人教版高一物理课件《超重和失重》

超重和失重新知导入做一做：用手迅速向上提起重物观察秤的示数，当物体静止后观察秤的示数，你发现示数相同吗？这是为什么呢？示数不相同，用手迅速向上提起重物时示数较大。这一现象就与我们今天要学习的超重和失重现象有关。新知讲解一、重力的测量1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力G=mg（实重）。2.重力的称量（1）视重：测量仪器显示的读数，是指物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力。（2）测量重力常用的两种方法一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平。新知讲解测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg。另一种方法是，利用力的平衡条件对重力进行测量。根据二力平衡的原理：物体受到的重力G=台秤对物体的支持力F；根据牛顿第三定律：物体对台秤的压力F'和台秤对物体的支持力F是一对作用力和反作用力。因此物体的重力G=物体对台秤的压力F'（数值上）这是测量重力最常用的方法。新知讲解二、超重和失重1.超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象（视重>实重）。2.失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象（视重<实重）。思考讨论：人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？新知讲解分析：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支持力FN大小相等，方向相反。解析：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。FNmgv新知讲解设竖直向下方向为坐标轴正方向，如图所示根据牛顿第二定律，有mg－FN＝maFN＝m（g－a）<mg即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的重力，所以属于失重现象。（1）人加速向下运动α向下视重<重力失重现象mgFNav新知讲解（2）人减速向下运动如图所示：加速度方向与运动方向相反，有mg－FN＝－maFN＝m（g＋a）>mg此时，体重计的示数大于人受到的重力。所以属于超重现象。α向上视重>重力超重现象mgFNav新知讲解（3）人静止时，受力分析如图：人站在体重计上向下蹲，体重计的示数先变小，后变大，再变小，最后保持不变。根据二力平衡的原理：FN＝mgmgFN新知讲解思考与讨论：图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。请你分析力传感器上的人“站起”和下蹲过程中超重和失重的情况。下蹲过程下蹲、站起两个过程024681000500t/sF/N新知讲解起立时先超重后失重，F先大于500N，后小于500N；下蹲时，先失重后超重，F先小于500N，后大于500N；新知讲解思考讨论：人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的。那么，如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变吗？站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，但如果把体重计放在加速下降或上升的电梯中，体重计上的示数就会变化。新知讲解做一做：在电梯地板上放一台体重计。站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。电梯减速下降电梯加速上升体重计示数变大，属于超重现象。α向上视重>重力超重现象mgFNavmgFNav新知讲解电梯加速下降电梯减速上升体重计示数变小，属于矢重现象。α向下视重<重力失重现象电梯匀速运行过程中（a=0）：FN＝mgmgFNavmgFNav新知讲解【例】设某人的质量为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。分析：人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力mg和地板的支持力FN，受力分析如图所示。FNmgva新知讲解解:设竖直向上方向为坐标轴正方向。根据牛顿第二定律，有FN－mg＝maFN＝m（g＋a）＝60×（9.8＋0.25）N＝603N根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力FN′为FN＝－FN＝－603N人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。新知讲解这个结果说明（1）当人与电梯共同向上加速或向下减速运动时，FN>G，人对电梯的压力将大于人所受的重力，出现超重现象。（2）当人与电梯共同加速下降或减速上升时，FN<G，人对电梯的压力将小于人的重力，出现失重现象。新知讲解处理这类问题的一般思路:1、确定研究对象；2、对研究对象进行受力分析并规定正方向；3、根据牛顿第二定律列出方程或方程组；4、求解方程，并对结果做必要说明。新知讲解针对练习：电梯里有一台秤，台秤上放一个质量为m=10kg的物体，当电梯静止时，台秤的示数是多少？当电梯以大小为3m/s2的加速度匀减速上升时，台秤的示数又是多少？（g=10m/s2）参考：当电梯静止时，台称的示数为100N，当电梯以大小为3m/s2的加速度匀减速上升时，台秤的示数是70N。新知讲解1、完全失重：如果人在加速下降的过程中加速度a=g，那么，体重计的示数为0。这时物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力，这种现象被叫作完全失重状态。三、完全失重航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天器内的物体将处于完全失重状态。新知讲解【例题】已知人的质量为50kg，若该人和电梯一起自由下落，台秤的示数是多少？解：对人进行受力分析设竖直向下方向为坐标轴正方向牛顿第二定律得：mg-FN=maFNmgv因为自由下落所以：a=g代入得：FN=0a=g根据牛顿第三定律，人对台秤的的压力FN′为：FN′＝－FN＝0台秤的示数是0。当物体向下的加速度a=g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）将等于零，这种状态称为完全失重现象。新知讲解新知讲解航天员在天宫二号上展示水球的实验完全失重时，物体将飘浮在空中，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”……新知讲解2、完全失重的状态下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，但仍能测量拉力或压力的大小。无法用天平测量物体的质量新知讲解四、发射航天器的超重现象1、火箭发射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。FN>mgmgFNav新知讲解如果是载人航天，在火箭发射阶段，航天员要承受数倍于自身体重的压力。只有很好地研究材料、机械结构、人体自身所能承受的压力问题，才能使火箭成功发射、航天员顺利飞向太空。2、载人航天FN>mg课堂练习1、一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，该重物的质量为5kg。这时人对升降机地板的压力是—————N。（g取10m/s2）400课堂练习2.下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是（　　）A.用天平测量物体的质量；B.用弹簧测力计测物体的重力；C.用温度计测太空实验舱内的温度；D.用水银气压计测太空实验舱内气体的压强。C课堂练习3、一人站在体重计上，在他蹲下到停止的过程中，体重计的示数（　　）A.先小于体重，后大于体重，最后等于体重B.先大于体重，后小于体重，最后等于体重C.先小于体重，后等于体重D.先大于体重，后等于体重A课堂练习4、一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g/3，g为重力加速度，人对电梯底部的压力为（　　）A.mg/3B.2mgC.mgD.4mg/3D拓展提高1、下列说法正确的是（　　）A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态；B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态；C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态；D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态。B拓展提高2、下列关于超重和失重的说法中，正确的是（　　）A.物体处于超重状态时，其重力增大了B.物体处于完全失重状态时，其重力为零C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增大或减小了D.物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化D拓展提高3、在太空站的完全失重环境中，下列仪器能继续使用的是（）A.水银气压计B.体重计C.打点计时器D.天平C课堂1、超重：α向上，视重>重力，超重现象。2.失重：视α向下，视重<重力，失重现象。3、完全失重：压力（或拉力）等于0，具有向下的加速度a，且a=g=9.8m/s2。3、物体是超重还是失重是由α的方向来判定的，与v方向无关。不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。课堂总结α=g视重=0完全失重。α向上视重>重力超重现象；α向下视重<重力失重现象；规律板书一、重力的测量测量重力常用的两种方法：一种方法利用牛顿第二定律G＝mg；另一种方法是，利用力的平衡条件对重力进行测量。二、超重和失重1.超重：α向上视重>重力超重现象。2.失重：视α向下视重<重力失重现象。板书设计三、完全失重向下的加速度a=g时，物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力。四、航天器的超重现象1、火箭发射2、载人航天发射作业布置课后练习和同步练习谢谢