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

4.6超重和失重 核心素养: 1.物理观念：超重和失重现象 2.物理思维：通过牛顿第二定律培养严谨的科学思维 3.实验探究： 通过电梯和传感器实验探究什么超重和失重现象 4科学态度与责任 ：培养学生实事求是的精神，提升科学探究能力,强化科学态度和责任意识. 宇航员在太空中 一、重力的测量 方法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m，由G=mg可得重力。 平常我们怎样测量一个物体的重力的测量? 方法2.将物体悬挂（或放置）在测力计上，使物体静止。这时测力计对物体的拉力（或支持力）与重力大小相等。 思考：为什么要使物体静止？ 视重 实重 下蹲过程： 加速下降 减速下降 静止 一、重力的测量 二、失重 视重<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。 这个称好，称出来的我比较瘦！ 思考：处于失重状态下物体就变轻了吗？ 想通过失重减肥你想多了！ 只是称的示数变小了！ 体重计的示数所反映的视重（力）大于人所受的重力。 视重>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。 二、超重 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 运动过程 a方向 视重变化 物体状态 电梯的运动过程 加速上升 匀速上升 减速上升 加速下降 匀速下降 减速下降 超重状态 失重状态 失重状态 超重状态 不超重不失重 0 0 FN > G FN = G FN > G FN = G FN < G FN < G 不超重不失重 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. 三.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？ 人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。 思考与讨论1： 由站起突然下蹲 由蹲下突然站起 失重 超重 超重 失重 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。 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。 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。 可以举一些生活中的例子吗？ 四、完全失重 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 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 应用3：在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！ 超重与失重 1.（多选）悬挂在电梯天花板上的弹簧测力计的钩子挂着质量为m的物体，电梯静止时弹簧测力计的示数为G=mg。下列说法正确的是（ ） A.当电梯匀速上升时，弹簧测力计的示数增大，电梯匀速下降时，弹簧测力计的示数减小。 B.只有电梯加速上升时，弹簧测力计的示数才会增大，只有电梯加速下降时，弹簧测力计的示数才会减小。 C.不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向上，弹簧测力计的示数一定增大。 D.不管电梯向上或向下运动，只要加速度的方向竖直向下，弹簧测力计的示数一定减小。 CD 超重与失重 2.一个质量为60kg的人乘电梯下楼。快到此人要到达的楼层时，电梯以0.25m/s2的加速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。 超重与失重 3.（多选）“蹦极”是一项非