课件21张PPT。练习用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？物体处于平衡状态弹簧秤的示数是哪个力的？物体拉弹簧的力的示数根据平衡条件和牛顿第三定律知道：
弹簧秤的示数等于物体重力的大小.思考分析物体的受力情况物体向上加速时：根据牛顿第二定律：F－G＝maF ＝ ma＋ G ＞ G物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的拉力F′（弹簧秤的示数）大于物体的重力。超重和失重物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受到的重力的情况称为超重现象。超重例题一个质量为70Kg的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。（g=10m/s2）F－mg＝ma解人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。
根据牛顿第二定律得：F ＝910N根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下。条件实验和例题可以看出产生超重现象的条件物体存在向上的加速度两种情况：
加速上升
减速下降实例你能举出生活中有关超重现象的实例吗？信息超重对宇航员的影响 宇航员在飞船起飞和返回地面时，处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的9倍，超重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到3倍重力时既感到呼吸困难；超重达到4倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。
所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力。思考物体向上减速时：根据牛顿第二定律：G － F ＝maF ＝ G － ma ＜ G物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的压力F′（弹簧秤的示数）小于物体的重力用弹簧秤匀速拉物体时，突然向上减速运动，弹簧秤的示数如何变化？超重和失重物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受到的重力的情况称为失重现象。失重 在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg
①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？
②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？解： 当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：
mg－ F ＝ma F＝ mg － ma 根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。①当a1=2.5m/s2,F1=300N②当自由下落时，a2=g,F2=0N例题超重和失重物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于0的情况称为完全失重现象。完全失重实验和例题可以看出产生失重现象的条件物体存在向下的加速度两种情况：
加速下降
减速上升条件实验和例题可以看出产生完全失重现象的条件物体的 的加速度等于g两种情况：
自由落体
竖直上抛条件实例你能举出生活中有关失重现象的实例吗？实例你能举出生活中有关失重现象的实例吗？练习1.下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是( )A.用弹簧秤测物体的重力
B.用天平测物体的质量
C.用温度计测舱内的温度
D.用水银气压计测舱内气体的压强ABD2.在体重计上做下蹲的过程中，体重计的示数怎样变化？过程分析：
由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？练习这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出。当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，小孔以上部分的水对以下部分的水的没有压力，小孔没有水流出。思考瓶中的水会流出吗?本质超重和失重的本质重力不变物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化 “超重”、“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．小结本节课我已经学到了4.7用牛顿定律解决问题（五）
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。
问题：1、手提弹簧秤突然上升一段距离的过程中，有无超重和失重现象
2．人突然站立、下蹲的过程中有无、失重现象?
3．已调平衡的天平，在竖直方向变速运动的电梯中平衡会否被破坏?
4．容器中装有水，在水中有一只木球，用一根橡皮筋将木球系在容器底部。在失重的条件下，木球将要上浮一些还是要下沉一些?
5．两个木块叠放在一起，竖直向上抛出以后的飞行过程中， 若不计空气阻力，它们之间是否存在相互作用的弹力?为什么?
6．在超重、失重和完全失重的情况下，天平、杆秤、弹簧秤、水银气压计、水银温度计能否正常工作?
7．完全失重时，能否用弹簧秤测量力的大小?
【例一】一个人在地面用尽全力可以举起80kg的重物；当他站在一个在竖直方向做匀变速运动的升降机上时，他最多能举起120kg的重物。问：该升降机可能作什么运动?
【例二】一台起重机的钢丝绳可承受1．4×104kg的拉力，现用它来吊重1．O×102kg的货物。若使货物以1．0m／s2加速度上升，钢丝绳是否会断裂?
【例三】一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动?
【例四】如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为m0的平盘，盘中有一物体，质量为m。当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长L，今向下拉盘使弹簧再伸长△L后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于( )
A．（1+）mg B．（1+）（m+m0）g
C．mg D．（m+m0）g
课堂训练：
1．升降机中站着一个人，在升降机减速上升过程中，以下说法正确的是( )
A．人对地板压力将增大。 B．地板对人的支持力将减小。
C．人所受的重力将会减小。 D．人所受的重力保持不变。
2．竖直向上射出的子弹，到达最高点后又竖直落下，如果子弹所受的空气阻力与子弹的速率大小成正比，则( )
A．子弹刚射出时的加速度值最大。 B．子弹在最高点时的加速度值最大。
C．子弹落地时的加速度值最小。 D．子弹在最高点时的加速度值最小。
3．一个弹簧秤最多能挂上60千克的物体，在以5米／秒2加速下降的电梯里，则它最多能挂上_________千克物体。如果在电梯内弹簧秤最多能挂上40千克物体，此刻电梯在作__________运动，加速值为__________。(g取10米／秒2)
4．体重500N的人站在电梯内，电梯下降时v-t图像如图所示。在下列几段时间内，人对电梯地板的压力分别为多大?(g=10m／s2)
l～2s内，N1=_______N
5～8s内，N2=_________N
10～12s内，N3=______N
课后作业：
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
6．质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下。若重物以加速度a下降(aA．(M+m)g-ma B．M(g-a)-ma
C．(M-m)g+ma D．Mg-ma
7．某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，在一加速下降的电梯里最多能举起质量为80kg的物体，则电梯的加速度为__________，如果电梯以这个加速度匀加速上升，这个人在电梯内最多能举起质量为___________的物体(取g=lOm／s2)。
8.一物体受竖直向上拉力F作用，当拉力F1=140N时，物体向上的加速度a1为4m／s2，不计空气阻力，求：(1)物体的质量为多少?(2)物体在2s内的位移和2s末速度为多大?(3)要使物体在2s内的位移增大为原来的4倍，物体所受的竖直向上拉力F2为多少?
9.如图所示，质量为m的木块A放置在升降机中的斜面上，斜面倾角为θ，木块和升降机保持相对静止。当升降机以加速度a匀减速向下运动时，求木块A所受的支持力和摩擦力。
阅读材料：人体生理的微重效应
人体在漫长的进化过程中，已经适应了周围的物理环境，例如地球表面的温度、电磁场、重力场等。地球表面的重力场强度大约在9．8m／s2左右，作用于所有物体上，使它们受到指向地心的作用力。人体中的每一器官、组织，细胞以及生物分子都是在这样的重力场中得以演化并赖以生存的。一旦失去了正常的重力场，生物体的器官和组织就将失去平衡，导致一系列的生理变化，甚至危及生命。超重和失重就是两种偏离正常重力场的典型状态。所谓微重力环境就是重力强度大大减少，十分微弱，其大小大约只有地球表面重力场强度的百万分之一。宇航员乘坐宇宙飞船在太空中飞行就是在这样的微重环境下生活和工作的。
在太空中，宇航员可以毫不费力地漂浮在飞船中，他们用自己的内力去建立运动。在微重的空间里，方向性已经无意义了，因为只有在地球上由于重力才有“上” “下”的方向概念。在地面上的人们是靠内耳的敏感器官传递信息给大脑，以保持身体的平衡。在太空的微重状态下，与重力有关的振动发生了变化，把神经系统搞乱了，结果内耳的传感系统向大脑传递了模糊不清的信息，身体难以平衡。这种感觉在地球上也能体会到。例如，在海上旅行时，船体在波涛中起伏摇晃，不适应者感到头昏目眩。这就是身体失去平衡产生的感觉，有时称作“运动病”。为了使宇航员适应微重状态，可让他们在实验室内作训练。宇航员们坐在旋转的椅子上或者旋转的机舱内，以不同的速度旋转，宇航员们就可感受到不同的重力条件，以体验他们将要去的太空和星球的重力环境。
用牛顿定律解决问题（四）
教学目标：
知识与技能
1．理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件．
2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题．
3．通过实验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．
4．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤．
过程与方法
1．培养学生的分析推理能力和实验观察能力．
2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力．
3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质．
情感态度与价值观
1．渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题．
2．培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神．
教学重点、难点：
教学重点
1．共点力作用下物体的平衡条件及应用．
2．发生超重、失重现象的条件及本质．
教学难点
1．共点力平衡条件的应用．
2．超重、失重现象的实质．正确分析受力并恰当地运用正交分解法．
教学方法：
探究、讲授、讨论、练习
教学手段：
多媒体教学设备，体重计、装满水的塑料瓶等
课时安排：
新授课（2课时）
教学过程：
[新课导入]
师：上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况．这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题．
师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类?
生：我们常见的运动有变速运动和匀速运动，最常见的是物体静止的情况．
师：如果物体受力平衡，那么物体的运动情况如何?
生：如果物体受力平衡的话，物体将做匀速直线运动或静止，这要看物体的初速度情况．
[新课教学]
一、共点力的平衡条件
师：那么共点力作用下物体的平衡条件是什么?
生：因为物体处于平衡状态时速度保持不变，所以加速度为零，根据牛顿第二定律得：物体所受合力为零．
师：同学们列举生活中物体处于平衡状态的实例．
生1：悬挂在天花板上的吊灯，停止在路边的汽车，放在地面上的讲桌以及放在讲桌上的黑板擦等等．
生2：竖直上抛运动的物体到达最高点的瞬间．
师：大家讨论一下竖直上抛的物体到达最高点的瞬间是否处于平衡状态，
学生讨论，回答提问
生1：竖直上抛的最高点物体应该处于平衡状态，因为此时物体速度为零．
生2：我不同意刚才那位同学的说法，物体处于平衡状态指的是物体受合力为零的状态，并不是物体运动速度为零的位置．处于竖直上抛最高点的物体只是在瞬间速度为零，它的速度立刻就会发生改变，所以不能认为处于平衡状态．
师：刚才的同学分析得非常好，大家一定要区分到底是速度为零还是合外力为零时物体处于平衡状态，经过讨论分析我们知道应该是合外力为零时物体处于平衡状态．为了加深同学们对这个问题的理解，我们通过一个例子来进一步探究物体的平衡是怎样进行研究的，
多媒体投影课本中的例题、三角形的悬挂结构及其理想化模型
师：轻质细绳中的受力特点是什么?
生：轻质细绳中的受力特点是两端受力大小相等，内部张力处处相等．
师：节点O的受力特点是什么?
生：节点O的受力特点是一理想化模型，所受合外力为零．
师：我们分析的依据是什么?
生：上面的分析借助牛顿第二定律进行，是牛顿第二定律中合力等于零的特殊情况．
师：同学们把具体的解答过程写出来．
投影学生的解答过程
解答：如图4—7—1所示,F1、F2、F3三个力的合力为零，表示这三个力在x方向的分矢量之和及y轴方向的分矢量之和也都为零，也 就是：
F2一Flcos?＝0
师：在这个同学解题的过程中，他采用的是什么方法?
生：正交分解法：将其中任意一个力沿其余两个力的作用线进行分解，其分力必然与其余两个力大小相等．
师：除了这种方法之外，还有没有其他的方法?
生1：可以用力的合成法，任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反．
生2：也可以用三角形法，将其中任意两个力进行平移，使三个力首尾依次连接起来，应构成一闭合三角形．
师：总结：处理多个力平衡的方法有很多，其中最常见的就是刚才几位同学分析的这三种方法，即正交分解法、力的合成法和三角形定则．这几种方法到底采用哪一种方法进行分析就要看具体的题目，在实际操作的过程中大家可以灵活掌握．
二、超重和失重
(学生实验)
一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数．注意观察接下来的实验现象．
学生活动：观察实验现象，分析原因
师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
生：体重计的示数发生了变化，示数变小了．
师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
生：体重计的示数发生了变化，示数变大．
师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢?
生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的．而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化．
这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小．大家再看这样一个问题：
多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m．如果当电梯以加速度。加速上升时，人对地板的压力为多大?
学生思考解答
生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力．由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力．
生2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程F—G=ma，由此可得：F＝G+ma＝m(g+a)人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等，即F’＝m(g+a)由于m(g+a)>mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大．
师：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体受到的重力的现象称为超重现象．物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢?
生：物体的加速度方向向上．
师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的?
生：应该是加速上升．
师：大家看这样一个问题：
投影展示：人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大?
学生讨论回答
生1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F＝m(g+a)．
生2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下．
师：大家再看这样几个问题：
(投影展示)
1．人以加速度A加速向下运动，这时人对地板的压力多大?
2．人随电梯以加速度。减速上升，人对地板的压力为多大?
3．人随电梯向下的加速度a＝g，这时人对地板的压力又是多大?
师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大?
生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力．
师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象?
生：应该称为失重现象．当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重．
师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少?
生：应该是零．
师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度g．
师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化?
生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化．
师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一下实验，仔细观察实验现象．
课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动．
生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了．
师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了．
[课堂训练]
1．某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中…………………………( )
A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变
B．此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大
C.台秤的示数先增大后减小
D.台秤的示数先减小后增大
答案：D
2．如图4—7，4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为( )
A．F：mg B.Mg C．F：(M+m)g D．F>(M+m)g
答案：D
3．在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是……………………………………………………( )
A.读数偏大，表明装置加速上升
B．读数偏小，表明装置减速下降
C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动
D．读数准确，表明装置匀速上升或下降
答案：C
[小结]
本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象．对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化．即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小．当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系．超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象．
“超重“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．
作业：
板书设计:
§4.7 用牛顿定律解决问题2
一、共点力的平衡条件
1．在共点力的作用下物体的平衡条件是合力为零
2．力的合成方法；平行四边形定则和三角形定则
二、超重和失重
1.超重： 当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态
物体的运动情况：加速上升或减速下降
2.失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态
物体的运动情况：减速上升或加速下降
3.完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度
4.实质：对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化，而物体实际重力不发生变化
教学后记：
