4.6 超重和失重 导学案 -2023-2024学年高一上学期“元创物理”2023年暑期《初高中衔接 • 物理教材》

6. 超重和失重 01【学情衔接】 已经学习知道的知识 衔接问题 将要达成的核心目标 1.重力G=mg，牛顿第二定律F=ma。 2.向上减速时，加速度方向向下；向下减速时，加速度方向向上。 3.作用力与反作用力大小相等，大小相等、方向相反。 超重、失重现象→超重、失重概念、条件、实质及解释 超重、失重特征→超重、失重分析 1.认识什么是超重和失重现象，知道产生超重和失重的条件。 2. 能根据加速度的方向, 运用牛顿第二定律，判别、分析、解释物体的超重和失重现象。 3.了解失重现象在现代科学技术中的应用。 02【衔接讲解】 “元创物理”2023年暑期《初高中衔接 • 物理教材》 第四章：运动和力的关系 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 一、超重、失重现象→超重、失重概念、条件、实质及解释 我们乘坐电梯从底层上楼时会有这样的感觉,启动时觉得自己突然“变重”,快到时又感觉自己“变轻”了。这是因为自身的重力在同一个地点是否发生变化了吗? 不是，这是超重、失重现象。 1.超重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向上的加速度． 2.失重 (1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有向下的加速度． 3.完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态． （2）产生条件：a＝g，方向竖直向下． 4.解释： （1）当物体有向上的加速度a时，据牛顿第二定理有：F－mg＝ma，即F＝m(g+a)>mg，即超重了； （2）当物体有向下的加速度a时，据牛顿第二定理有：mg－F＝ma，即F＝m(g－a)<mg，即失重了； 当向下的a＝g时，F＝0，即完全失重了。 （3）超重或失重多少由m、a共同决定，大小为ma。 5.决定因素： 超重或失重，决定于物体加速度的方向，与速度方向无关。向上加速或向下减速时均处于超重状态；向下加速或向上减速时均处于失重状态。 二、超重、失重特征→超重、失重分析 1.实重与视重 (1)实重：物体实际所受重力．物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化． (2)视重：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重．当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时，视重等于实重；当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于实重． 2.对超重、失重现象理解的两点注意： （1）超重、失重的实质：物体所受重力没有变化，只是与平衡时相比，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大小不再等于物体的重力了，或者说视重发生了变化。 （2）若物体不在竖直方向上运动，但只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay≠0，即当ay的方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay的方向竖直向下时，物体处于失重状态． 3.在完全失重状态下，通常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。 03【典例分析】 【类型一】对超重、失重的理解 【例1】为了研究超重与失重现象，某同学把一体重计放在电梯的地板上，将一质量为45 kg的物体放在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的变化情况。下表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内时间不表示先后顺序)： 时间 t0 t1 t2 t3 体重计示数(kg) 45.0 50.0 40.0 45.0 若已知t0时刻电梯静止，则 (　　) A．t1和t2时刻电梯的加速度方向一定相反 B．t1和t2时刻物体的质量并没有发生变化，但所受重力发生了变化 C．t1和t2时刻电梯运动的加速度大小相等，运动方向一定相反 D．t3时刻电梯可能向上运动 【反思与感悟】(1)判断超重、失重的标准是看加速度的方向，若加速度向上则物体一定超重，若加速度向下则物体一定失重；反之若物体超重，则加速度一定向上，若物体失重，则加速度一定向下。(2)物体超重或失重状态下的运动方向不确定，可以向上运动，也可以向下运动。 【类型二】弯曲失重及相关问题 【例2】(多选)“神舟十号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验(　　) A．水银温度计测量温度 B．做托里拆利实验 C．验证阿基米