4.6 超重和失重(课件)-【点石成金系列】2023-2024学年高中物理同步备课（人教版2019必修第一册）

千锤百炼 铸就精品 授课人：点石成金 授课日期：20XX年X月 培养什么人/怎样培养人/为谁培养人 4.6 超重和失重 01 重力的测量 02 超重和失重 03 完全失重 04 典例分析 目录/contents 导入新课 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，保持某一数值不变。这是为什么呢？ Part.01 重力的测量 1.先测物体的重力加速度g 2.用天平测物体的质量 3.由牛顿第二定律求重力 测量方法一： G=mg 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。 这是测量重力最常用的方法。 静止（或匀速）时，压力与支持力是作用力与反作用力，支持力与重力是平衡力。 支持力FN 压力FN′ 想一想：体重计的读数与物体重力为什么相等？ 支持力FN 重力G 读数 反映 压力 读数 压力 支持力 重力G 人站在体重计上不是静止的，向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？ 想一想 Part.02 超重和失重 G F1 视重: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。例如人站在体重计上时，体重计的示数称为视重。（是可变的） 依据：牛顿第三定律 实重:物体实际的重力大小。（是不变的） 结论:静止或匀速状态下，视重=实重。 什么情况下视重与视重不相等呢？ 如图所示 ，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，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。 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 即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。 mg － FN = ma FN = m（g－a）< mg 失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）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： 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 也可以设加速度大小为a，则 FN－mg =ma FN = m（g + a）> mg 超重：物体对支持物的压力对悬挂物的拉力（视重）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： 1.超重与失重现象仅仅是一种表象，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。 超重与失重的本质： 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。 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 想一想：以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？ 类型 v方向 a方向 现象 加速上升 减速上升 加速下降 减速下降 向上 向上 向下 向下 向上 向下 向下 向上 超重 失重 超重 失重 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。 人站在体重计上，既不下蹲也不站起，体重计的示数一定不变吗？ 思考与讨论 在电梯里放一台体重计， 人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数的变化。 做一做： 【例题】设人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。 解：对人进行受力分析， 根据牛顿第二定律，有FN－mg=ma 故：FN = m(g +a)=60×(9.8+0.25)N=603N 由牛顿第三定律得：FN′ =-FN =-603N 人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。 v a FN mg 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？ FN = m(g – a) 即：FN =0 由mg –FN= ma得 想一想 完全失重 物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力 Part.03 完全失重 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，这就是“完全失重”现象。 F合 = mg - FN=ma 当物体以加速度a=g加速下降或减速上升时： 可以举一些生活中的例子吗