4.6超重和失重（课件）-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第一册）

知 识 回 顾 一、从受力确定运动情况 如果已知物体的 情况，可以由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学的规律确定物体的 情况。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体受力情况求 ，据牛顿第二定律求加速度，再用 求所求量。 二、从运动情况确定受力 如果已知物体的 情况，根据运动学公式求出物体的加速度，再根据牛顿第二定律确定就可以确定 。 处理这类问题的基本思路是：先分析物体的运动情况，据运动学公式求加速度，再在分析物体受力情况的基础上，用牛顿第二定律列 求所求量（力）。 受力 加速度 运动 合力 运动学公式 运动 物体所受的力 方程 1 4.6超重和失重 第四章 运动和力的关系 人教版高中物理 必修一 前面我们学习了怎样描述物体的运动，但是没有讨论物体为什么会运动。要讨论这个问题，必须知道运动和力的关系。在力学中，只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分支，叫作运动学（kinematics）；研究运动和力的关系的分支，叫作动力学（dynamics）。 动力学知识在生产和科学研究中很重要，设计各种机器，控制交通工具，研究天体运动等，都离不开动力学知识。 学习目标 l.认识超重和失重现象，理解超重和失重的含义。（物理观念） 2.运用牛顿运动定律，分析超重和失重问题。（科学思维） 3.识别图像内涵，获取图像信息，求解联系实际的相关超重和失重问题。（科学思维） 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？ 一、重力的测量 在地球表面附近，物体由于 而受到重力。 地球的吸引 1.重力的两种测量方法 方法1：先测量物体做自由落体运动的 ，再用天平测量物体的 ，利用牛顿第二定律可得G ＝ 。 加速度g 质量 mg 一、重力的测量 方法2：利用 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 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 ，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。 力的平衡 静止 相等 D 二、超重和失重 1.实重和视重 （1）实重：物体 的重力，物体所受重力 因物体运动状态的改变而变化。 人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？ 体重计的示数称为 ，反映了人对体重计的 。根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支持力 。 （2）视重：当物体在 方向上有 时，物体对测力计的拉力或压力将 物体的重力，此时测力计的示数叫物体的视重。 视重 压力 大小相等，方向相反 竖直 加速度 不等于 实际所受 不会 二、超重和失重 由于物体在竖直方向上有加速度时视重不等于实重，所以我们在用弹簧测力计测物体重力时，应在静止状态或匀速直线运动状态下进行。 如图4.6-1，选取人为研究对象。人体受到 和体重计对人的 ，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历 三个阶段。 重力mg 支持力 加速、减速和静止 二、超重和失重 设竖直向下方向为坐标轴正方向。 2.失重现象 （1）本质： 人加速向下运动的过程中（图4.6-2），根据牛顿第二定律，有： 即体重计的示数所反映的视重（力） 人所受的重力。 mg － ＝ ma ＝ m（g － a）< mg 小于 视重减少量为ma。 二、超重和失重 （2）定义： 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象，叫作失重现象。 （3）特征：物体具有 的加速度（或有向下的分加速度）。 （4）运动形式: 运动或 运动。 小于 向下 向下加速 向上减速 二、超重和失重 3.完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 的现象，称为完全失重。 （2）特征：加速度a= ，方向 。 （3）现象: 在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持它的物体无压力、摆钟停止摆动、浸在水中的物体不再受浮力，液体柱不再产生向下的压强等。靠重力才能使用的仪器将失效（如天平、液体气压计等）。 等于零 g 竖直向下 例如一个竖直上抛的物体，在空中的任何位置都是完全失重状态。 二、超重和失重 4.超重现象 （1）本质： 同理，人减速向下运动的过程中（图4.6-3），加速度方向与运动方向 ，有 此时，体重计的示数 人受到的重力。 mg － ＝－ ma ＝ m（g ＋ a）> mg 大于 视重增加量为ma。 相反 二、超重和失重 （2）定义： 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象，叫作超重现象。 （3）特征：物体具有 的加速度（或有向上的分加速度）。 （4）运动形式： 运动或 运动。 当人相对于体重计静止不动时，有 mg 大于 向上 向上加速 向下减速 ＝ 判断超重还是失重，只看加速度方向，与速度方向无关。 二、超重和失重 5.对超重与失重的理解 （1）超重与失重现象，仅仅是一种表象，只是拉力（或压力）的增大或减小，是视重发生了改变。 （2）无论是超重还是失重，物体本身的重力并不随其运动状态的变化而改变，始终存在，大小也没有发生变化。 （3）超重和失重现象，仅与加速度有关，而与速度无关。当加速度向下时,物体处于失重状态；当加速度向上时,物体处于超重状态。 二、超重和失重 6.判断超重和失重的方法 （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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态。 （2）从加速度的角度判断 当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态。 （3）从速度变化的角度判断 物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重。 二、超重和失重 二、超重和失重 二、超重和失重 答：下蹲的过程中，人先向下加速，再向下减速，加速度先向下后向上，先处于失重状态后处于超重状态，站起过程中，先向上加速，再向上减速，加速先向上后向下，先处于超重状态，后处于失重状态; 人站在体重计上既不蹲下也不站起时，处于平衡状态，受到体重计的支持力与自身重力相等，体重计示数不变。 D 二、超重和失重 可见，人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的。那么，如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变吗？ 二、超重和失重 二、超重和失重 二、超重和失重 二、超重和失重 二、超重和失重 这个结果说明，当人与电梯共同向上加速或向下减速运动时， G，人对电梯的压力将大于人所受的重力，出现 现象。 同理，如果电梯加速下降（或减速上升）， G，人对电梯的压力将小于人的重力，出现 现象。 如果人在加速下降的过程中加速度a ＝ ，那么，体重计的示数为 。这时物体对支持物（或悬挂物） 作用力，这种现象被叫作 状态。 > 超重 < 失重 g 0 完全没有 完全失重 二、超重和失重 实际中有许多领域涉及超重和失重现象。例如，火箭发射时向上的加速度很大，火箭底部所承受的压力要比静止时大得多。 如果是载人航天，在火箭发射阶段，航天员要承受数倍于自身体重的压力。只有很好地研究材料、机械结构、人体自身所能承受的压力问题，才能使火箭成功发射、航天员顺利飞向太空。 二、超重和失重 航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天器内的物体将处于完全失重状态。完全失重时，物体将飘浮在空中，液滴呈球形（图4.6-7），气泡在液体中将不会上浮，走路时稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”…… 超重和失重现象在实际中还有许多，请你通过读书、上网、请教专业人员等多种途径进一步学习和了解。 C 课堂小结 超重和失重 重力的测量 实重和视重 超重和失重 概念 实质 特征 生活中的超重和失重现象 $$