2018_2019高中物理第5章研究力和运动的关系5.5超重与失重课件沪科版必修1:31张PPT

课件31张PPT。5.5　超重与失重第5章　研究力和运动的关系[目标定位]1.认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质.
2.能应用牛顿运动定律处理超重、失重问题.
3.会利用超重、失重知识解释一些现象.内容索引知识探究
新知探究 点点落实达标检测
当堂检测 巩固反馈知识探究小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼.上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了.快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了.这是什么原因呢？为了研究超重、失一、什么是超重和失重[问题设计]图1重现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示.设小星的质量为50 kg，g取10 m/s2.答案　没变；超重时台秤的示数比小星的重力大，失重时台秤的示数比小星的重力小.当小星感觉“飘飘然”时，他发现台秤的示数为400 N；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为600 N；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为500 N.
以上三种情况下小星的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？答案1.实重与视重
(1)实重：物体实际所受的重力.物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化.
(2)视重：当物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力不等于物体的重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重.[要点提炼]2.超重与失重
(1)超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体重力的现象.
(2)失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体重力的现象.
(3)完全失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态.大于小于为了进一步进行超重、失重的研究，小星继续做实验.求下列情况中台秤的示数(如图1，已知小星的质量为50 kg)
(1)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速上升；
(2)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速上升；
(3)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速下降；
(4)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速下降；
从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？二、超重与失重的产生条件[问题设计]答案答案　匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图甲所示.
选向上为正方向.根据牛顿第二定律有
N1－mg＝ma
得：N1＝mg＋ma＝50×(10＋2) N＝600 N甲(2)匀减速上升时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图乙所示.
选向下为正方向
根据牛顿第二定律有mg－N2＝ma
得：N2＝mg－ma＝50×(10－2) N＝400 N乙(3)匀加速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丙所示，
选向下为正方向，根据牛顿第二定律
有mg－N3＝ma
得：N3＝mg－ma＝50×(10－2) N＝400 N丙(4)匀减速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丁所示，选向上为正方向，
根据牛顿第二定律有N4－mg＝ma
得：N4＝mg＋ma＝50×(10＋2) N＝600 N
归纳总结：(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，会发生超重现象；
(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，会发生失重现象.丁判断超重、失重状态的方法
1.从受力的角度判断
超重：物体所受向上的拉力(或支持力) 重力.
失重：物体所受向上的拉力(或支持力) 重力.
完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力) .
2.从加速度的角度判断
超重：物体具有竖直 的加速度.
失重：物体具有竖直 的加速度.
完全失重：物体具有竖直 的加速度，且加速度大小等于 .[要点提炼]大于小于等于零向上向下向下g3.注意
(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关.
(2)发生超重、失重或完全失重时，物体所受的重力并没有变化.
(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动……，靠重力使用的仪器也不再能使用(如天平).
(4)只受重力作用的一切抛体运动，如我们学过的自由落体运动和竖直上抛运动等，物体在空中只受重力的运动，其加速度等于g，物体都处于完全失重现象.答案　不对.超重是物体对悬挂物的拉力(或支持物的压力)大于物体所受重力的现象，物体本身的重力并没有变化.同理，失重和完全失重时重力也没有变化.有人说：“物体超重时重力变大了，失重时重力变小了，完全失重时重力消失了.”对吗？为什么？答案[延伸思考]一、超重与失重的判断
例1　下列说法中正确的是
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答案√解析解析　当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态；当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a＝g，为完全失重状态，所以B正确.
而A、C、D中运动员均为平衡状态，F＝mg，既不超重也不失重.二、关于超重与失重的计算
例2　(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图2甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是
A.从t1时刻到t2时刻，物块处于失重状态
B.从t3时刻到t4时刻，物块处于失重状态
C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，
　接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，
　最后停在低楼层答案√解析√图2解析　从F－t图像可以看出，0～t1时间内，F＝mg，电梯处于静止状态或匀速直线运动状态；t1～t2时间内，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3时间内，F＝mg，电梯处于静止状态或匀速直线运动状态；t3～t4时间内，F(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？答案　30 N　不变解析　根据题意4 s到18 s物体随电梯一起匀速运动，
由共点力平衡的条件知：压力和重力相等，即G＝30 N；
根据超重和失重的本质得：物体的重力不变(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？解析　超重时：支持力最大为50 N，失重时：支持力最小为10 N，答案答案　6.67 m/s2　6.67 m/s2解析课堂要点小结超重和失重分析达标检测1.(对超重和失重的理解)(多选)四位同学对超重、失重现象作了如下总结，其中正确的是
A.超重就是物体重力增加了，失重就是物体重力减小了
B.物体加速度向上属于超重，物体加速度向下属于失重
C.不论超重、失重、还是完全失重物体所受重力不变
D.超重就是物体对竖直悬挂物的拉力(或对水平支持物的压力)大于重力
　的现象，失重则是小于重力的现象答案√1234√√2.(超重和失重的判断)跳水运动员从10 m跳台腾空跃起，先向上运动一段距离达到最高点后，再自由下落进入水池，不计空气阻力，关于运动员在空中上升过程和下落过程以下说法正确的有
A.上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态
B.上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态
C.上升过程和下落过程均处于超重状态
D.上升过程和下落过程均处于完全失重状态答案1234√解析　跳水运动员在空中时无论上升还是下落，加速度方向均向下，由于不计空气阻力，故均为完全失重状态，故选D.解析12343.(超重和失重的判断)在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲和起立的动作.传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力随时间t变化的图像，则下列图像中可能正确的是答案√12344.(关于超重和失重的计算)一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为mA＝5 kg 的物体A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40 N，如图4所示，g取10 m/s2，求此时人对地板的压力.(g取10 m/s2)解析图4答案答案　400 N　竖直向下解析　以A为研究对象，受力分析如图甲所示：1234甲由牛顿第二定律得mAg－F＝mAa乙人的受力如图乙所示.
由牛顿第二定律得Mg－N＝Ma，
所以N＝Mg－Ma＝400 N
由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400 N，方向竖直向下.