第06讲 超重和失重（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第一册）

第四章 运动和力的关系 4.6 超重和失重 人教版(2019)必修 第一册 Directory 目录 超重和失重 01 新课引入 03 02 重力的测量 课堂练习 04 conclusion 新课引入 01 思考与讨论 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？ conclusion 重力的测量 02 重力测量的方法一 操作方法： (1)先测量物体做自由落体运动的加速度 g； (2)再用天平测量物体的质量； (3)利用牛顿第二定律可得：G ＝ mg 重力测量的方法二 操作方法： 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。 conclusion 超重和失重 03 思考与讨论 (1)人在体重计上受到几个力的作用？ (2)如果人静止在体重计上，这几个力的大小关系是怎样的？ (3)人所受的支持力和人给体重计的压力大小什么关系？你的依据什么？ 一、视重 1.视重：体重计的示数，反映的是人对体重计的压力大小。 mg FN 2.实重：物体实际的重力大小。 依据：牛顿第三定律。 3.视重与实重相等的条件：静止或匀速直线运动。 思考与讨论 (1)人站在体重计上向下蹲的过程中，你认为人经历了几个过程或状态？ (2)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？ 二、静止体重计上的超重和失重 1.人向下加速下蹲过程 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。 二、静止体重计上的超重和失重 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，叫作失重现象。 思考：物体处于失重状态时，物体的重力发生改变了吗？ 二、静止体重计上的超重和失重 2.人向下减速下蹲过程 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）大于人所受的（实重）重力。 二、静止体重计上的超重和失重 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，叫作超重现象。 思考：物体处于超重状态时，物体的重力发生改变了吗？ 思考与讨论 人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，请你分析力传感器上的人“下蹲”和“站起”两个过程中超重和失重的情况。 观察与实验 思考与讨论 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？ 三、电梯里的超重和失重 情景一：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀加速上升，人对升降机的压力为多大？ 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情况称为超重现象。 a 取加速度方向为正方向 由牛顿第二定律得：FN－G= m a FN = G+ ma = m(g+a) 根据牛顿第三定律得：人对升降机的压力 F压＝FN＝m (g＋a) FN G > mg 超重 v 三、电梯里的超重和失重 情景二：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀减速上升，人对升降机的压力为多大？ 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情况称为失重现象。 a 取加速度方向为正方向 由牛顿第二定律得：G－FN= m a FN = G- ma = m(g-a) 根据牛顿第三定律得：人对升降机的压力 F压＝FN＝m (g-a) FN G < mg 失重 v 三、电梯里的超重和失重 情景三：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀减速下降， (1)人对升降机的压力为多大？ (2)人是处于超重还是失重状态？ a FN G v 三、电梯里的超重和失重 情景四：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀加速下降， (1)人对升降机的压力为多大？ (2)人是处于超重还是失重状态？ a FN G v 观察与实验 观察与实验 三、电梯里的超重和失重 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 结论：当加速度方向向上时，物体发生超重现象， 当加速度方向向下时，物体发生失重现象。 三、电梯里的超重和失重 【例题】设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g 取 9.8 m/s2。 【分析 】人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力 FN，受力分析如图 4.6-6 所示。 三、电梯里的超重和失重 【解析】设竖直向上方向为坐标轴正方向。 根据牛顿第二定律，有 FN - mg＝ma FN ＝m(g＋a)＝ 60×(9.8 ＋ 0.25)N ＝ 603 N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 FN′为 FN ＝－ FN ＝－ 603 N 人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下。 思考与讨论 当物体处于失重状态，且a＝g时会发生什么现象？ 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的情况称为完全失重现象。 FN = m (g－a)= 0 如：自由落体运动和竖直上抛运动 此时重力为零吗？ 做一做 太空中的实验 conclusion 课堂练习 04 1．关于超重与失重现象的说法正确的是（　　） A．处于超重状态的物体其所受重力大于静止时物体所受的重力 B．处于失重状态的物体一定向下加速运动 C．处于超重状态的物体所受合力方向可能与重力方向相反 D．处于失重状态的物体加速度方向可能与重力加速度方向相反 C 【答案】C 【详解】A．处于超重状态的物体其所受重力等于静止时物体所受的重力，故A错误； B．处于失重状态的物体有向下的加速度，但不一定向下做加速运动，故B错误； C．处于超重状态的物体有向上的加速度分量，所受的合力有向上的分量，当物体所受的合力竖直向上时，所受合力方向与重力方向相反，故C正确； D．处于失重状态的物体有向下的加速度分量，所受的合力有向下的分量，加速度方向不一定与重力加速度方向相反，故D错误。 故选C。 2．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为500 N。若电梯运动中的某一段时间内，该同学发现体重计示数为如图所示的400 N，则在这段时间内（　　） A．该同学所受的重力变小了 B．电梯一定在竖直向下运动 C．该同学对体重计的压力小于体重计对她的支持力 D．电梯的加速度大小为2 m/s2，方向一定竖直向下 D 【答案】D 【详解】A．该同学在这段时间内处于失重状态，对体重计的压力变小了，而该同学的重力并没有改变，故A错误； BD．以竖直向下为正方向，则有解得方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故B错误，D正确； C．人对体重计的压力与体重计对人的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故C错误。故选D。 3．图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像。两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。根据图像可知（　　）   A．d点位置对应人处于跳起的最高点 B．c点位置对应人处于失重状态 C．b点位置对应人处于下蹲过程的最低点 D．b点位置对应人处于失重状态 D 【答案】D 【详解】AB．由题图乙可知，人的重力约为500 N，d、c点位置人所受支持力大于重力，尚未离地，且人的加速度向上，处于超重状态，A、B错误； CD．b点位置人所受支持力小于重力，人的加速度向下，处于失重状态，且b点位置对应人处于下蹲过程，加速度方向向下，处于减速阶段，还没有到达最低点，C错误，D正确。 故选D。 4．一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中到时间段图像为直线。则以下说法正确的是（    ） A．时间内，乘客处于超重状态 B．时间内，乘客处于失重状态 C．时间内，乘客处于超重状态 D．时间内，乘客的速度一直增大 A 【答案】A 【详解】AB．一名乘客乘坐电梯竖直上升，位移x与时间t的图像斜率表示速度，由图可知时间内，乘客向上加速，乘客处于超重，故A正确，B错误； C．由图可知时间内，斜率不变，乘客做匀速直线运动，乘客处于平衡态，故C错误； D．由图可知时间内，斜率减小，乘客向上做减速运动，速度减小，故D错误。 故选A。 5．如图，电梯与水平地面成角，一人静止站在电梯水平梯板上，电梯以恒定加速度向上启动过程中，水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为和。若电梯启动加速度改为（人与电梯仍相对静止），则下面结论正确的是（    ） A．水平梯板对人的摩擦力变为 B．水平梯板对人的支持力变为 C．电梯加速启动过程中，人处于失重状态 D．水平梯板对人的摩擦力方向向左 A 【答案】A 【详解】D．对人做受力分析，由于人由沿斜面向上的加速度，故摩擦力方向水平向右，如图所示，故D错误； AB．电梯以恒定加速度a向上启动过程中， 由牛顿第二定律得， 故当加速度变为时，故A正确，B错误； C．由于人受到的支持力大于重力，竖直方向加速度向上，故人处于超重状态，故C错误。故选A。 本节结束 谢谢观看 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 $$