(讲义)第4章 第6节 超重和失重-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(人教版2019)

第6节　超重和失重 学习任务 1．知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。 2．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。 3．了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象。 　超重和失重现象 1．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，这时测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 2．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。 在乘竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯里上楼时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到楼顶时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，在电梯里，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到楼底时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。 问题1　电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？ 提示：竖直向上，超重。 问题2　电梯向上将要到达目的地减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？ 提示：竖直向下，失重。 问题3　若电梯下降启动的瞬间或到达楼底前减速运动时，人处于超重还是失重状态？ 提示：向下启动瞬间，加速度向下，失重；向下减速运动时加速度向上，超重。 1．重力与视重 (1)重力：物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。 (2)视重：当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。 2．超重和失重的理解与判断 (1)当视重与物体的重力不同时，即发生了超重或失重现象。 (2)判断物体超重与失重的方法 ①从受力的角度判断 超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力。 失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力。 ②从加速度的角度判断 当物体的加速度方向向上(或竖直分量向上)时，处于超重状态。 当物体的加速度方向向下(或竖直分量向下)时，处于失重状态。 【典例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 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重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下落过程中只受重力，加速度大小等于当地的重力加速度，方向竖直向下，即处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内地面对他和杠铃的支持力等于他和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；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，D正确。] 　理解超重与失重的三点注意 (1)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。 (2)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。 (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。 [跟进训练] 1．(2022·广西高二学业考试)小明家住26层，他放学后，乘坐电梯从1层直达26层。假设电梯刚启动时做加速直线运动，中间一段做匀速直线运动，最后一段时间做减速直线运动。在电梯从1层直达26层的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．电梯刚启动时，小明处于失重状态 B．电梯刚启动时，电梯地板对小明的支持力大于小明受到的重力 C．电梯上升的过程中，小明一直处于超重状态 D．小明的速度方向发生了变化 B　[电梯刚启动时，处于加速阶段，小明所受电梯地板的支持力大于小明受到的重力，处于超重状态，A错误，B正确；电梯上升过程中，在加速阶段，小明处于超重状态，在减速阶段，小明处于失重状态，C错误；电梯从1层直达26层的过程中，小明的速度方向始终为向上，没有发生变化，D错误。] 　超重与失重的计算