6. 超重和失重（教学课件）物理人教版2019必修第一册

第四章 运动和力的关系 人教版（2019）必修 第一册 6. 超重和失重 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 知道超重、失重和完成失重的概念。 科学思维 学生在日常生活中对超重和失重是有所感知的，但是对于超重和失重的实质并不清楚，引导学生从牛顿定律的角度解释这些现象。 科学探究 利用牛顿运动定律对体重计上的人进行分析，并根据体重计的示数与重力的关系，理解超重现象和失重现象。 科学态度与责任 让学生亲身体验和现象真实还原，培养学生认真思考，寻求物理现象的本质的勇气和品质。 学习目标 重力的测量 01 超重和失重 02 教学内容 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 产生超重和失重的条件。 会分析解决超重和失重的实际问题。 进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 重点难点 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？ 课堂导入——思考与讨论 01 PART 01 第一部分 重力的测量 探究新知 7 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 探究新知——重力测量的方法一 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。 探究新知——重力测量的方法二 02 PART 02 第二部分 超重和失重 探究新知 10 (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？ 探究新知——思考与讨论 依据：牛顿第三定律。 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。 3.视重与实重相等的条件：静止或匀速直线运动。 探究新知——视重 (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？ 探究新知——思考与讨论 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。 探究新知——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？ 探究新知——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。 探究新知——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？ 探究新知——静止体重计上的超重和失重 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。 探究新知——思考与讨论 探究新知——观察与实验 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？ 探究新知——思考与讨论 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 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——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 探究新知——电梯里的超重和失重 探究新知——观察与实验 探究新知——观察与实验 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。 探究新知——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。 探究新知——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。 探究新知——电梯里的超重和失重 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？ 探究新知——思考与讨论 探究新知——做一做 探究新知——太空中的实验 超重和失重 超重 特征 运动 加速度方向向上 加速上升、减速下降 失重 特征 运动 加速度方向向下 减速上升、加速下降 课堂小结 1．小明拿着一个由轻质弹性细绳和一质量为的小球组成的玩具乘坐电梯，如图所示。某时刻他发现轻质弹性细绳的伸长量为电梯静止时的1.2倍，则该时刻（　　） A．小明处于超重状态 B．小明处于失重状态 C．电梯可能加速下降 D．电梯可能减速上升 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】电梯静止不动时，小球受力平衡，有电梯运行时，轻质弹性细绳的伸长量比电梯静止时大，说明弹力变大了，由牛顿第二定律有解得加速度大小为方向竖直向上，故小明处于超重状态，所以电梯可能加速上升或减速下降。故选A。 2．图为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连。运动员从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起。整个过程中忽略空气阻力。分析这一过程，下列表述正确的是（　　） A．经过C点时，运动员的速率最大 B．从B点到D点，运动员一直处于超重状态 C．从B点到D点，运动员的加速度一直增大 D．在D点人的速度为零，加速度也为零 课堂练习 A 课堂练习 【答案】A 【详解】ACD．运动员从O至B过程只受重力，做自由落体运动；从B到C过程，绳子拉力逐渐增大，绳子拉力小于重力，合力向下，运动员做加速度减小的加速运动，到C点时合力为零，速度最大；从C到D过程，弹性绳的拉力大于运动员重力，合力向上，加速度向上，运动员做减速运动，随运动员向下运动，绳子拉力变大，运动员受到的合力增大，加速度变大，运动员做加速度增大的减速运动，到D点运动员速度为零，合力不为零，合力向上，加速度向上；故A正确，CD错误； B．从B点到D点，运动员的加速度方向先向下后向上，先处于失重状态，后处于超重状态，故B错误。 故选A。 3．如图所示是我校年轻老师施老师正在用力蹬地起跳用头去撞击悬挂在树上的“大粽子”，喻意“高中”。空气阻力忽略不计，以上说法正确的是（　　） A．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他对地面的压力 B．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他所受的重力 C．施老师起跳后到达最高点时，速度和加速度都为零 D．施老师起跳后在空中的运动过程中，先超重后失重 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】A．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力等于他对地面的压力，是相互作用力，故A错误； B．施老师用力蹬地时，合力向上，地面对他的支持力大于他所受的重力，故B正确； C．施老师起跳后到达最高点时，速度为零，加速度为重力加速度不是零，故C错误； D．施老师起跳后在空中的运动过程中，只受重力作用，始终处于失重状态，故D错误。 故选B。 4．在学习了超重失重之后，小明同学站在体重计上，做下蹲和起立的动作，通过力传感器采集的图像如图所示，，下列说法正确的是（    ） A．小明的体重约为90kg B．段为起立过程，段为下蹲过程 C．段为起立过程，段为下蹲过程 D．下蹲过程中一直处于超重状态 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】A．由图可知，小明的重力为G=600N，则小明的质量约为故A错误； BCD．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重；起立先是向上加速再向上减速，对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲-起立的动作，AC段为起立过程，DE段为下蹲过程，故BD错误，C正确。 故选C。 5．一个质量为的人，站在竖直上升的升降机水平地板上，此人看到升降机上竖直挂着重物的弹簧秤的示数为，已知重物的质量为，取重力加速度大小，则他所处的状态及他对升降机地板的压力大小分别为（　　） A．超重状态， B．超重状态， C．失重状态， D．失重状态， 课堂练习 D 课堂练习 【答案】D 【详解】重物的重力为根据题意可知重物处于失重状态，则人也处于失重状态；设地板对人得支持力为，对人根据牛顿第二定律对重物根据牛顿第二定律联立解得根据牛顿第三定律可知人对升降机地板的压力大小为560N。故选D。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 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 $$