6.4 超重和失重 课件 (6)

课件54张PPT。教师用书独具演示●课标要求
1．通过实验认识超重和失重现象
2．能运用牛顿第二、第三定律定量分析超重与失重现象．第4节 超重与失重●课标解读
1．知道什么是超重和失重现象，知道产生超重和失重现象的条件．
2．能够应用牛顿第二定律分析处理超重和失重问题．
3．体验超重和失重，激发求知欲望；了解超重和失重环境的奇妙性和重要性，培养探究技能．
●教学地位
当物体在竖直方向上做匀变速运动时，必然会涉及物体的重力与对支持物或悬挂物的作用力的关系问题．通过牛顿第二、第三定律来解释超重和失重现象是近几年高考中常出现的命题问题. ●新课导入建议
实验导入
将一个矿泉水瓶的底部及瓶的两侧各开几个细孔，用塞子堵住小孔，向瓶内注入清水．打开塞子，正常情况下，水就会从小孔内喷射出来，这是水的重力产生的压强对瓶壁作用的结果．如图教6－4－1所示，现在让瓶子从空中自由下落，则观察到水不再向外喷射，这究竟是什么原因呢？图教6－4－1 课前预习安排：
1．通读教材
2．填写【课前自主导学】 ●教学流程设计步骤1：导入新课(本节教学地位分析) 步骤2：提问：检查预习效果 步骤3：a.完成“探究1”可变换角度更改或补充例题启发学生理解探究内容．b.完成【迁移应用】．c.也可联系“当堂双基达标”的相关内容 步骤4：同步骤3但要变换形式，改变方法完成“探究2、3” 步骤5：指导学生完成【当堂双基达标】并检查学习效果，进行个别指导(此项内容也可融合在课堂互动探究中) 步骤6：先由学生总结本节内容，教师点评并小结，布置课下完成【课后知能检测】 演示结束1.基本知识
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) _____物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体有______的加速度．
(3)运动状态：超重物体包括向上____________和向下___________两种运动情况．超重现象 大于向上加速运动减速运动
2．思考判断
(1)物体处于超重时，物体的重力增加，处于失重时物体的重力减小．(×)
(2)在加速上升的电梯中用弹簧秤测一物体的重力，“视重”大于物体的重力．(√)
(3)竖直向上抛的物体上升时一定超重．(×)
3．探究交流
“超重”是不是物体所受的重力增加了？
【提示】　“超重”不是物体所受的重力增加了，“超重”现象是物体由于具有向上的加速度，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力，物体所受重力没有变化．1.基本知识
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) ____物体所受重力的现象．
(2)产生条件：物体有______的加速度．
(3)运动状态：失重物体包括向上__________和向下_________两种运动情况．失重现象 小于向下减速运动加速运动(4)完全失重
①定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) _______的状态．
②产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于____________时，就产生完全失重现象．
2．思考判断
(1)完全失重就是物体重力完全消失，不再受重力作用．(×)
(2)在水平面上做加速运动，也会引起失重现象．(×)
(3)只要物体有向下的加速度，就会引起失重现象．(√)等于零重力加速度
3．探究交流
在完全失重的情况下，一切由重力产生的现象会消失那么天平还能测出物体的质量吗？浸在水中的物体还受浮力吗？
【提示】　天平不能测质量，浸在水中的物体也不会受到浮力．【问题导思】
1．超重时物体的重力增加了吗？
2．失重时物体的重力减少了吗？
3．超、失重的本质是什么？超重、失重现象的分析
当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．超重与失重不是重力本身变了，而是物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力发生了变化，即“视重”变化了．若弹力大于重力是超重，反之是失重． (2013·郑州一中高一检测)金属小筒的下部有一个小孔A，当筒内盛水时，水会从小孔中流出，如图6－4－1所示．如果让装满水的小筒从高处自由下落，不计空气阻力在小筒自由下落的过程中(　　)
A．水继续以相同的速度从小孔中喷出
B．水不再从小孔中喷出
C．水将以较小的速度从小孔中喷出
D．水将以更大的速度从小孔中喷出
【审题指导】　自由落体，
a＝g，完全失重．图6－4－1【解析】　解答本题可按以下流程：
【答案】　B1．如图6－4－2所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有(　　)
A．匀速下滑时，M对地面压力等于(M＋m)g
B．加速下滑时，M对地面压力小于(M＋m)g
C．匀减速下滑时，M对地面压力大于(M＋m)g
D．M对地面压力始终等于(M＋m)g图6－4－2
【解析】　物体加速下滑时对整个系统有竖直向下的加速度分量而出现失重现象，故B正确；物体匀减速下滑时系统存在竖直向上的加速度分量，处于超重状态，故C正确；匀速下滑时系统处于平衡状态，故A正确．
【答案】　ABC【问题导思】
1．超重时物体的速度方向一定向上吗？
2．超重时物体的加速度的方向一定向上吗？
3．完全失重时物体对水平支持面的压力等于零吗？超重与失重的比较 物体处于超重状态，它的加速度不一定竖直向上，但加速度一定有竖直向上的分量，同理处于失重状态的物体，其加速度方向不一定竖直向下，但一定有竖直向下的分量． (2013·青岛高一检测)竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧测力计，如图6－4－3所示，弹簧测力计的秤钩上悬挂一个质量m＝4 kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10 m/s2)：
(1)弹簧测力计的示数F1＝40 N，且保持不变；
(2)弹簧测力计的示数F2＝32 N，且保持不变；
(3)弹簧测力计的示数F3＝44 N，且保持不变．图6－4－3【审题指导】　解答该题时应把握以下两点：
(1)F＞G超重加速度向上，F＜G失重加速度向下．
(2)物体的运动情况涉及a、v两方面．【答案】　(1)电梯处于静止或匀速直线运动状态
(2)电梯加速下降或减速上升　(3)电梯加速上升或减速下降判断超重、失重状态的方法
物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用三个方法判断：
1．从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．
2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态．
3．从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态．2．(2013·莆田六中高一检测)2012年10月25日23时33分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将第十六颗“北斗”导航卫星成功发射升空，设近地加速时，飞船以5g的加速度匀加速上升，g为重力加速度，则质量为m的宇航员对飞船底部的压力为(　　)
A．6mg　　　　　 B．5mg
C．4mg D．mg【解析】　对宇航员受力分析，由牛顿第二定律得N－mg＝ma
则N＝mg＋ma＝6mg
由牛顿第三定律得
宇航员对飞船底部的压力为6mg.
【答案】　A 如图6－4－4所示，在一个盛水的杯中，用固定在杯底的细线拉住一个密度比水的密度小的木球，剪断细线，球在水中上升时杯子对地面的压力与剪断线前相比(　　)综合解题方略——系统的超重与 失重问题 图6－4－4
A．变大
B．变小
C．不变
D．不能确定变大还是变小，与球的密度大小有关
【审题指导】　解答本题时要明确研究的系统包括哪些物体，各物体的运动状态如何，加速度的方向如何．【解析】　研究整个系统，把它分成三部分
综合考虑，由于m木球＜m水球，整体失重．
【答案】　B系统超重与失重的大小
1．若系统中某一部分竖直向上的加速度大小为a1，质量为m1，则系统出现超重，其超出重力的大小为m1a1.
2．若系统中某一部分竖直向下的加速度大小为a2，质量为m2，则系统出现失重，失重时，“视重”比实际重力小m2a2.
3．若系统中某部分出现超重同时另一部分出现失重，系统超失重应为各部分矢量和．【备课资源】(教师用书独具)
观察失重现象的实验
1．用螺帽观察失重现象
用细绳两端分别系着一个螺帽，拿着其中一个螺帽，可观察到由于另一螺帽的重力，细绳被拉紧．放手让螺帽自由释放，两螺帽处于完全失重状态，即可观察到绳子不再被拉直．
2．用冰淇淋纸杯做失重实验
如图教6－4－2，把两个金属螺母(直径10～12 mm)拴在一根橡皮筋的两端，再把橡皮筋的中点用一短绳固定在冰淇淋纸盒(或铁罐)底部正中央，让螺母挂在空盒的口边上．实验时让空盒从约2 m的高处自由下落，你会发现螺母被橡皮筋拉回盒中，并发出“咔哒”的撞击声．请你试一试．并思考下列问题：图教6－4－2(1)为什么下落时，螺母会被拉入到盒内？
(2)在空盒放手后的初始阶段，螺母是否以重力加速度g自由下落？
(3)放手后，空盒是否以重力加速度g下落？
3．用手电筒做超重、失重实验
将手电筒竖直向上放置，打开开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮．实验时手持电筒，保持它在竖直方向，突然向上运动，你会看到小电珠熄灭．
如果使上述电筒的后盖稍许再旋松一点，直至小电珠刚刚熄灭，然后手持手电筒突然向下运动，小电珠就会点亮. 图教6－4－34．用薄纸和重物演示失重如图教6－4－3所示，在一个平板C上放一个较重(不小于500 g)的重物P，把一张薄纸条A的一端压在重物和平板之间，纸条尽量薄并且不结实．一只手把纸条的一端按牢在桌子B上，另一只手托住平板C.第一次用手托平板和重物慢慢下降，纸条被拉紧，接着就断裂．第二次，同样的纸条，仍像第一次那样，纸条的一端用手压牢在桌子上，另一端压在重物P下，手突然放开，使平板和重物同时自由下落，可以看到，纸条完好如初，这是因为自由落下的重物不受平板的支持力，重物对平板的压力也为0，所以纸条受到的摩擦力也为0了，因此纸条可以顺利抽出. 1．关于超重和失重，下列说法正确的是(　　)
A．超重就是物体受的重力增加了
B．失重就是物体受的重力减小了
C．完全失重就是物体一点重力都不受了
D．不论超重或失重，物体所受重力是不变的
【解析】　超重和失重现象只是当物体在竖直方向上做变速运动时，物体对支持物或悬绳的弹力大于或小于物体重力的现象．物体的重力只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关，故排除A、B、C选D.
【答案】　D
2．(2013·南京高一检测)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
【解析】　从受力上看，失重物体所受合外力向下，超重物体所受合外力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上．A、C、D中的各运动员所受合外力为零，加速度为零，只有B中的运动员处于失重状态．
【答案】　B3．如图6－4－5所示，在升降机内的弹簧下端吊一物体A，其质量为m，体积为V，全部浸在水中．当升降机由静止开始以加速度a(a＜g)匀加速下降时，该弹簧的长度将(　　)
A．不变　　　　　
B．伸长
C．缩短
D．无法确定图6－4－5
【解析】　此题很容易出错．欲用计算方法求得正确的答案是比较困难的，原因在于当升降机匀加速下降时，物体A和水均处于失重状态，不大容易给出正确的方程求解．
如果我们采用极限分析的方法，假设a＝g，物体处于自由落体状态．物体A的视重为零，水对A的浮力也为零．问题再明显不过了．弹簧的拉力将是零，故弹簧将恢复原长．因此当升降机由静止开始以加速度a匀加速下降时，该弹簧一定要缩短．
【答案】　C
4．升降机中站着一个人，在升降机加速上升的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．人对地板压力将大于重力
B．地板对人的支持力小于重力
C．人的重力将增加
D．人所受的重力不变
【解析】　人处于超重状态，对地板的压力将大于重力，但人的重力并末变化．
【答案】　AD5．(2012·福州三中高一检测)某人在以2 m/s2加速度匀加速下降的升降机中最多能举起m1＝75 kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝50 kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10 m/s2)【解析】　此人在地面上的最大“举力”为F，那么他在以不同加速度运动的升降机中最大的“举力”仍然是F，以物体为研究对象进行受力分析，物体的受力示意图如图所示，且物体的加速度与升降机相同．
当升降机以加速度a＝2 m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g－F＝m1a，
F＝m1(g－a)＝75×(10－2) N＝600 N.
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体，则【答案】　60 kg　2 m/s2