粤教版 必修1 第四章 力与运动 第六节 超重和失重 ：37张PPT

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4.6
超重和失重
第四章
力和运动
六、超重和失重
（1）超重
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象。
F’
超重和失重
1、超重与失重的概念
（2）失重
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。
F’
超重和失重
1、超重与失重的概念
（3）完全失重
超重和失重
　当物体以加速度
a
=
g
竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
1、超重与失重的概念
（2）视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力，
它与物体的运动状态有关。
2.视重与实重（重力）
超重和失重
（1）实重：物体实际所受的重力，不会因物体运动状态的改变而变化。
实际生活中台秤的读数和弹簧秤悬挂物体时的读数就是视重。
一、超重与失重的概念
视重大于重力（实重）
视重小于重力（实重）
视重等于重力（实重）
视重等于零
（但此时重力不等于零）
（1）超重
（2）失重
（4）平衡状态
(静止或匀速状态
)
（3）完全失重
超重和失重
3.超重与失重时，视重与重力（实重）的关系
一、超重与失重的概念
a方向向上
加速上升
减速下降
——超重
a方向向下
加速下降
减速上升
——失重
超重和失重
二、超重与失重的产生条件
超重和失重
二、超重与失重的产生条件
电梯运动情况分析：观察、记录超重和失重现象都发生在电梯运行的哪些阶段?
运动状态
速度方向
加速度方向
超失重情况
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
向上
向上
向下
向下
向上
向上
向下
向下
超重
失重
超重
失重
结论：
当物体
时，物体发生超重现象。
当物体
时，物体发生失重现象。
具有向上的加速度
具有向下的加速度
思考
1、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得体重为G，当此人由直立突然下蹲直至蹲在体重计不动的过程中，体重计的示数（
）
A
、先大于G，后小于G，最后等于G
B
、先小于G，后大于G，最后等于G
C
、一直大于G
D
、一直小于G
（1）先向下加速——失重，视重小于重力。
（2）再向下减速——超重，视重大于重力。
（3）最后不动——视重等于重力。
v
a
G
如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力N’是多大？
解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,
由牛顿第二定律得：
N－mg
=
m
a
故：N
=
mg
－
m
a
>
mg
人受到的支持力N大于人受到的重力G
由牛顿第三定律得：压力N/大于重力G
N/
N
超重和失重
三、超重与失重的产生原因（实质）
1.超重
(加速度a向上)
加速度向上，合力方向向上，F合=N－mg
v
a
G
如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速下降时，人对地板的压力N’是多大？
解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,
由牛顿第二定律得：
mg－N
=
m
a
故：N
=
mg－m
a
<
mg
人受到的支持力N小于人受到的重力G
由牛顿第三定律得：压力N/小于重力G
N/
N
超重和失重
三、超重与失重的产生原因（实质）
2.失重
(加速度a向下)
加速度向下，合力方向向下，F合=
mg－N
v
a=
g
G
如图，人的质量为m，当电梯以以加速度
a
=
g
竖直加速下降时，人对地板的压力N’是多大？
解：人为研究对象，人在升降机中受到两个力作用：重力G和地板的支持力Ｎ,
由牛顿第二定律得：
mg－N
=
m
a
故：N
=
mg－m
a
=0
人受到的支持力N等于0
由牛顿第三定律得：压力N/等于0
N/
N
超重和失重
三、超重与失重的产生原因（实质）
3.完全失重
(加速度a=g向下)
加速度向下，合力方向向下，F合=
mg－N
超重和失重产生的原因（实质）是物体在竖直方向上有加速度，竖直方向上合力不为零，支持力（拉力）不等于重力。
超重和失重
三、超重与失重的产生原因（实质）
无论超重还是失重都是由竖直方向的加速度的方向决定的，
与物体速度的方向和大小无关。
当加速度方向向上时合力方向向上，所以支持力（拉力）大于重力，发生超重。
当加速度方向向下时合力方向向下，所以支持力（拉力）小于重力，发生失重。
　　5．视重、失重和超重的关系
3.完全失重
应用1：试分析当装满水的瓶子开口向下自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。
超重和失重
　当物体以加速度
a
=
g
竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
拓展思考：1.物体只有做自由落体运动时才出现完全失重现象吗？还有其他完全失重的情况吗？
为了全人类的和平进步，中国人来到太空了
超重和失重现象的应用
近地卫星
远离地球的卫星
航天器中的宇航员
g
g0
g
航天飞机中的人和物都处于
状态。
完全失重
3.完全失重
3.完全失重
超重和失重
　当物体以加速度
a
=
g
竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
【要点归纳】做抛体运动的物体、自由落体运动的物体及人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都处于
状态。
完全失重
拓展思考：2.完全失重会引发哪些现象？
0
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
弹簧测力计无法测量物体的重力.
天平无法测量物体的质量．
但仍能测量拉力或压力的大小。
超重和失重
拓展思考：2.完全失重会引发哪些现象？
3.完全失重
【要点归纳】在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持它的物体无压力、摆钟停止摆动、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等．靠重力才能使用的仪器将失效，也不能再使用(如天平、液体气压计等)．
练习
3、在宇宙飞船中，下列仪器一定不能正常使用的是（
）
A、弹簧测力计　　　　B、医用体重计
C、水银气压计　　　　D、天平
液体呈绝对球形
制造理想的滚珠
制造泡沫金属
利用完全失重条件的科学研究
四.“超重”与“失重”的进一步理解
3.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化．
2.物体处于超重状态时，物体不一定是向上加速运动，也可以是向下减速运动，即只要物体的加速度方向是向上的，物体就处于超重状态，
物体的运动方向可能向上也可能向下．
同理，物体处于失重状态时，物体的加速度向下，物体既可以做向下的加速运动，也可以做向上的减速运动．
1.超重与失重现象仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)相对平衡状态时的增大或减小，是“视重”的改变，改变量为物体的合力即ma，a为物体竖直方向的加速度．
四.“超重”与“失重”的进一步理解
拓展思考：3.如图所示，自动扶梯与水平面的夹角为300角，扶梯上站着一个质量为50kg的人，随扶梯以加速度a=2m/s2一起向上加速运动，则此时人受到的扶梯的支持力是多大？（g取10m/s2）
解析：对人受力分析知，人受重力、支持力、摩擦力，我们把加速度分解到水平方向和竖直方向
ax＝acos30°，方向水平向右
ay＝asin30°，方向竖直向上
由牛顿第二定律可得：竖直方向　N－mg＝may
代入数据可得上升过程中人受到的支持力为
N＝550N>mg=500N，竖直向上．
4.尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。只要物体的加速度具有竖直向上的分量,物体就
,
反之,只要物体的加速度具有竖直向下的分量,物体就
。
四.“超重”与“失重”的进一步理解
超重
失重
五、判断超重、失重状态的方法
超重和失重
物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用两个方法判断：
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
当物体具有竖直向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有竖直向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，
具有竖直向下的加速度为g时处于完全失重状态。
【典例精析】
一、对超重与失重的理解
例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少了
C．完全失重就是物体一点重力都没有了
D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的
D
【针对训练】1．下列说法中正确的是（
）
A．只要物体向上运动，速度越大，超重部分越大
B．只要物体向下运动，物体就失重
C．只要物体具有竖直向上加速度，物体就处于超重状态，与物体运动方向和速度大小无关
D．只要物体在竖直方向运动，物体就一定处于超重或失重状态
C
【典例精析】
二、超重与失重的判断
例2.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
B
【针对训练】2．如图所示是某同学站在力传感器上，做下蹲——起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)。由图可知，该同学的体重约为650
N，除此以外，还可以得到的信息有(　　)
A.该同学做了两次下蹲——起立的动作
B.该同学做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2
s起立
C.下蹲过程中人处于失重状态
D.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
B
典例精析
1、关于超重和失重，下列说法中正确的是（
）
A、超重就是在某种情况下，物体的重力变大了
B、物体向上运动一定处于超重状态
C、物体向下减速运动，处于超重状态
D、物体做自由落体运动时处于完全失重状态
（1）超重（失重）是指视重大于（小于）物体的重力，物体自身的重力并不变化。
（2）是超重还是失重，看物体加速度的方向，而不是看速度的方向。
（3）若物体向下的加速度等于重力加速度，物体的视重为零——完全失重。
【针对训练】3.原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在底板上，如图，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此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
分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能向上减速或向下加速
BC
f
=?
N
F=k
x
【典例精析】
二、超重与失重的判断
例3、一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250N的重物。求电梯的加速度。(g
=
10m/s2)
（1）在地面上
G
F
F=G=300N
（2）在电梯中
G’
F
F-G’=ma
G’=mg
方向:竖直向上
【典例精析】
三、关于超重与失重的计算
【针对训练】4.质量为m的物体用弹簧秤悬挂在电梯中，当电梯以g/2的加速度竖直加速下降时，弹簧秤的读数及物体的重力分别为（
）
A、mg，mg
　B、mg/2，mg/2
C、mg/2，mg
　
D、mg，mg/2
【典例精析】
三、关于超重与失重的计算
C
例4.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘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，铁片被吸引加速上升的过程中，轻绳中拉力FT的大小为(　　)
A．FT＝mg
B．MgC．FT＝(M＋m)g
D．FT>(M＋m)g
【典例精析】
三、关于超重与失重的计算
D
【针对训练】5.如图所示，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.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
【典例精析】
三、关于超重与失重的计算
ABC
【课堂总结】
超重、失重和完全失重的比较
特征状态　
加速度a
视重(F)与重力(mg)的关系
运动情况
受力图
平衡状态
（等重）
a＝
F＝
静止或匀速直线运动
a=0
超重
方向
，
F＝
>mg
向上
，向下
。
失重
方向
，
F＝
向下
，向上
。
完全失重
方向
，
a
=
F
=
抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等
0
向上
向下
向下
加速
减速
加速
减速
0
mg
mg+ma
mg-ma
g
小结:
超重、失重、视重和重力的区别
１、视重是指物体对支物体的压力（或悬挂物对物体的拉力），是可变的。
２、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。（G=mg）
3、规律
a竖直向上
视重
>
重力
超重状态
a竖直向下
视重
<
重力
失重状态
超重还是失重由a方向决定，与v方向无关
超重和失重