6.4 超重与失重 学案 (3)

6.4
超重与失重
学案3
【学习目标】
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．知道完全失重现象及其产生条件。
3．能够应用牛顿第二定律分析处理超重和失重问题。
【知识要点】
视重：我们通常用弹簧称或带有水平支持面的台秤来测量物体的重力，也就是说，通过测量物体对弹簧秤的拉力或台秤来感知重力。我们把弹簧秤或台秤的示数叫做物体的视重。
超重与失重：：所谓的超重和失重，是把物体的视重和物体的重力进行改变，相对而言的，如果物体视重大于重力，就说物体处于超重状态；如果物体视重小于重力，就说物体处于失重状态；如果视重为零，就说物体处于完全失重状态。
注意：（1）无论物体处于超重还是失重状态，物体的重力都没有改变，改变的只是物体对水平面的压力或者对竖直悬线的拉力。
（2）由牛顿第二定律知；物体的视重之所以不等于重力，是因为物体具有竖直方向的加速度，水平方向的加速度不影响物体的视重。
【例题解析】
例
设想某同学站在一高层公寓中的电梯中，手中的弹簧秤下挂一质量为m的钩码，试分析各种情况下弹簧秤的示数（钩码的视重）
解析：电梯有七种运动状态：静止、加速向上运动、匀速向上运动、减速向上运动、加速向下运动，匀速向下运动，减速向下运动。
静止和匀速直线运动是平衡状态，钩码所受的合外力为零，弹簧秤的示数F=mg（视重=重力）
加速向上和减速向下，电梯的加速度都向上，由牛顿第二定律F-mg=ma
弹簧秤的示数F=mg+ma（视重大于重力，超重了ma）
加速向下和减速向上，电梯的加速度都向下，由牛顿第二定律mg-F=ma
弹簧秤的示数F=mg-ma（视重小于重力，失重了ma）
如果像自由落体运动那样，钩码的加速度是重力加速度是重力加速度g,则弹簧秤的示数F=mg-mg=0（视重为零，钩码处于完全失重状态）。
说明：
完全失重不限于自由落体运动，由牛顿第二定律知，只要物体只受重力作用，其加速度为g,物体就处于完全失重状态。比如：不计空气阻力作用时的各种抛体运动，后边还要学习的环绕地球运转的空间站中的物体等，都处于完全失重状态。
在完全失重状态中，有很多特殊现象，如：物体对水平面没有压力，对竖直悬线没有拉力，不能用天平测量物体的质量，液柱不产生压强，浸没在液体中的物体不受浮力。
【思考题】
思考1：当物体以加速度g竖直向下加速运动时，物体处于什么状态
思考2：飞机起飞和降落过程中，比较人对座椅的压力和自身重力大小关系，并说明人处在什么状态。
思考3：处在太空完全失重环境下，下列实验可以实现的是（
）
天平，弹簧秤，水银气压计，体重计；
答案
思考1：物体将处于完全失重状态，
思考2：飞机起飞过程中，人对座椅的压力大于自身重力大小，人处于超重状态；飞机降落过程中，人对座椅的压力小于自身重力大小，人处于失重状态；
思考3：只有弹簧秤才能使用
【达标训练】
1．
某电梯中用绳悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由此判断此时电梯的情况是
A.
电梯一定是加速上升
B.
电梯可能是减速上升
C.
电梯可能匀速向上运动
D.
电梯的加速度方向一定向上
2．
飞船降落过程中，在离地面高度为h处的速度为，此时开动反冲火箭，使船开始做减速运动，最后落地时的速度减为，若把这一过程作为匀减速运动来计算，则其加速度的大小等于___________。已知地球表面处的重力加速度为g，航天员的质量为m，在这过程中航天员对坐椅的压力等于___________。
3．
如图是电梯上升的速度图像。若电梯质量为100kg，则牵引电梯的钢绳所受的拉力在前2s内为___________N，在2s~6s间为___________N，在6s~9s间为___________N。（g取）
4．
在市区，若汽车急刹车时轮胎与路面擦痕（刹车距离）超过10m，行人就来不及避让，因此必须限制车的速度，若刹车加速度大小按计算，则限速路牌上应标出的车速为___________。
5．
一辆汽车以10m/s的速度做匀速直线运动，由于正前方有危险，司机紧急刹车，加速度的大小为。求：
（1）汽车经3s后的速度大小是多少？
（2）汽车刹车后前进所用的时间。
（3）刹车后内汽车前进的距离。
6．
驾驶手册规定具有良好刹车性能的汽车以的速度行驶时，可以在的距离内被刹住，在以的速度行驶时，可以在的距离内被刹住，假设对这两种速率，驾驶员的反应时间相同（在反应时间内驾驶员来不及使用刹车，车速不变），刹车产生的加速度也相同，则驾驶员的反应时间约为多少？
1．
D
2．
，
3．
1300，1000，800
4．
40
5．
（1）
（2）（3）
6．
【反思】
收获
疑问