第四章 第6节 超重和失重-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

第6节　超重和失重 [学习目标要求]　1.知道测量重力的两种方法。2.知道什么是视重。3.知道什么是超重和失重现象。4.会利用牛顿运动定律分析超重和失重问题。 　重力的测量 1．公式法：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，根据G＝mg算出重力大小。 2．平衡条件法：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。这是测量重力最常用的方法。 [想一想] 我们测量体重时，站在台秤上应保持什么状态？测量体重的原理是什么？ 提示：保持静止状态；二力平衡。 　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．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。 (2)产生条件：物体具有竖直向下(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。 3．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。 (2)产生条件：物体具有竖直向上(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度。 4．完全失重 (1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的状态。 (2)产生条件：a＝g，方向竖直向下。 [判一判] (1)物体处于超重或失重状态时，其重力增大或者减小。( × ) (2)物体处于完全失重状态时，其重力为零。( × ) (3)物体处于超重状态时，物体一定在上升。( × ) 学习任务一　超重和失重的理解及判断 [导学探究] 人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重。人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？ 提示：先减小，后增加，再还原；人蹲下的过程经历了加速向下(失重)、减速向下(超重)和静止这三个过程。 [思维深化] 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。 　如图为某电梯铭牌，该电梯额定载重人数为14人，额定载重量为1050 kg，当电梯受到的压力超过额定载重物体的重力时电梯会鸣笛警示。该电梯在八层停靠时进入15位乘客，15位乘客总质量1040 kg。则下列说法正确的是(　　) A．当第15位乘客进入电梯时，该电梯会鸣笛警示 B．当电梯从八层开始向下运动时，电梯会鸣笛警示 C．当电梯从八层下降到一层，快要停止时，电梯可能会鸣笛警示 D．电梯从八层下降到一层停止全过程中都不会鸣笛警示 解析：C　由于15位乘客的总质量为1040 kg，而电梯额定载重量为1050 kg，则当第15位乘客进入电梯时，还没有达到电梯的额定载重量，从而电梯不会鸣笛警示，A错误；当电梯从八层开始向下运动时，加速度向下，由牛顿第二定律知ma＝mg－FN，由牛顿第三定律知FN＝FN′，则此时乘客给电梯的压力FN′小于乘客的重力，分析可得出电梯不会鸣笛警示，B错误；当电梯从八层下降到一层，快要停止时，加速度向上，由牛顿第二定律知ma＝FN－mg，由牛顿第三定律知FN＝FN′，则此时乘客给电梯的压力FN′大于乘客的重力，可能大于电梯的额定载重物体的重力，则电梯可能会鸣笛警示，C正确，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，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。 (2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态。 (3)注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。 [针对训练] 1．(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是(　　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D．不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变 解析：BD　体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时单杠对他的拉力等于运动员的