魯科物理必修1課件：第6章第4節(jié).ppt

第4節(jié) 超重與失重,目標(biāo)導(dǎo)航 1.知道超重和失重現(xiàn)象； 2理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件； 3能夠運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析超重和失重現(xiàn)象(重點(diǎn)難點(diǎn)),一、超重現(xiàn)象 1超重現(xiàn)象：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?_物體所受重力的現(xiàn)象 2產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度,與物體的速度的大小和方向_,大于,豎直向上,無(wú)關(guān),二、失重現(xiàn)象 1失重現(xiàn)象：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? _物體所受重力的現(xiàn)象 2產(chǎn)生條件：物體具有_的加速度. 3完全失重 (1)定義：如果物體豎直向下勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度_重力加速度，此時(shí)物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦這種現(xiàn)象叫完全失重 (2)產(chǎn)生條件：ag，方向_,小于,豎直向下,等于,等于零,豎直向下,想一想 如圖所示為俄羅斯國(guó)際空 間站溫室內(nèi)一滴水珠，它 內(nèi)部的氣泡置于正中央， 呈球形靜靜地停留在植物的葉子上為什么這種情況只能出現(xiàn)在太空中？ 提示：地面上的水珠由于重力的作用而呈“橢球形”，太空是一個(gè)完全失重的環(huán)境，小水珠沒(méi)有重力的影響而呈球形.同時(shí)水珠內(nèi)的氣泡不受浮力、只受壓力作用而處于正中央.,學(xué)案導(dǎo)引 1超重時(shí)物體的重力真的增加了嗎？ 2超重時(shí)物體的速度一定向上嗎？加速度的方向呢？,1實(shí)重與視重 (1)實(shí)重：實(shí)重是指物體實(shí)際所受的重力，物體所受重力不會(huì)因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化 (2)視重：用彈簧秤或臺(tái)秤來(lái)測(cè)量物體的重力時(shí)，彈簧秤或臺(tái)秤的示數(shù)叫做物體的視重當(dāng)物體與彈簧秤保持靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，視重等于實(shí)重當(dāng)存在豎直方向的加速度時(shí),視重不再等于實(shí)重,2超重 物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于物體所受重力的現(xiàn)象，稱為超重 3本質(zhì) 當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知： Nmgma即Nm(ga)mg由牛頓第三定律知，此時(shí)物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?大于物體的重力,這就是超重現(xiàn)象.,特別提醒：(1)當(dāng)物體的加速度具有豎直向上的分量時(shí)，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān) (2)出現(xiàn)超重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力并沒(méi)有變化,(2012廣州高一檢測(cè))如圖 所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電 梯的天花板上，彈簧下端懸掛一 個(gè)小鐵球，在電梯運(yùn)行時(shí)，乘客 發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)的伸長(zhǎng)量大,這一現(xiàn)象表明( ) A電梯一定是在上升 B電梯一定是在下降 C電梯的加速度方向一定是向下 D乘客一定處在超重狀態(tài),【精講精析】 電梯靜止時(shí)，彈簧的拉力和重力相等現(xiàn)在，彈簧的伸長(zhǎng)量變大，則彈簧的拉力增大，小鐵球受到的合力方向向上,加速度方向向上，小鐵球處于超重狀態(tài)但是電梯的運(yùn)動(dòng)方向可能向上也可能向下，故選D. 【答案】 D,變式訓(xùn)練 1下列說(shuō)法正確的是( ) A只有正在向上運(yùn)動(dòng)的物體，才有可能處于超重狀態(tài) B超重就是物體所受的重力增加 C物體處于超重狀態(tài)時(shí)，地球?qū)λ囊ψ兇?D超重時(shí)物體所受的重力不變,解析：選D.只要物體加速度方向向上，物體就處于超重狀態(tài)，物體也可能向下做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤超重時(shí)物體的重力不變，地球?qū)ξ矬w的吸引力也不變，故B、C錯(cuò)誤，D正確,學(xué)案導(dǎo)引 1失重時(shí)物體的重力真的減小了嗎？ 2失重時(shí)物體的速度一定向下嗎？加速度的方向呢？ 3完全失重時(shí)物體間水平支撐面(點(diǎn))處的彈力是零嗎？,1失重現(xiàn)象：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?小于重力的現(xiàn)象 (1)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度，與物體速度的大小和方向無(wú)關(guān) (2)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：加速下降或減速上升 (3)產(chǎn)生原因：當(dāng)物體具有豎直向下的加速度(物體可加速向下運(yùn)動(dòng)，也可以減速向上運(yùn)動(dòng))時(shí)，懸繩對(duì)物體的拉力(或支持物對(duì)物體的支持力)為F.由牛頓第二定律得mgFma，所以Fmgmamg.,2完全失重現(xiàn)象：物體對(duì)懸線的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?等于零的現(xiàn)象.此時(shí)物體的加速度豎直向下且大小等于g.如自由落體運(yùn)動(dòng). 3超重和失重現(xiàn)象問(wèn)題的求解技巧 求解超重和失重現(xiàn)象問(wèn)題應(yīng)當(dāng)明確以下三點(diǎn): (1)物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)取決于物體加速度的方向，與物體速度的大小和方向沒(méi)有關(guān)系,(2)加速度與超重、失重狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是： a0時(shí)，既不超重也不失重，F(xiàn)mg a的方向豎直向上時(shí)，超重，F(xiàn)mg a的方向豎直向下時(shí)，失重，F(xiàn)mg ag且方向豎直向下時(shí)，完全失重，F(xiàn)0 (3)物體處于超重或失重時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況 超重時(shí)，物體向上加速或向下減速 失重時(shí)，物體向下加速或向上減速,特別提醒：(1)當(dāng)物體的加速度具有豎直向下的分量時(shí)，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，與運(yùn)動(dòng)的方向無(wú)關(guān) (2)出現(xiàn)失重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力并沒(méi)有變化,下面關(guān)于超重與失重的判斷正確的是( ) A物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),必處于超重或失重狀態(tài) B物體向下運(yùn)動(dòng)，必處于失重狀態(tài) C做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體,處于完全失重狀態(tài) D物體斜向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài) 【思路點(diǎn)撥】 本題應(yīng)在掌握超重、失重概念的基礎(chǔ)上，依據(jù)超重與失重產(chǎn)生的原理加以判斷,【精講精析】 判斷物體是否處于超重或失重狀態(tài)，就是看物體有沒(méi)有豎直方向的加速度若物體加速度向下，則處于失重狀態(tài)若系統(tǒng)加速度向上，則處于超重狀態(tài)A、B兩項(xiàng)均未指明加速度方向，無(wú)法判定是否發(fā)生超重或失重C項(xiàng) 物體加速度向下，故處于失重狀態(tài)，且ag，故處于完全失重狀態(tài)D項(xiàng)中加速度向下，處于失重狀態(tài),【答案】 C 【規(guī)律總結(jié)】 判斷物體是否超重、失重、完全失重的關(guān)鍵，在于看物體有沒(méi)有豎直方向上的加速度與物體運(yùn)動(dòng)速度方向沒(méi)有直接關(guān)系,變式訓(xùn)練 2(2012杭州高一檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組，利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象，他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重為20 N的物塊，如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖乙所示以下根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是( ),A從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài) B從時(shí)刻t2到t3，物塊處于失重狀態(tài) C電梯可能開(kāi)始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層 D電梯可能開(kāi)始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層,解析：選C.由圖可知在0t1、t2t3及t4之后,傳感器所受壓力大小等于物塊的重力大??；t1t2時(shí)間段內(nèi)，傳感器所受壓力大小大于物塊重力，處于超重狀態(tài)，加速度向上；t3t4時(shí)間段內(nèi)，壓力小于物塊重力，處于失重狀態(tài),加速度向下綜上所述選項(xiàng)C正確,加速度不沿豎直方向的超、失重現(xiàn)象 經(jīng)典案例 (8分)如圖所示， 在臺(tái)秤的托盤上放一底面粗糙、 傾角為、質(zhì)量為M的斜面體， 斜面上放一個(gè)質(zhì)量為m的物體 如果斜面光滑，求物體從斜面上滑下過(guò)程中臺(tái)秤的讀數(shù),【解題樣板】 物體沿光滑斜面下滑，其加速度為agsin，將a分解成水平方向和豎直方向兩個(gè)加速度ax、ay，則ayasingsin2,物體處于失重狀態(tài)該斜面給物體的作用力在豎直方向上的分力為F(2分) 物體在豎直方向：mgFmay(2分) 斜面在豎直方向：NMgF(2分) 所以示數(shù)為NMgmgmgsin2Mgmgcos2.(2分) 【答案】 Mgmgcos2,【規(guī)律總結(jié)】 快速準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)超重、失重現(xiàn)象，關(guān)鍵是看物體在豎直方向上有哪個(gè)方向的加速度分量有豎直向上的加速度分量是超重，有豎直向下的加速度分量是失重,一個(gè)年輕人在以加速度為a2 m/s2加速上升的升降機(jī)里最多能舉起質(zhì)量為m50 kg的重物，問(wèn)當(dāng)升降機(jī)以同樣的加速度減速上升時(shí)，該年輕人最多能舉起的重物的質(zhì)量m為( ) A50 kg B100 kg C75 kg D125 kg,【思路分析】 解答本題的關(guān)鍵是要理解不論是在加速還是減速的環(huán)境中，人的最大舉力是不發(fā)生變化的，然后對(duì)物體在豎直方向上應(yīng)用牛頓第二定律即可求解,【答案】 C,如圖所示，在臺(tái)秤 的托盤上放一個(gè)支架，支架 上固定一電磁鐵A，電磁鐵A 的正下方有一鐵塊B，電磁鐵 A不通電時(shí),臺(tái)秤的示數(shù)為G.當(dāng)接通電源且在鐵塊B被吸引起來(lái)的過(guò)程中,臺(tái)秤的示數(shù)將( ) A不變 B變大 C變小 D忽大忽小,【思路分析】