第四章 第6节 超重和失重（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第6节　超重和失重 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.通过体验或者实验，认识超重和失重现象。 2．了解超重和失重现象在各个领域中的应用，解释生活中的超重和失重现象。 3．应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质。 1.培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。 2．培养学生用科学知识解释生活现象的能力。 通过在电梯里观察体重计示数等方式探究超重和失重现象产生的条件。 运用超重和失重解释生活现象，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。 [对应学生用书P125] 一、重力的测量 1．先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝mg。 2．利用力的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。这时测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 ↓ 二、超重和失重 1．失重 (1)定义：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。 (2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 2．超重 (1)定义：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。 (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 3．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象叫作完全失重状态。 (2)产生条件：加速度a＝g，方向竖直向下。 (物理与生活)如图所示，手持下端悬挂有重物的力传感器并保持竖直，实验时，手在竖直方向上下运动，并将力传感器获得的实验数据输入电脑，得到Ft图线如图所示，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)力传感器上提的过程中，重物先加速、再匀速、最后减速。(　　√　　) (2)如果突然释放力传感器，传感器的示数将等于重力，此时物体处于平衡状态。(　　×　　) (3)由Ft图线数据的变化可知，物体所受重力变大或变小了。(　　×　　) (4)可以根据加速度的方向判断物体处于超重还是失重：加速度向上——超重；加速度向下——失重。(　　√　　) (5)跳高运动员起跳后在空中运动的过程中，处于完全失重状态。(　　√　　) [对应学生用书P126] 探究点一___超重和失重 如图所示，一同学站在体重计上，起立过程中体重计的示数先大于500 N，后小于500 N；下蹲过程中示数先小于500 N，后大于500 N。 [问题设计] 两种情况下，她处于超重还是失重状态？ 提示：起立时先超重后失重，下蹲时先失重后超重。 1．视重：当物体挂在弹簧测力计下方或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受拉力的大小或台秤所受压力的大小。 2．对超重、失重的理解 (1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。 (2)发生超重或失重时，物体所受重力并没有发生变化。 (3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失。比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等；靠重力使用的仪器也不能使用，如天平、液体气压计等。 【例1】 (2023·江苏镇江高一期末)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的长度始终是电梯静止时的四分之三。已知重力加速度g取10 m/s2，由此可判断(　　) A．电梯可能加速下降，加速度大小为5 m/s2 B．电梯可能减速上升，加速度大小为2.5 m/s2 C．乘客处于超重状态 D．乘客对电梯地板的压力为500 N B　解析：电梯静止不动时，小球受力平衡，有mg＝kx，电梯运行时弹簧的长度比电梯静止时小，说明弹力变小了，根据牛顿第二定律，有mg－kx＝ma，即mg＝ma，解得a＝2.5 m/s2，加速度向下，电梯可能加速下降或减速上升，乘客处于失重状态，A、C错误，B正确；电梯地板对乘客的支持力大小为FN＝m′g－m′a＝500 N－125 N＝375 N，由牛顿第三定律知乘客对电梯地板的压力为375 N，D错误。 判断超重、失重状态的方法 (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，小于重力时物体处于失重状态，等于零时物体处于完全失重状态； (2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时物体处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时物体处于失重状态，向下的加速度为g时物体处于完全失重状态； (3)从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。 [练1] 在某中学的田径运动会上，小刚同学成功地跳过了1.60