2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系6超重和失重學(xué)案新人教版必修1

PAGE8-第6節(jié)超重和失重學(xué)習(xí)目標(biāo)1.駕馭超重、失重現(xiàn)象及其實(shí)質(zhì)。2.能夠運(yùn)用牛頓其次定律和牛頓第三定律分析超重和失重現(xiàn)象。3.體驗(yàn)試驗(yàn)視察、實(shí)例探究、探討溝通的過程,體會(huì)超重和失重現(xiàn)象。4.體驗(yàn)試驗(yàn)和理論探究過程,體會(huì)科學(xué)探究的方法,培育科學(xué)探究實(shí)力,領(lǐng)悟運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問題的方法。5.了解一些我國(guó)航天技術(shù)的成就,領(lǐng)悟科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系。自主預(yù)習(xí)一、失重(1)物體對(duì)支持物的或?qū)覓煳锏男∮谖矬w所受的現(xiàn)象,叫作失重現(xiàn)象。

(2)物體處于失重時(shí),具有豎直的加速度。

二、超重(1)物體對(duì)支持物的或?qū)覓煳锏拇笥谖矬w所受的現(xiàn)象,叫作超重現(xiàn)象。

(2)物體處于超重時(shí),具有豎直的加速度。

課堂探究一、相識(shí)超重和失重【自主探究】試驗(yàn)器材:彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼。①如何測(cè)量物體的重力?測(cè)量物體的重力時(shí)有何要求?②用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)鉤碼重力時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是哪個(gè)力的大小?③讓彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼一起上下運(yùn)動(dòng),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是否改變?結(jié)論1:超重: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;失重: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。

二、超重和失重的特點(diǎn)【思索與探討】什么運(yùn)動(dòng)狀況下會(huì)出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象?【科學(xué)探究】讓彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼分別處于①向上運(yùn)動(dòng)(包括突然上升和上升突然停止兩個(gè)狀態(tài))②向下運(yùn)動(dòng)(包括突然下降和下降突然停止兩個(gè)狀態(tài))此時(shí)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度和加速度)如何?分別處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)?小組試驗(yàn)結(jié)果:運(yùn)動(dòng)狀態(tài)速度方向加速度方向超失重狀態(tài)加速上升減速上升加速下降減速下降【思索與探討】超重或失重狀態(tài)與物體的速度方向有關(guān)嗎?與加速度方向有關(guān)嗎?結(jié)論2:超重或失重狀態(tài)與物體的速度方向,與加速度方向。

【思索與探討】為什么上面四種狀況對(duì)應(yīng)不同的超重和失重狀況?我們學(xué)習(xí)了牛頓其次定律,知道假如已知物體的運(yùn)動(dòng)狀況,就可以來求解物體的受力狀況,請(qǐng)大家結(jié)合牛頓其次定律來分析超重和失重的緣由。結(jié)論3:超重和失重的力學(xué)特點(diǎn)超重:物體具有的加速度,合力向,表達(dá)式F-G=ma,Fmg;

失重:物體具有的加速度,合力向,表達(dá)式G-F=ma,Fmg。

結(jié)論4:超重和失重的本質(zhì)重力,物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Α?/p>

三、完全失重現(xiàn)象【思索與探討】什么運(yùn)動(dòng)狀況下會(huì)出現(xiàn)完全失重現(xiàn)象?【科學(xué)探究】用彈簧測(cè)力計(jì)掛著物體,突然松手,視察彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)。結(jié)論5:完全失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于的現(xiàn)象。

【思索與探討】完全失重時(shí)的加速度如何?結(jié)論6:完全失重的條件:加速度a=。

【拓展思索】①完全失重會(huì)引發(fā)哪些現(xiàn)象?②大家能想出哪些完全失重狀況的例子?四、例題展示【例題1】在體重計(jì)上做下蹲的動(dòng)作時(shí),體重計(jì)的示數(shù)怎樣改變?【變式訓(xùn)練】在升降機(jī)中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一物體的重力,由彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的改變可以判定系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),下面說法正確的是()A.示數(shù)大于物重,則升降機(jī)可能是向上做加速運(yùn)動(dòng)B.示數(shù)小于物重,則升降機(jī)肯定是向下做加速運(yùn)動(dòng)C.示數(shù)等于物重,則升降機(jī)肯定是做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.示數(shù)時(shí)大時(shí)小,則升降機(jī)肯定是做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)【例題2】一個(gè)質(zhì)量為40kg的人乘坐電梯。(g取10m/s2)(1)若電梯以0.25m/s2的加速度勻加速上升,他對(duì)電梯的壓力是多大?(2)若電梯以0.25m/s2的加速度勻加速下降,他對(duì)電梯的壓力是多大?若電梯自由下落,他對(duì)電梯的壓力又是多大?課堂練習(xí)1.(多選)在太空工作站完全失重的環(huán)境中,下列儀器可以正常運(yùn)用的是()A.水銀溫度計(jì) B.體重計(jì)C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D.天平2.如圖所示,A、B兩物體疊放在一起,以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力),下列說法正確的是()A.在上升和下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力肯定為零B.上升過程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力C.下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力D.在上升和下降過程中A物體對(duì)B物體的壓力等于A物體受到的重力3.(多選)一物體放置在傾角為θ的斜面上,斜面固定于加速上升的電梯中,加速度為a,如圖所示。在物體始終相對(duì)于斜面靜止的條件下,下列說法正確的是()A.當(dāng)θ肯定時(shí),a越大,斜面對(duì)物體的支持力越小B.當(dāng)θ肯定時(shí),a越大,斜面對(duì)物體的摩擦力越大C.當(dāng)a肯定時(shí),θ越大,斜面對(duì)物體的支持力越小D.當(dāng)a肯定時(shí),θ越大,斜面對(duì)物體的摩擦力越小4.某人在一個(gè)以2.5m/s2的加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起80kg的物體,在地面上最多能舉起多少千克的物體?若此人在勻加速上升的電梯里最多能舉起40kg的物體,則此電梯上升的加速度是多大?(g取10m/s2)核心素養(yǎng)專練1.(多選)放置于固定光滑斜面上的物塊,在平行于斜面對(duì)上的拉力F作用下,沿斜面對(duì)上做直線運(yùn)動(dòng)。拉力F和物塊速度v隨時(shí)間t改變的圖像如圖所示,g取10m/s2,則()A.第1s內(nèi)物塊受到的合外力為5.5NB.物塊的質(zhì)量為1kgC.斜面傾角為30°D.若第3s末撤去拉力F,物塊的加速度大小變?yōu)?m/s22.(多選)某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處,滑輪的質(zhì)量和摩擦不計(jì),貨物獲得的加速度a與繩子對(duì)貨物的豎直向上的拉力FT之間的函數(shù)關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是()A.圖線與縱軸交點(diǎn)M的值aM=-gB.圖線與橫軸交點(diǎn)N的值FTN=mgC.圖線的斜率等于物體的質(zhì)量mD.圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù)13.一質(zhì)量為m=40kg的小孩站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t=0時(shí)刻由靜止起先上升,在0到6s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的改變?nèi)鐖D所示。求這段時(shí)間內(nèi)電梯上升的高度是多少?(g取10m/s2)4.豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一只彈簧測(cè)力計(jì),如圖所示。彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m=4kg的物體,試求下列各種狀況下電梯的加速度大小。(g取10m/s2,彈簧均處于伸長(zhǎng)狀態(tài))(1)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)FT1=40N,且保持不變。(2)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)FT2=32N,且保持不變。(3)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)FT3=44N,且保持不變。參考答案自主預(yù)習(xí)一、(1)壓力拉力重力(2)向下二、(1)壓力拉力重力(2)向上課堂探究結(jié)論1:大于小于結(jié)論2:無關(guān)有關(guān)結(jié)論3:向上上>向下下<結(jié)論4:不變改變結(jié)論5:零結(jié)論6:g【例題1】例題分析:由靜止起先向下運(yùn)動(dòng),速度增加,具有向下的加速度(失重);下蹲最終速度變?yōu)榱?故還有一個(gè)向下減速的過程,加速度向上(超重)。例題解答:示數(shù)先變小,后變大【變式訓(xùn)練1】A【例題2】例題分析:勻加速上升時(shí),速度向上,加速度與速度方向一樣也向上,處于超重狀態(tài),依據(jù)牛頓其次定律,支持力大于重力,合力方向向上。勻加速下降時(shí),速度向下,加速度與速度方向一樣也向下,處于失重狀態(tài),依據(jù)牛頓其次定律,支持力小于重力,合力方向向下。自由下落時(shí),速度向下,加速度與速度方向一樣也向下,大小為重力加速度g。例題解答:(1)人向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,依據(jù)牛頓其次定律得F1-mg=ma1F1=410N依據(jù)牛頓第三定律,人對(duì)地板的壓力大小也等于410N。(2)人向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向向下,依據(jù)牛頓其次定律