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

超重 失重 授课教师： 1.了解测量重力的两种方法，知道什么是视重。 2.知道什么是超重和失重现象，会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题。（重点） 学习目标及重点 课堂引入 重力的测量 方法一： 1.先测物体自由落体时的重力加速度g 2.再用天平测物体的质量m 3.由牛顿第二定律求重力 G=mg 课堂引入 重力的测量 方法二： 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，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 课堂引入 视重:体重计、测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。 依据牛顿第三定律：视重=物体受到的支持力 实重:物体实际的重力大小。 结论:静止或匀速状态下，视重=实重。 什么情况下视重与实重不相等呢？ G FN 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，数值不变。是人的质量发生了变化，还是重力变了呢？ 超重、失重现象 如图，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和体重计对人的支持力 FN，下蹲时分为几个运动阶段？人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速至少两个阶段。 G FN 设竖直向下方向为坐标轴正方向。 人加速向下运动的过程中(如图)，根据牛顿第二定律，有 mg － FN = ma FN = m（g－a）< mg 即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。 加速向下 即为失重 失重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。 特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。 举例： 失重 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。 可以举更多生活中的例子吗？ 完全失重 自由落体运动的物体 减速向下 人减速向下运动的过程中 加速度方向与运动方向相反，有 此时，体重计的示数（视重）大于人受到的（实重）重力。 mg － FN =－ ma FN = m（g + a）> mg 即为超重 超重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。 特征：物体加速度向上， 视重变大，实重不变。 举例： 超重 超重、失重本质 1. 所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变。 2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即“实重”并没有变化。 小组讨论 a方向向上 ——超重 加速上升 减速下降 a方向向下 ——失重 加速下降 减速上升 以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？ 小组讨论 问题一：人在蹦极时处于超重状态还是失重状态？ 第一阶段：绳子没有伸直的过程，人只受重力，加速度等于重力加速度，处于完全失重状态 第二阶段：从绳子伸直开始，到绳子拉力增大到人的重力大小的过程中，拉力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态 第三阶段：绳子拉力大小从重力大小，直到人下降到最低点的过程中，拉力大于重力，加速度方向向上，处于超重状态 小组讨论 问题2：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。 小组讨论 0 应用3：在航天飞机中或者太空中，能否测量质量和重力？ 弹簧测力计无法测量物体的重力 无法用天平测量物体的质量 注意：在太空中仍能测量拉力或压力的大小. 关于超重和失重，下列说法正确的是(　　) A.超重现象只会发生在物体竖直向上运动的过程中，超重就是物体所受的重力增加了 B.失重现象只会发生在物体竖直向下运动的过程中，失重就是物体所受的重力减小了 C.完全失重就是物体所受的重力全部消失了 D.不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的 典例例题1 D D 某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为：运动员离开悬崖后先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞，匀减速下降，达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是(　　) A.在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用 B.在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态 C.在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态 D.在匀速下降阶段，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力 典例例题2 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．“