第三章 6 超重与失重（课件）-2021-2022学年高中物理必修1【导与练】高中同步全程学习（教科版）

6　超重与失重 物理 (教师参考) 目标导航 重点:对超重、失重现象的理解,用牛顿运动定律分析超重、失重现象 难点:超重、失重问题的分析 物理 情境链接一 你乘坐过电梯吗?电梯在启动、停止的过程中你有怎样的感受?其中蕴涵着哪些物理规律?请你去体验、尝试、总结,与同学们交流。 信息 乘坐电梯,当电梯启动时会感觉有点晕,好像地板对人的支持力变大了,当稳定上升时,会感觉与平常一样,但电梯减速时有一种轻飘飘的感觉。 物理 情境链接二 质量为m的物体放在台秤上,将台秤竖直向上抛出后,若空气阻力忽略不计,则台秤的示数为多少? 信息 台秤向上抛出后,物体和台秤的加速度均为重力加速度。根据牛顿第二定律可知,物体与台秤之间无相互作用力,因此台秤示数为0。 物理 课前预习 课堂探究 随堂演练 物理 课前预习·掌握新知 一、超重现象 1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。 2.条件:物体具有竖直向上的 。 3.视重:若物体质量为m,具有竖直向上的加速度a,则视重为F= 。 教材梳理 想一想 物体处于超重状态时,其重力增大了吗? 答案:物体重力未变,而是“视重”变大,也就是物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)变大。 大于 加速度 m(g+a) 物理 议一议 教材P89中的“F=m(g-a)”描述了物体在失重状态下视重与其加速度的定量关系,能否将公式中ma理解成物体的重力减小了ma? 答案:不能。物体失重并非物体的重力减小,只是物体对弹簧测力计的拉力减小了ma。 二、失重现象 1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体所受重力的现象。 2.条件:物体具有竖直向下的 。 3.视重:若物体质量为m,具有竖直向下的加速度a,则视重为F= 。 4.完全失重:当物体具有竖直向下的加速度a=g时,物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于 的现象。 小于 加速度 m(g-a) 零 物理 自主检测 1.下列关于失重和超重的说法,正确的是(　 　) A.物体处于失重状态时,所受重力减小;处于超重状态时,所受重力增大 B.在电梯上出现失重现象时,电梯必定处于下降过程 C.在电梯上出现超重现象时,电梯有可能处于下降过程 D.只要物体运动的加速度方向向上,物体必定处于失重状态 C 解析:加速度向下,物体处于失重状态,加速度向上,物体处于超重状态,超重和失重并非是物体所受重力增大或减小,而是使悬挂物或支持物的弹力增大或减小;电梯减速向上运动时,也出现失重现象;电梯加速向上运动时,物体处于超重状态,电梯减速下降时,也处于超重状态。 物理 2.(2020·江苏期中)如图所示,小红在玩跳房子游戏。则小红(　 　) A.在地面上向下蹲的过程中处于失重状态 B.在地面上向上起跳至脱离地面前处于超重状态 C.在空中上升的过程中处于超重状态 D.在空中下降的过程中处于失重状态 解析:在地面上向下蹲的过程中,先加速向下,再减速向下,加速度先向下后向上,则先失重后超重,选项A错误;在地面上向上起跳至脱离地面前,先超重后失重,选项B错误;在空中上升的过程中,加速度向下,处于失重状态,选项C错误;在空中下降的过程中,加速度向下,处于失重状态,选项D正确。 D 物理 3.如图为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的v-t 图像,则 (　 　) A.物体在0～2 s处于失重状态 B.物体在2～8 s处于超重状态 C.物体在8～10 s处于失重状态 D.由于物体的质量未知,所以无法判断超重、失重状态 C 解析:从加速度的角度判断,由题意知0～2 s物体的加速度竖直向上,则物体处于超重状态;2～8 s物体的加速度为零,物体处于平衡状态;8～10 s物体的加速度竖直向下,物体处于失重状态,故C选项正确。 物理 4.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧测力计 ,如图所示,弹簧测力计的挂钩上悬挂一个质量m=4 kg的物体,试分析下列情况下电梯具体的运动情况(g取10 m/s2): (1)当弹簧测力计的示数F1=40 N,且保持不变; (2)当弹簧测力计的示数F2=32 N,且保持不变; (3)当弹簧测力计的示数F3=44 N,且保持不变。 解析:(1)由于F1=40 N=G,物体处于平衡状态,电梯可能静止或做匀速直线运动。 (2)由于F2=32 N<G,物体处于失重状态;由牛顿第二定律得G-F2=ma,a=2 m/s2;电梯可能以2 m/s2的加速度向下做加速运动,也可能以2 m/s2的加速度向上做减速运动。 (3)由于F3=44 N>G,物体处于超重状态;由牛顿第二定律得F3-G=ma,a=1 m/s2;电梯可能以1 m/s