6.4 超重与失重 学案 (6)

6.4
超重与失重
学案6
学习目标:
1.
知道什么是超重与失重。
2.
知道产生超重与失重的条件。
3.
了解生活实际中超重和失重现象。
4．理解超重和失重的实质。
5.
了解超重与失重在现代科学技术研究中的重要应用。
6．会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。
学习重点:
超重和失重的实质。
学习难点:
应用牛顿定律求解超重和失重问题。
主要内容:
一、超重和失重现象
1．超重现象
定义（力学特征）：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情况叫超重现象。
产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。
发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。
2．失重现象
定义（力学特征）：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情况叫失重现象。
产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向下的加速度。
发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向下—物体加速向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。
3．完全失重现象—失重的特殊情况
定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。
产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。
是否发生完全失重现象与运动（速度）方向无关，只要物体竖直向下的加速度等于重力加速度即可。
问题：试在右图中分别讨论当GA>GB和GA超重和失重现象的运动学特征
V的方向
△V的方向
a的方向
视重F与G的大小关系
现象
↑
↑
↑
F＞G
↑
↓
↓
↓
↓
↓
F＜G
↓
↑
↑
a=g
F=0
二、注意
超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态变化。只是因为由于物体在竖直方向有加速度，从而使物体的视重变大变小。
物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。
判断超重和失重现象的关键，是分析物体的加速度。要灵活运用整体法和隔离法，根据牛顿运动定律解决超重、失重的实际问题。
【典型例题】
例
一质量为m=40kg的水孩站在电梯内的体重计上，电梯从时刻由静止开始上升，在0至6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度。
解析：由图可知，在到的时间内，体重计的示数大于mg，故电梯应做向上的加速运动，设在这段时间内体重计作用于小孩的力为，电梯及小孩的加速度为，由牛顿第二定律，得
。
在这段时间内电梯上升的高度
。
在到的时间内，体重计的示数等于，故电梯应做匀速上升运动，速度为时刻电梯的速度，即
，
在这段时间内电梯上升高度
。
在到的时间内，体重计的示数小于，故电梯应做向上的减速运动，设这段时间内体重计作用于小孩的力为，电梯及小孩的加速度为，由牛顿第二定律，得
。
在这段时间内电梯上升的高度
。
电梯上升的总高度
。
代入数据解得。
答案：9m。
同步训练：
l.木箱中有一个lOKg的物体，钢绳吊着木箱向上作初速度为零的匀加速直线运动，加速度是0．5g，至第3s末，钢绳突然断裂，那么，4．5s末物体对木箱的压力是(
)
A.100N
B．0
C．150N
D．5N
2.电梯内弹簧秤上挂有一个质量为5kg的物体，电梯在运动时，弹簧秤的示数为39．2N，
若弹簧秤示数突然变为58．8N，则可以肯定的是(
)
A．电梯速率突然增加
B．电梯速率突然减小
C．电梯突然改变运动方向
D．电梯加速度突然增加
E．电梯加速度突然减少
F．电梯突然改变加速度方向
3．一个质量为50kg的人，站在竖直向上运动着的升降机地板上。他看到升降机内挂着重物的弹簧秤的示数为40N。已知弹簧秤下挂着的物体的重力为50N，取g=lOm／s2，则人对地板的压力为(
)
A．大于500N
B．小于500N
C．等于500N
D．上述说法均不对
4．一个小杯子的侧壁有一小孔，杯内盛水后，水会从小孔射出。现使杯自由下落，则杯中的水(
)
会比静止时射得更远些
B．会比静止时射得更近些
C．与静止时射得一样远
D．不会射出
5．原来作匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示。现发现物体A突然被弹簧拉向右方。由此可判断，此时升降机的运动可能是(
)
A．加速上升
B．减速上升
C．加速下降
D．减速下降
答案:1.B
2.A
3.B
4.D
5.BC
【反思】
收获
疑问