4.6 超重和失重 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦超重和失重现象，通过“体重计下蹲示数变化”“宇航员漂浮”等生活问题导入，结合学生下蹲实验观察，经受力分析与牛顿第二定律推导，构建从现象到本质的学习支架，明晰超重失重的产生条件及解释。 亮点在于以实验探究为基础，学生亲身体验结合科学思维推导，例题涵盖电梯、扶梯等情境，小组讨论分析蹦极、水瓶下落等实例，深化物理观念与科学探究素养。助学生理解“视重”本质，教师可提升教学互动性与效率。

人教版高中物理必修第一册第四章 4.6超重和失重教学课件 核心素养目标 2 新课引入 站在体重计上向下蹲，为什么体重计的示数会发生变化？ 宇航员为什么会飘起来？ 3 重力的测量方法都有哪些呢？ 交流讨论总结：测量重力常用两种方法： 方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G=mg。 方法二：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。这是测量重力最常用的方法。 请一名同学站在体重计上并下蹲，其他同学观察体重计的示数变化 观察体重计的示数，先减小后增大再变小，最后不变。 请同学们探究示数为什么会改变？ 学生下蹲的过程可分为几个过程，每个过程的受力情况和运动情况是怎样的？ 超重和失重 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′ 问题：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 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，数值不变。是人的质量发生了变化，还是重力变了呢？ 超重、失重现象 如图，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，下蹲时分为几个运动阶段？人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速至少两个阶段。 G FN 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。 加速向下 即为失重 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（weightlessness）现象。 特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。 举例： 失重 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）为零的。 可以举更多生活中的例子吗？ 完全失重 自由落体运动的物体 减速向下 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 即为超重 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（overweight）现象。 特征：物体加速度向上， 视重变大，实重不变。 举例： 超重 超重、失重本质 1. 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。 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。 典型例题 【例题1】 在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力传感器相连,当电梯从静止起加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动时,传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图所示。试由此图回答问题:(g取10 m/s2) 19 (1)该物体的重力是多少?电梯在超重和失重时物体的重力是否变化? (2)电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大? 答案:(1)30 N　不变　(2)6.67 m/s2　6.67 m/s2 20 解析:(1)根据题意,4 ~18 s内物体随电梯一起匀速运动,由平衡条件及牛顿第三定律知,台秤受的压力和物体的重力相等,即G=30 N;根据超重和失重的本质得物体的重力不变。 (2)超重时,台秤对物体的支持力最大为50 N,由牛顿第二定 失重时,台秤对物体的支持力最小为10 N,由牛顿第二定律 21 (1)物体处于超重或失重状态时,物体的重力并未变化,只是视重变了。 (2)发生超重或失重现象只取决于加速度的方向,与物体的速度变化、大小均无关。 22 (3)超重和失重的几种不同运动形式 23 (4)完全失重状态的说明:在完全失重的状态下,平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失,比如物体对支持物无压力、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,不能再使用(如天平、水银气压计等)。 24 【变式训练1】 在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内,下列说法正确的是(　　) A.因为体重计示数变小了,所以晓敏 同学所受的重力变小了 B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C.电梯一定在竖直向下运动 D.电梯的加速度大小为 ,方向一定竖直向下 25 答案:D 解析:晓敏在这段时间内处于失重状态,晓敏对体重计的压力变小了,而晓敏的重力没有改变,A错;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,B错;以竖直向下为正方向,有mg-F=ma,解得a= ,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,C错,D正确。 26 典型例题 【例题2】 某同学设计了一个测量长距离电动扶梯加速度的实验,实验装置如图甲所示,将一电子秤置于水平的扶梯台阶上,实验员站在电子秤上相对电子秤静止。使电动扶梯由静止开始斜向上运动,整个运动过程可分为三个阶段,先加速、再匀速、最终减速停下。已知电动扶梯与水平方向夹角为37°,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,某次测量的三个阶段中电子秤的示数F随时间t的变化关系如图乙所示。 27 (1)画出加速过程中实验员的受力示意图。 (2)求该次测量中实验员的质量m。 (3)求该次测量中电动扶梯加速过程的加速度大小a1和减速过程的加速度大小a2,并判断是超重还是失重。 28 答案:(1)见解析　(2)60 kg　(3)0.56 m/s2　0.42 m/s2　向上加速过程是超重、向上减速过程是失重 解析:此题考查学生对超重和失重现象的理解与应用,意在培养学生应用牛顿运动定律分析问题的能力,逐步形成自己的科学思维等核心素养。 (1)对实验员受力分析,画出示意图如图所示。 (2)3~6 s电梯匀速直线运动,实验员受力平衡 F=mg=600 N, 得m=60 kg。 29 (3)加速阶段,对竖直方向,根据牛顿第二定律 F1-mg=ma1sin 37° 解得a1=0.56 m/s2,因为有竖直向上的加速度,所以是超重。 同理减速时,根据牛顿第二定律 mg-F2=ma2sin 37° 解得a2=0.42 m/s2,因为有竖直向下的加速度,所以是失重。 运动的物体,只要有竖直向上的加速度分量,即属于超重;有竖直向下的加速度分量,即属于失重。 30 【变式训练2】 如图所示的装置中,重力为4 N的物块,用一平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上,整个装置被固定在台秤上并保持静止,斜面的倾角为30°。如果物块与斜面间无摩擦,装置静止以后,烧断细线,物块下滑,与静止时比较,台秤的读数(　　) A.增大4 N B.增大3 N C.减小1 N D.不变 31 答案:C 32 小组讨论 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 以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？ 小组讨论 问题一：人在蹦极时处于超重状态还是失重状态？ 第一阶段：绳子没有伸直的过程，人只受重力，加速度等于重力加速度，处于完全失重状态 第二阶段：从绳子伸直开始，到绳子拉力增大到人的重力大小的过程中，拉力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态 第三阶段：绳子拉力大小从重力大小，直到人下降到最低点的过程中，拉力大于重力，加速度方向向上，处于超重状态 小组讨论 问题2：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。 小组讨论 0 应用3：在航天飞机中或者太空中，能否测量质量和重力？ 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 注意：在太空中仍能测量拉力或压力的大小. 02 失重 视重 > 实重，加速度a向上，FN-G=F合 超重 01 课堂总结 视重 ＜ 实重，加速度a向下，G-FN=F合 03 完全失重 视重 =0，加速度a=g，G=F合 04 超、失重计算 利用牛顿第二定律分析、计算 物理 观念 通过生活实际，体验超重和失重现象。 科学 思维 (1)通过实验，认识什么是超重和失重现象，知道产生超重和失重的条件。 (2)能用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象。 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $