢？
如图所示 ，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和 体重计对人的支持力 FN，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。
设竖直向下方向为坐标轴正方向。
人加速向下运动的过程中(如图)，根据牛顿第二定律，有
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。
mg － FN = ma
FN = m（g－a）< mg
失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。
特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。
人减速向下运动的过程中
加速度方向与运动方向相反，有
此时，体重计的示数（视重）大于人受到的（实重）重力。
mg － FN =－ ma
FN = m（g + a）> mg
也可以设加速度大小为a，则
超重：物体对支持物的压力对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象，叫作超重（verweight）现象。
特征：物体加速度向上，视重变大，实重不变。
1.超重与失重现象仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变。
2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即“实重”并没有变化。
a方向向上 ——超重
a方向向下 ——失重
加速下降
想一想：以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？
人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。
人站在体重计上，既不下蹲也不站起，体重计的示数一定不变吗？
在电梯里放一台体重计， 人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数的变化。
【例题】设人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。
解：对人进行受力分析，根据牛顿第二定律，有FN－mg=ma故：FN = m(g +a)=60×(9.8+0.25)N=603N由牛顿第三定律得：FN′ =-FN =-603N人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。
当升降机以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？
FN = m(g – a) 即：FN =0
由mg –FN= ma得
物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力
由FN = m(g – a)得：FN =0
完全失重：当加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零，这就是“完全失重”现象。
F合 = mg - FN=ma
当物体以加速度a=g加速下降或减速上升时：
可以举一些生活中的例子吗？
解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。
想一想：装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
应用：天空之塔超失重体验
火箭发射时向上的加速度很大，火箭底部所承受的压力要比静止时大得多。
航天器内的物将处于完全失重状态。完全失重时，物体将飘浮在空中，液滴呈球形
利用完全失重制造理想的滚珠
注意：在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
弹簧测力计无法测量物体的重力
无法用天平测量物体的质量
但仍能测量拉力或压力的大小.
航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天将处于完全失重状态。完全失重时，物体将飘器内的物浮在空中，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮，走路时稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”……
超重和失重现象在实际中还有许多，请你通过读书、上网、请教专业人员等多种途径进一步学习和了解。
人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失重状态。 物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……
从动力学看自由落体运动
（1）自由落体运动定义
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
（1）竖直上抛运动定义
物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。
（2）竖直上抛运动加速度
从动力学看竖直上抛运动
（3）竖直上抛运动研究方法
以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为-g的匀减速直线运动。
（4）竖直上抛运动规律公式
『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。(　　)
【例题】(多选)小明站在电梯内的体重计上，电梯静止时体重计示数为50 kg，若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为45 kg时，取重力加速度g＝10 m/s2.下面说法中正确的是(　　)A.电梯可能在加速上升，加速度大小为9 m/s2B.电梯可能在加速下降，加速度大小为1 m/s2C.电梯可能在减速上升，加速度大小为1 m/s2D.电梯可能在减速下降，加速度大小为9 m/s2
【例题】如图甲所示，老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超、失重实验，并截取了电脑显示器上所显示F－t图像的其中一段，如图乙所示，则(　　)A.t0阶段重物一定处于静止状态B.t1到t2阶段重物先向上加速后向下减速C.t2阶段重物处于超重状态D.t3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态
t0阶段和t3阶段，拉力等于重力，重物可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，A错误，D正确；t1阶段拉力大于重力，重物处于超重状态，加速度一定向上，重物向上做加速运动或向下做减速运动，t2阶段拉力小于重力，加速度向下，向下加速或向上减速，B错误；t2阶段拉力小于重力，重物处于失重状态，C错误．
【例题】2022年3月23日，在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内，航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”被抛出后近似做匀速直线运动，不计空气阻力。则刚抛出后（  ）A．“冰墩墩”不受外力B．“冰墩墩”的合外力为零C．“冰墩墩”处于完全失重状态D．该运动过程可以用来验证牛顿第一定
【例题】如图甲所示，质量为m=60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知（　　）A．t=0.5 s时，他的加速度为3 m/s2B．t=0.4 s时，他处于超重状态C．t=1.5 s时，他处于超重状态D．t=1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小是620 N
【例题】某同学利用体重计研究超重与失重现象．在一次实验中，她先蹲在体重计上，在她由稳定的蹲姿变化到稳定站姿的过程中，下列说法正确的是(　　)A.该同学处于超重状态B.该同学处于失重状态C.体重计示数先减小后增大D.体重计示数先增大后减小
解：人从下蹲状态站起来的过程中，先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到静止状态，人先处于超重状态后处于失重状态；故体重计示数先增大后减小，故D正确，A、B、C错误．
【例题】质量为60 kg的人在电梯里站在体重计上与电梯一起匀加速上升，电梯的加速度为5 m/s2，则体重计的读数应为(g＝10 m/s2)(　　)A.60 kgB.90 kgC.65 kgD.30 kg
【典例】(多选)炎热的夏季，有一种网红水上娱乐项目“水上飞人”十分火爆，其原理是借助脚下的喷水装置产生向上的反冲动力，让人腾空而起或平衡或变速运动，下列说法正确的是（　　）A．水对装置向上的反冲动力大于装置对水向下的压力B．人悬空静止时，既不是超重现象，也不是失重现象C．整体向上减速运动是超重现象D．人悬空静止时，水的反冲动力等于人与装置的重力
【典例】小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是（　 ）A．a点对应时刻，小明向下的速度最大B．a点对应时刻，小明向下的加速度最大C．b点对应时刻，小明处于超重状态D．图示时间内，小明完成了两次下蹲和两次起立
【例题】一质量为m＝40 kg的学生站在电梯内的体重计上．电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0～6 s内体重示数F的变化如图所示．取重力加速度g＝10 m/s2，求在这段时间内电梯上升的高度．