4.6 超重和失重 课件 2023-2024学年高一物理人教版（2019）必修第一册(共25张ppt）

(共25张PPT)
第6节 超重和失重
第四章 运动和力的关系
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？
点
击
视
频
1.知道测量重力的方法。
2.认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的原因。
3.能应用牛顿第二定律解决有关超重和失重的问题。
知识点一：重力的测量
1.重力
（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。
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
（2）实重：被测物体静止时，根据二力平衡，弹簧秤（台秤）对物体的拉力（支持力）等于重力被测物体静止时，根据二力平衡，弹簧秤（台秤）对物体的拉力（支持力）等于重力
一种方法是：
（1）先测物体做自由落体运动的加速度g
（2）再用天平测量物体的质量，利用牛顿
第二定律可得
另一种方法是：
利用力的平衡条件对重力进行测量。
3.测量重力常用两种方法
知识点二：超重和失重
人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？
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。
视重
实重
下蹲过程：加速下降减速下降静止
①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
v
a
根据牛顿第二定律
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的重力。
mg-FN=ma
FN=m(g-a)加速度方向与运动方向相反
②设竖直向下方向为坐标轴正方向,人减速向下运动的过程中
体重计的示数（视重）大于人受到的重力。
加速度方向与运动方向相反
mg-FN=-ma
FN=m(g+a)>mg
v
a
2.失重
(1)定义: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。
(2)产生条件:
3.完全失重
(1)定义:物体对支持物(或悬挂物) 完全没有作用力。
(2)产生条件:
物体具有向下的加速度。
物体加速度方向向下,大小等于g 。
(1)定义: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。
1.超重
物体具有向上的加速度。
(2)产生条件:
4.实重：物体的实际重力。
注意：无论是超重还是失重，人本身的实际重力mg 并没有变化。
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
5.超重、失重的分析
状态 加速度 视重(F)与 重力的关系 运动情况 受力图
平衡
超重
失重
完全失重
a=0
向上
向下
向下(a=g)
F=mg
F=m(g+a)>mg
F=m(g-a)F=0
静止或匀速
直线运动
向上加速
或向下减速
向下加速或
向上减速
抛体运动、自
由落体运动
mg
F
mg
F
mg
F
mg
1.试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
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。
思考
2.人站在力传感器上完成下蹲动作。
如图 ，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”过程中超重和失重的情况。
先超重后失重
3.用手提住弹簧测力计,(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化
(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向
下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化
(3)若将弹簧测力计和物体一起释放
,观察弹簧测力计的示数如何变化
(1)弹簧测力计示数变大了。
(2)弹簧测力计示数变小了。
(3)弹簧测力计示数变为零。
点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，20号字。
例题1：设某人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25 m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8 m/s2。
知识点三：牛顿第二定律解决有关超重和失重的问题
分析：人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力FN。
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的
压力FN'为FN'= - F = - 603 N
解：设竖直向上方向为坐标轴正方向。
F合=运动方向的力-反向的力
FN - mg = ma
FN=m（g+a）=603N
例题2：一质量为40 kg的小孩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到6 s内体重计示数F 的变化如图所示．试求在这段时间内电梯上升的高度？(取重力加速度g＝10 m/s2)
在0～2 s内，FN > mg ，小孩处于超重状态：
在2 ～ 5 s内， FN = mg，小孩处于平衡状态：
在5 ～ 6 s内， FN < mg，小孩处于失重状态：
电梯上升的高度：
解：
例题3：一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的
高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统
启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为
76 m，当落到离地面28 m 的位置时开始制动，座舱做匀
减速运动。若座舱中某人的质量为50 kg ，当座舱落到离
地面50 m 的位置时，人对座舱的压力是多少？当座舱落
到离地面15 m 的位置时，人对座舱的压力是多少？
解（1）离地面50 m时，人和座舱在自由下落，人处
于完全失重状态，所以人对座舱的压力为0。
FN
mg
a
v
a
v
76 m
自由
落体
h1=48 m
匀减
速运动
h1=28 m
（2）自由下落过程：h1=76-28=48m
匀减速运动过程：
解得：a=17.14m/s2
根据牛顿第三定律：人对座舱的压力为1357 N
根据牛顿第二定律，有：
1.某实验小组利用DIS系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验,在电梯天花板上固定一个力传感器,测
量挂钩向下,并在挂钩上悬挂一个重为10 N的
钩码,在电梯运动过程中,计算机显示屏上显示
出如图所示图像,以下根据图像分析所得结论
错误的是(　　)
A.该图像显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况
B.从时刻t1到t2,钩码处于失重状态,从时刻t3到t4,钩码处于超重状态
C.电梯可能先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后静止
D.这个过程中,物体的重力发生了变化
D
练一练
2.蹦极是一项极限体育项目。运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前做自由落体运动；当弹性绳被拉直后，在弹性绳的缓冲作用下，运动员下降速度先增加再减小逐渐减为0。下降过程中，运动员在什么阶段分别处于超重、失重状态？
解：运动员加速下降阶段，加速度向下，处于失重状态；
运动员减速下降阶段，加速度向上，处于超重状态。
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：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。
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。
3.完全失重：物体对支持物(或悬挂物) 完全没有作用力。
三：应用超、失重的动力学特点分析解决生活中的超、失重问题。