4.5.2 牛顿运动定律的应用 课件-2025-2026学年高一上学期物理沪科版（2020）必修第一册

该高中物理课件聚焦牛顿运动定律应用中的超重和失重，通过电梯运动情境导入，结合上节牛顿运动定律，引导学生从受力分析到运动学推导，构建现象到规律的学习支架。 其亮点在于融合视频演示（电梯超重失重、完全失重）与情境问题，通过分阶段理论推导（如电梯加速上升时F_N=mg+ma）和实例应用（水瓶自由下落不喷水、航天仪器失效），体现物理观念（运动与相互作用）和科学思维（模型建构与推理）。帮助学生直观理解抽象概念，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

5.牛顿运动定律的应用 第二课时 第四章 牛顿运动定律 素养目标 1.能通过分析物体的受力情况，确定物体的运动情况，能从物体的运动情况确定物体的受力情况。 2.能根据力和运动的关系，运用牛顿运动定律和运动学知识，分析求解有关动力学问题。 3.掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法。 4.了解超重和失重的含义，认识超重和失重现象。能运用牛顿运动定律分析求解超重、失重问题。 视频演示：电梯中的失重与超重 情境导入　如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。 （1）电梯启动瞬间加速度沿什么方向？ 提示：电梯启动瞬间加速度方向向上。 （2）人受到的支持力是大于重力，还是小于重力？ 提示：人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。 视 重 视 重 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。 依据：牛顿第三定律 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。 实 重 什么情况下实重与视重不相等呢？ FN mg 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。 FN mg v mg FN FN－mg＝ma 进而可以有 FN＝mg＋ma > mg 理论分析——电梯加速上升过程 对人受力分析 由牛顿第二定律 试着用上节的知识（牛顿运动定律）分析一下人的受力 mg FN′ mg－FN′＝ma 进而可以有 FN′＝mg - ma＜mg 理论分析——电梯减速上升过程 对人受力分析 由牛顿第二定律 a mg FN v mg－FN＝ma 得 FN＝mg－ma<mg 加速下降 a mg FN v FN－mg＝ma 得 FN＝mg + ma>mg 减速下降 理论分析——电梯下降过程 发现： ① 时，体重计的示数大于重力 ② 时，体重计的示数小于重力 加速度方向向上 加速度方向向下 0 电梯中的失重与超重——小结 若电梯自由下落时，人对体重计的压力为 。 推测： 超重 失重 完全失重 即物体所受拉力（支持力）大于自身重力 即物体所受拉力（支持力）小于自身重力 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。 实例 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。 实例 ——读数小于重力——失重 ——读数大于重力——超重 ——读数小于重力——失重 ——读数大于重力——超重 在弹簧秤下端挂一质量为 m 的钩码，分别做如下运动时，观察弹簧秤的拉力变化？ m 加速上升 加速下降 减速上升 减速下降 超重与失重的本质 实重即物体的实际重力. 当物体挂在弹簧测力计下时，弹簧测力计的示数视为视重。 物体处于平衡状态 物体处于超重时 物体处于失重时 物体完全失重时 F视 = G = mg F视 ＞ G = mg，a向上，F视 = m( g+a ) F视 ＜ G = mg，a向下，F视 = m( g-a ) F视 =0，a = g 思考：以下情况哪种物体处于超重？哪种处于失重呢？ 加速上升 减速下降 a方向向上 ——超重 加速下降 减速上升 a方向向下 ——失重 视频演示：完全失重 完全失重状态下，由重力产生的一切现象都不存在 例如物体对水平支持面没有压力、液体不产生压强、浸没在液体中的物体不受浮力等 涉及超重、失重的动力学问题 这类问题的本质都是动力学中的两类基本问题： 根据运动情况，求解物体对支持物的压力或物体对悬挂物的拉力；或者根据物体对支持力的压力或物体对悬挂物的拉力，判断运动情况 解决问题的关键： （1）判断超重或失重，根据加速度的方向列式，超重 F- mg = ma；失重 mg - F = ma （2）求出作用力 F 应用1 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。 应用2 跳楼机超失重体验 应用3 在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用 0 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 但仍能测量拉力或压力的大小. 三、超重和失重 1.超重：物体对悬绳的拉力或对支持物的压力大于物体所受重力的现象 a 向上 视重 > 重力 超重现象。 2.失重：物体对悬绳的拉力或对支持物的压力小于物体所受重力的现象 a 向下 视重 < 重力 失重现象。 四、完全失重 向下的加速度a=g时，物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力。 1.一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下.落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下.在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，下列判断正确的是( ) A.座舱在自由下落的过程中人处于超重状态 B.座舱在减速运动的过程中人处于超重状态 C.座舱在整个运动过程中人都处于失重状态 D.座舱在整个运动过程中人都处于超重状态 B 答案：B 解析：座舱在自由下落的过程中，加速度为向下的g，人处于完全失重状态；座舱在减速运动的过程中，加速度向上，则人处于超重状态，故选B. 2.某跳水运动员在踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板 静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点， C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点， 则下列说法正确的是( ) A.人在A点受到的合外力最小 B.人和踏板由C到B的过程中，人向上做加速度减小的加速运动 C.人和踏板由C到B的过程中，先超重后失重 D.人和踏板由C到A的过程中，人对踏板的压力不变 B 答案：B 解析：A.B为人站在踏板上静止时的平衡点，可知人在B点受到的合外力最小，故A错误；BC.B为人站在踏板上静止时的平衡点，此时弹力等于人的重力：则人和踏板由C到B的过程中，弹力一直大于人的重力，随着弹力的逐渐减小，人向上做加速度减小的加速运动，人一直处于超重状态，故B正确，C错误；D.人和踏板由C到A的过程中，踏板对人的弹力大小逐渐减小，则人对踏板的压力逐渐减小，故D错误。故选B。 3.如图所示，两弹簧分别固定在箱子的上下底面，两弹簧间有一可看作质点的小球，静止时小球与箱子侧面的O点等高.当箱子在竖直方向上运动时，下列说法正确的是( ) A.若小球与M点等高，则小球处于超重状态 B.若小球与N点等高，则小球处于失重状态 C.若小球与O点等高，则小球一定匀速运动 D.小球的加速度大小不可能大于重力加速度g C 解析：若小球与M点等高，对小球受力分析可知小球受到的合力方向竖直向下，根据牛顿第二定律，小球的加速度方向与合力方向相同，因此加速度的方向竖直向下，小球处于失重状态，故A错误；同理，若小球与N点等高，则小球受到的合力方向竖直向上，加速度的方向竖直向上，小球处于超重状态，故B错误；根据牛顿第一定律，当小球所受合力为零时，保持静止或者匀速直线运动状态，静止时小球与箱子侧面的O点等高，说明此时小球受到的合力为零，当箱子在竖直方向运动时，小球随箱子一起运动，若小球与O点等高，小球一定匀速运动，故C正确；当两弹簧的合力不为零，并且方向跟小球重力相同时，小球受到的合力大于重力，根据牛顿第二定律，小球的加速度大小大于重力加速度g，故D错误. 谢谢观看 Lavf58.20.100 35b0d1dd52f24dc712139aa16e013c2d Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $