第四章 第六节 失重和超重-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第六节　失重和超重 【核心素养目标】 物理观念 知道测量重力的两种方法，知道超重、失重和完全失重现象及其产生的条件。 科学思维 会应用牛顿第二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，会解释生活中的超重和失重现象。 科学探究 通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件。 知识点一　失重和超重现象及其产生的条件 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？ (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？ 提示：(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。 (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。 1．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的现象。 (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)大于物体所受的重力的现象。 (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 1. 某海洋馆中的“海豚顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱。如图为一海豚把球顶向空中，并等其落下。下列说法正确的是(　　) 学生用书↓第117页 A．球在最高点时受到重力和海豚对它的顶力作用 B．球在最高点时速度和加速度都为零 C．球在上升过程中处于超重状态 D．球在下落过程中处于失重状态 D　[海豚把球顶向空中后，球只在重力作用下运动，球在最高处只受到重力，故A错误；球上升到最高点时只受重力作用，速度为零，加速度为g，故B错误；球在上升和下落过程中均只受到重力的作用，加速度为g，加速度的方向向下，处于失重状态，故C错误，D正确。] 2. 如图为一弹簧高跷的结构简图。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就被向上弹起，进而带动高跷跳跃。则下列说法正确的是(　　) A．人向上弹起的过程中，一直处于超重状态 B．人向上弹起的过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力 C．弹簧压缩到最短时，高跷对人的作用力大于人受到的重力 D．弹簧压缩到最短时，高跷对人的作用力小于人受到的重力 C　[人向上弹起的过程中，经历了先加速后减速的过程，所以先有向上的加速度，后有向下的加速度，人先处于超重状态，后处于失重状态，故A错误；踏板对人的作用力与人对踏板的作用力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，可知二者大小始终相等，故B错误；弹簧压缩到最短时，人有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律，可知高跷对人的作用力大于人受到的重力，故C正确，D错误。] 3. 2022年11月29日晚，搭载“神舟十五号”载人飞船的“长征二号”F遥十五运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将3名航天员送入太空。飞船成功对接空间站天和核心舱后，3名航天员进入空间站，与等候在此的“神舟十四号”航天员乘组实现了中国载人航天史上首次“太空会师”。航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是(　　) A．火箭加速上升时，航天员处于超重状态 B．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，航天员处于失重状态，则航天员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态 A　[火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律，可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，故A正确，B错误；航天员处于失重状态时，仍然受重力，故C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律，可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，故D错误。] 超重和失重的判断方法 1．看“力”：物体受竖直向上的拉力(或支持力)大于重力时，处于超重状态；小于重力时，处于失重状态。 2．看“加速度”：物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态。 知识点二　失重和超重的解释　完全失重现象 1．失重和超重现象的解释 如图所示，以重物为研究对象，挂在弹簧测力计上的重物受到重力G和拉力T的作用 (1)当整个装置以加速度a加速下降或减速上升时，选定竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律得：G－T＝ma，即T＝G－ma。 根据牛顿第三定律可知，重物对弹簧测力计的拉力T′＝T，所以T′<G，发生失重现象。 (2)当整个装置以加速度a加速上升或减速下降时，选定竖直向上为正方向，由牛顿第二定律得：T－G＝ma，即T＝G＋ma，同理知T′>G，发生超重现象。 2．完全失重现象 (1)定义：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重