4.6超重与失重 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第6节 超重和失重 1.神奇的水瓶 2.徒手拉断纸带 课堂引入 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？ 新课教学 重力的测量 视重 实重 下蹲过程： 加速下降 减速下降 静止 在电梯地板上放一台体重计，一物体放在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。 恢复原值 示数变大 示数变小 恢复原值 原值 示数变大 示数变小 原值 恢复原值 恢复原值 （1）如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力是多大？ v a G FN/ FN 1、超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象。 理论分析一 恢复原值 示数变大 示数变小 恢复原值 原值 恢复原值 恢复原值 示数变大 示数变小 恢复原值 电梯上升 原值 电梯下降 加速上升 减速下降 超重产生的条件 具有向上的加速度 （2） 如图，人的质量为m，当电梯以加速度a加速下降时，人对地板的压力是多大？ v a FN’ FN 2、失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。 G 恢复原值 示数变大 示数变小 恢复原值 原值 恢复原值 恢复原值 示数变大 示数变小 恢复原值 电梯上升 原值 电梯下降 减速上升 加速下降 失重产生的条件 具有向下的加速度 加速上升 减速下降 加速下降 减速上升 超重 失重 失重 超重 结论： 当物体有向上的加速度——超重 当物体有向下的加速度——失重 超重、失重与物体的速度无关. 超重与失重的本质 物体的超重和失重是取决于速度还是取决于加速度？ 思考与讨论 人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。图中呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况 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。 【分析 】人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力 FN，受力分析如图 4.6-6 所示。 三、教材例题 【解析】设竖直向上方向为坐标轴正方向。 根据牛顿第二定律，有 FN－mg＝ma FN ＝m（g ＋ a）＝ 60×（9.8 ＋ 0.25）N ＝ 603 N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 FN′为 FN ＝－ FN ＝－ 603 N 人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下。 三、教材例题 v a FN mg 思考：当升降机以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？ 由FN = m(g – a)得：FN =0 完全失重：当加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。 四、完全失重 可以举一些生活中的例子吗？ 应用1：装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？ 当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。 四、完全失重 完全失重 物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力 解释太空中的完全失重现象 宇航员只受重力，处于完全失重状态。 当物体做自由落体运动、坚直上抛运动、以及各种抛体运动时，只受重力作用，加速度a=g，物体处于完全失重状态。 人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机都绕地球做圆周运动时，航天飞机中的人和物都处于完全失重状态。 生活中的完全失重 在航天器中所有靠重力效应工作的仪器都失效！ 弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小。 无法用天平测量物体的质量 生活中的完全失重 利用完全失重条件的科学研究 液体呈绝对球形 制造理想的滚珠 制造泡沫金属 生活中的完全失重 太空中的超重和失重现象 超重对宇航员的影响 平躺姿势 超重起初 超重达到 倍重力时 超重达到 倍重力时 感到头晕、呕吐 感到呼吸困难 颈骨已不能支持头颅，有折断的危险 升空时，超重可达重力的 倍 9 3 4 超重训练 【1】2022年3月23日，在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内，航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”被抛出后近似做匀速直线运动，不计空气阻力。则刚抛出后（  ） A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力为零 C．“冰墩墩”处于完全失重状态 D．该运动过程可以用来验证牛顿第一定 课堂练习 【参考答案】C 【2】小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正