【講與練】高中物理人教版(2019)必修1：4.6 超重和失重課件

第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系6．超重和失重課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1．通過體驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)，認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的原因。2．能用牛頓定律解釋有關(guān)超重和失重現(xiàn)象。物理觀念了解超重、失重和完全失重現(xiàn)象科學(xué)思維知道產(chǎn)生超重和失重的條件；會(huì)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生活中的超重和失重現(xiàn)象課前預(yù)習(xí)反饋

重力的測量

知識點(diǎn)

11．方法一：先測量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的___________，再用天平測量物體的_______，利用牛頓第二定律可得：G＝_______。2．方法二：利用力的平衡條件對重力進(jìn)行測量，將待測物體懸掛或放置在測力計(jì)上，使它處于___________。這時(shí)物體所受的重力和測力計(jì)對物體的拉力或支持力的大小_______，測力計(jì)的示數(shù)反映了物體所受的重力_______。加速度g質(zhì)量mg靜止?fàn)顟B(tài)相等大小超重和失重

知識點(diǎn)

21．失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_______物體所受重力的現(xiàn)象，叫作失重(weightlessness)現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有_______的加速度。2．超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_______物體所受重力的現(xiàn)象，叫作超重(overweight)現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有_______的加速度。小于向下大于向上3．完全失重(1)定義：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有_________，這種現(xiàn)象被叫作完全失重狀態(tài)。(2)產(chǎn)生條件：加速度a＝_____，方向_______。作用力g向下『微訓(xùn)練』1．根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，判斷下列說法正誤：(1)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)一定處于超重狀態(tài)。(

)(2)物體減速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)。(

)(3)物體處于失重狀態(tài)時(shí)重力減小了。(

)(4)超重就是物體的重力變大的現(xiàn)象。(

)(5)減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體對地板的壓力小于重力。(

)(6)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體處于完全失重狀態(tài)。(

)××××√√2．采樣完成后，“嫦五”上升器靜止在月球表面時(shí)，月壤對樣品倉的壓力為F1；上升器從月球表面加速上升時(shí)，月壤對樣品倉的壓力為F2，則(

)A．F2＝0 B．F2＝F1C．F2＜F1 D．F2＞F1解析：上升器靜止在月球表面時(shí)，月壤處于平衡狀態(tài)，則F1與月壤重力相等；上升器從月球表面加速上升時(shí)，月壤具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，所以F2＞F1。故選D。D課內(nèi)互動(dòng)探究探究

對超重與失重現(xiàn)象的理解要點(diǎn)提煉1.實(shí)重與視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力。(2)視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上靜止時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計(jì)所受的拉力或臺秤所受的壓力。2．超重與失重(1)超重：“視重”大于“實(shí)重”的現(xiàn)象(2)失重：“視重”小于“實(shí)重”的現(xiàn)象3．對超重和失重現(xiàn)象的理解(1)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體所受的重力始終不變，只是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化，看起來物重好像有所增大或減小。(2)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度方向無關(guān)，只取決于物體加速度的方向。加速度向上則“超重”，加速度向下則“失重”。(3)在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都完全消失，比如物體對桌面無壓力，單擺停止擺動(dòng)，浸在水中的物體不受浮力等?？恐亓Σ拍苁褂玫膬x器，也不能再使用，如天平、液體氣壓計(jì)等。典例剖析

(2023·重慶沙坪壩高一期末)蹦床運(yùn)動(dòng)是集競技、健身、觀賞和娛樂于一體的綜合性運(yùn)動(dòng)，如圖所示為小南在豎直方向上練習(xí)蹦床運(yùn)動(dòng)的情景。若忽略空氣阻力，下列說法正確的是(

)典題1A．離開蹦床向上運(yùn)動(dòng)過程中，小南處于完全失重狀態(tài)B．下落過程中，腳剛接觸到蹦床時(shí)速度最大C．從接觸蹦床到下降到最低點(diǎn)的過程中，小南先超重再失重D．從接觸蹦床到下降到最低點(diǎn)的過程中，小南一直處于超重狀態(tài)A解析：離開蹦床向上運(yùn)動(dòng)過程中，小南只受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；下落過程中，腳剛接觸到蹦床時(shí)，重力大于彈力，加速度向下，此時(shí)速度不是最大；當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)，彈力等于重力時(shí)，加速度為零，此時(shí)速度最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從接觸蹦床到下降到最低點(diǎn)的過程中，開始階段彈力小于重力，加速度向下，小南處于失重狀態(tài)；后來彈力大于重力，加速度向上，小南處于超重狀態(tài)，即小南先失重再超重，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。(2023·天津高一期末)近年來天津市試點(diǎn)為老舊小區(qū)加裝垂直電梯，如圖甲，取豎直向上方向?yàn)檎较?，某人某次乘電梯時(shí)的速度和時(shí)間圖像如圖乙所示，以下說法正確的是(

)對點(diǎn)訓(xùn)練?CA．4s時(shí)電梯停止在某一層樓B．1～3s，此人處于超重狀態(tài)，重力變大C．5～7s，此人處于失重狀態(tài)，支持力小于重力D．電梯先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)解析：由圖乙可知，4s時(shí)電梯有速度，故A錯(cuò)誤；1～3s，人的速度豎直向上不斷增加，故加速度向上，處于超重狀態(tài)，但重力保持不變，故B錯(cuò)誤；5～7s，速度豎直向下不斷減小，處于失重狀態(tài)，支持力小于重力，故C正確；由圖乙可知，在0～4s電梯加速度先變大后變小，做變加速運(yùn)動(dòng)，在4～8s時(shí)加速度先增大，后減小做變加速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。探究

超重與失重現(xiàn)象的分析處理要點(diǎn)提煉1.產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的原因(1)產(chǎn)生超重的原因當(dāng)物體具有向上的加速度a時(shí)，支持物對物體的支持力(或懸繩的拉力)為F。由牛頓第二定律可得：F－mg＝ma所以F＝m(g＋a)>mg由牛頓第三定律知，物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)F′>mg。(2)產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因當(dāng)物體具有向下的加速度a時(shí)，支持物對物體的支持力(或懸繩對物體的拉力)為F。由牛頓第二定律可知：mg－F＝ma所以F＝m(g－a)<mg由牛頓第三定律可知，物體對支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)F′<mg。特例：當(dāng)物體具有向下的加速度a＝g時(shí)，則F′＝0，物體處于完全失重狀態(tài)。提醒：(1)發(fā)生超重和失重時(shí)，物體所受的重力并沒有變化。(2)物體具有向上的分加速度ay時(shí)，也屬于超重；物體具有向下的分加速度ay時(shí)，也屬于失重。例如，在光滑斜面上下滑的物塊具有向下的分加速度，故處于失重狀態(tài)。典例剖析

(2023·江蘇常州高一期中)小明同學(xué)用臺秤研究人在豎直升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象，他在地面上用臺秤稱得自己的體重為500N，再將臺秤移至電梯內(nèi)稱其體重，電梯從t＝0時(shí)由靜止開始運(yùn)動(dòng)到t＝11s時(shí)停止，得到臺秤的示數(shù)F隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示，g取10m/s2，下列說法正確的是(

)A．在0～2s內(nèi)，小明處于超重狀態(tài)B．在0～2s內(nèi)，小明加速度大小為1m/s2C．在10～11s內(nèi)，臺秤示數(shù)為F3＝800ND．在0～11s內(nèi)，電梯通過的距離為18m典題2B思維升華：結(jié)合圖像分析求解超重與失重問題特別要善于從圖像中獲取有用信息，能將圖像與物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的情境結(jié)合起來，并應(yīng)用相關(guān)物理規(guī)律求解。(2023·浙江杭州高一期末)將一臺懸掛式測力計(jì)放在電梯中，并在測力計(jì)上掛上一重物，當(dāng)電梯平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，測力計(jì)的示數(shù)為1N；從某時(shí)刻起，發(fā)現(xiàn)測力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定在1.2N，取g＝10m/s2，則(

)A．物體的質(zhì)量變?yōu)?.12gB．電梯可能正在以2m/s2的加速度加速上升C．電梯可能正在以2m/s2的加速度加速下降D．電梯已經(jīng)停在頂樓對點(diǎn)訓(xùn)練?B解析：物體的質(zhì)量是物體的固有屬性，不隨測力計(jì)的示數(shù)變化而變化，故A錯(cuò)誤；測力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定在F＝1.2N時(shí)，重物處于超重狀態(tài)，加速度豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律F－G＝ma，G＝mg＝1N，解得a＝2m/s2，故物體可能正在以2m/s2的加速度加速上升或以2m/s2的加速度減速下降，故B正確，C、D錯(cuò)誤。核心素養(yǎng)提升宇航員的太空生活

(2023·廣東廣州高一期末)2022年11月29日23時(shí)08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，費(fèi)俊龍、鄧清明、張陸三名航天員順利進(jìn)入太空，按照預(yù)定程序與空間站組合體進(jìn)行自主快速交會(huì)對接，與神舟十四號飛船勝利“太空會(huì)師”，發(fā)射任務(wù)圓滿完成。則下列說法錯(cuò)誤的是(

)案例CA．火箭點(diǎn)火加速上升時(shí)航天員處于超重狀態(tài)B．火箭點(diǎn)火加速上升時(shí)，加速度越大，航天員越容易受傷C．在空間站航天員可以用天平測物體的質(zhì)量D．航天員返回時(shí)，在打開降落傘后，返回艙在減速下降的過程中處于超重狀態(tài)解析：火箭點(diǎn)火加速上升時(shí)，航天員也加速上升，航天員受到的支持力大于重力才能加速上升，根據(jù)牛頓第三定律，航天員對座椅的壓力大于自己的重力，航天員處于超重狀態(tài)，如果加速度越大，座椅對航天員的支持力也越大，航天員也越容易在很大力的作用下受傷，故A、B正確；天平是等臂杠桿，由于重力的原因而產(chǎn)生的對托盤的壓力，使得天平處于平衡狀態(tài)這個(gè)原理測量質(zhì)量的，在空間站里時(shí)，處于完全失重，重力全部用來提供向心力，因此上述原理不再適用，故C錯(cuò)誤；返回艙做減速向下運(yùn)動(dòng)，其加速度向上，因此處于減速倉中的航天員處于超重狀態(tài)，故D正確。由于本題選擇錯(cuò)誤的，故選C。核心素養(yǎng)科學(xué)思維由于人在太空中處于完全失重狀態(tài)，生活環(huán)境與地球表面的生活環(huán)境迥然不同，因此，在太空中的衣、食、住、行與地面不同，會(huì)帶來許多驚險(xiǎn)和奇趣。一、住——密封座艙密封座艙是載人航天器上最基本的也是最根本的生命設(shè)施。太空中的強(qiáng)輻射就像原子彈爆炸時(shí)所產(chǎn)生的輻射一樣，破壞人體的細(xì)胞組織；高速飛行的微流星體撞擊，能置人于死地；人體暴露在高度真空中，不僅僅是缺氧窒息的問題，還可能導(dǎo)致體液沸騰而迅速死亡。密封座艙的艙壁，可以防止輻射和微流星體對人的傷害，座艙中的空氣可以使人不受真空的傷害。二、吃——太空食品在航天器的密封座艙中進(jìn)食既有情趣，又有危險(xiǎn)?？砂咽澄锖惋嬃蠎以诳罩?，用嘴一口一口咬或吸食，而雙手仍然可以做其他事情。但食物碎渣會(huì)到處飄飛，迷眼鉆鼻，還會(huì)損壞儀器設(shè)備。因此，在早期的航天活動(dòng)中，將食物做成糊狀，裝在軟管中，食用時(shí)，像擠牙膏一樣往嘴里擠?，F(xiàn)在的航天食物和進(jìn)食方法已與地面上差不多了。食物稍帶黏性，可以黏在盤子中不飛走，而盤子可以固定在餐桌上。三、睡在航天器的密封座艙中睡覺特別方便，不管什么姿勢，不管什么地方，都可以睡。但是，為了安全，應(yīng)該鉆進(jìn)睡袋中，并將睡袋固定住，不然，睡袋到處飄飛，最后每個(gè)人都會(huì)擠到通風(fēng)口，而當(dāng)航天器加速或減速時(shí)，可能會(huì)被艙壁和儀器設(shè)備碰傷。還要帶上眼罩和耳罩，以免快速交替的日夜節(jié)奏和儀器設(shè)備發(fā)出的聲音影響睡眠。手臂要放進(jìn)睡袋中，以免被卷進(jìn)機(jī)器或碰著儀器設(shè)備的開關(guān)，在太空失重環(huán)境中，頭和四肢有與軀體分離的感覺。課堂達(dá)標(biāo)檢測一、超重與失重的理解與判斷1．(2023·山西運(yùn)城高一期末)載人飛船返回艙下降到距地面一定高度時(shí)，需要打開減速傘，使返回艙做減速運(yùn)動(dòng)，以保證宇航員安全著陸。關(guān)于返回艙的減速運(yùn)動(dòng)過程，下列說法正確的是(

)A．返回艙處于失重狀態(tài)，加速度向上B．返回艙處于失重狀態(tài)，加速度向下C．返回艙處于超重狀態(tài)，加速度向上D．返回艙處于超重狀態(tài)，加速度向下解析：返回艙向下做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度與加速度方向相反，因此加速度方向向上，返回艙處于超重狀態(tài)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。C2．(2023·重慶江北高一期末)小夏同學(xué)乘坐豎直升降電梯下樓，其位移x與時(shí)間t的圖像如圖所示，其中t1到t2時(shí)間段圖像為直線。則以下說法正確的是(

)A．0～t1時(shí)間內(nèi)，小夏同學(xué)處于超重狀