第四章 第6节 超重和失重-2022-2023学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）津鲁琼云晋皖黑吉桂贵粤辽渝鄂冀湘甘赣豫新青藏宁蒙陕

第6节　超重和失重 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。 2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 1.科学探究 用牛顿第二定律探究生活中的超重、失重现象。能从不同的角度解决动力学问题，具有质疑和创新的意识。 2.关键能力 分析解决实际问题的能力 一、重力的测量 方法一：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。 方法二：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重力大小。 二、超重和失重 1.视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。 2.超重现象：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。 3.失重现象：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。 4.完全失重现象：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。 【想一想】 1.人站在体重计上在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段，每个阶段分别处于什么状态？ 答案　失重、超重和平衡状态。 2.物体处于超重和失重状态时是否物体的重力发生变化了？ 答案　重力没有变，是“视重”发生了变化。 探究1　超重和失重现象的理解 ■情境导入 如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。 (1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？ (2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？ 答案　(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。 (2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。 ■归纳拓展 1.超重、失重的比较 特征状态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 竖直向上或有竖直向上分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速 失重 竖直向下或有竖直向下分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)<mg 向下加速或向上减速 完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动 2.对超重、失重的“三点”理解 (1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。 (2)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。 (3)在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。 【例1】 (多选)下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是(　　) A.电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重状态 B.在空中做自由落体运动的物体，处于完全失重状态 C.磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，车上乘客处于超重状态 D.人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，处于失重状态 答案　BD 解析　电梯正在减速上升，加速度向下，则在电梯中的乘客处于失重状态，选项A错误；在空中做自由落体运动的物体，加速度为g，处于完全失重状态，选项B正确；磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，竖直方向加速度为零，则车上乘客既不超重也不失重，选项C错误；人站在地面上，当其由站立状态开始下蹲的瞬间，加速度向下，则处于失重状态，选项D正确。 【针对训练1】 小敏随着十几个人一起乘电梯上五楼，走进电梯时电梯没有显示超载，但电梯刚启动时报警器却响了起来。对这一现象的解释，下列说法正确的是(　　) A.刚启动时，物体的加速度向下，人处于超重状态 B.刚启动时，人所受的重力变大了 C.刚启动时，人对电梯底板的压力大于底板对人的支持力 D.刚启动时，人对电梯底板的压力变大了 答案　D 解析　人随电梯一起加速上升，电梯刚启动时报警器却响了起来，说明人和电梯的加速度向上，合力向上，电梯和人处于超重状态，所以人对电梯底板的压力变大了，故D正确。 探究2　超重、失重的分析和计算 【例2】 (多选)(2020·陕西咸阳市实验中学高一月考)一人站在电梯内体重计上，电梯静止时体重计示数500 N。若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为600 N，取g＝10 m/s2。电梯的运动情况可能是(　　) A.电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向上 B.电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下 C.电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动 D.电梯可能向