4.6 超重和失重 课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四章 运动和力的关系 第 6 节 超重和失重 教学目标 1.理解超重和失重的定义 2.知道超重和失重现象的产生条件以及现象的实质，理解产生超重和失重现象的原因 3.运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例进行分析 2 新课引入 站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？ 1.先测得物体自由落体的加速度 g， 2.再利用天平测量物体的质量 m 3.利用牛 顿第二定律可得 G＝mg 重力的测量 方法一 在地球表面附近,物体由于地球的吸引而受到重力.如何测得物体重力的大小？ 利用平衡条件对重力进行测量 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。 这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小，称为视重。 方法一 人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数回变化呢？ 女孩下蹲过程经历了向下加速和减速的过程，我们来分析该过程体重计的弹力(视重)。 如图所示 ，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和体重计对人的支持力 FN，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。 超重和失重 对于人，下蹲开始的加速阶段，受力和加速度如图： 由牛顿第二定律，得： 即体重计的示数所反映的视重(力)小于人所受的重力。 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现象，叫作失重现象。 因为加速度向下，视重(弹力)变小，重力不变。 a v . FN mg ↓ a 失重： FN = G - ma < G mg-FN=ma FN=m(g-a)<mg N 6 对于人，下蹲过程的减速阶段，受力和加速度如图： 由牛顿第二定律，得： 即体重计的示数所反映的视重(力)大于人所受的重力。 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现象，叫作超重现象。 因为加速度向上，视重(弹力)变大，重力不变。 a v . FN mg ↑ a 超重：FN = G+ma > G FN-mg=ma FN=m(g+a)>mg N 7 当人静止不动时，有 人在加速上升的电梯内相对于台秤静止， ，对吗？ 此时，人有向上的加速度， ，超重 FN=mg FN=mg FN = m(g+a) > mg 升降机以0.5 m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的测力计上的人的质量为m= 60 kg，则测力计的示数是多少？ mg FN FN′ a 根据牛顿第二定律： FN - mg = ma FN = m(g + a)= 630 N 根据牛顿第三定律： FN ′= -FN 测力计示数630N 超重现象 FN ′= 630N 方向竖直向下 测力计示数 > 人的重力 实例分析 (g取10 m/s2) 升降机以0.5m/s2的加速度匀减速上升，站在升降机里的测力计上的人的质量为m= 60kg，则测力计的示数是多少？ mg FN FN′ a 根据牛顿第二定律： mg- FN = ma FN = m(g - a)= 570 N 根据牛顿第三定律： FN ′= -FN 测力计示数570N 失重现象 FN ′= 570N 方向竖直向下 测力计示数 < 人的重力 下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重现象？哪几种发生失重现象？ m v a m v a m v a m a v 甲 乙 丙 丁 N<G 失重 N>G 超重 N<G 失重 N>G 超重 G N G N G N G N 向上减速运动 向上加速运动 向下加速运动 向下减速运动 F mg F′ 加速度方向 运动方式 视重？实重 现象 加速上升 减速上升 加速下降 减速下降 向上 向上 向下 向下 > > < < 超重 超重 失重 失重 加速度向上时，出现超重现象 加速度向下时，出现失重现象 超重失重两纷纷，拉力支持定乾坤； 重力长存无变故，超失须看加速度。 12 例题.设某人的质量为60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25 m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8 m/s2。此时人处于超重状态还是失重状态？重力变大还是变小？ 解：对人，受力和运动分析如图：以向上为正方向， 由牛顿第二定律有 即： 由牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 人对电梯的压力大小为603 N，方向竖直向下。 此时人处于超重状态，对电梯的压力变大，重力不变，仍然是588 N。 典型例题 FN - mg = ma FN = m(g + a)= 60×(9.8 + 0.25)N= 603 N FN ′=-FN= -603 N 同理，如果电梯加速下降(或减速