4.6 超重和失重 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

超重和失重 学科素养与目标要求 1.知道重力测量的两种方法. 2.知道什么是视重. 3.理解超重、失重和完全失重现象. 物理观念： 1.能够在具体实例中判断超重、失重现象. 2.会利用牛顿运动定律分析超重和失重现象. 科学思维： 2 1.方法一：利用牛顿第二定律 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 ，利用牛顿第二定律可得G＝ . 2.方法二：利用力的平衡条件 将待测物体悬挂或放置在 上，使它处于静止状态.这时物体受到的重力的大小 测力计对物体的拉力或支持力的大小. 一、重力的测量 mg 质量m 测力计 等于 3 [情境探究] 用手提住弹簧测力计,(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(3)若将弹簧测力计和物体一起释放,观察弹簧测力计的示数如何变化? 要点提示 (1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。 1.视重：体重计的 称为视重，反映了人对体重计的 . 2.失重 (1)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. (2)产生条件：物体具有 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度. 3.超重 (1)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. (2)产生条件：物体具有 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度. 4.完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 的状态. (2)产生条件：a＝g，方向 . 二、超重和失重 示数 小于 压力 竖直向下 大于 竖直向上 等于零 竖直向下 5 三、超重和失重的判断 如图1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？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？ 导学探究 答案　电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力. (2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？ 答案　减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力. 图1 6 状　态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平　衡 a=0 F=mg 静止或匀速 直线运动   超　重 向上 F=m(g+a)>mg 向上加速 或向下减速   状　态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 失　重 向下 F=m(g-a)<mg 向下加速或 向上减速   完全失重 向下 a=g F=0 抛体运动、自由落体运动   例1　2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，如图所示.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是A A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态 B.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态 C.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力 D.在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则 　宇航员的重力消失了 8 (2)从加速度的角度判断： ①当物体的加速度方向向上(或竖直分量向上)时，处于超重状态，如图2. 根据牛顿第二定律：FN－mg＝ma，此时FN>mg，即处于超重状态. 可能的运动状态：向上加速或向下减速. ②当物体的加速度方向向下(或竖直分量向下)时，处于失重状态，如图3. 根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN<mg，即处于失重状态. 可能的运动状态：向下加速或向上减速. ③当物体的加速度为g时，处于完全失重状态，如图4. 根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时a＝g，即FN＝0. 可能的运动状态：自由落体运动或其他抛体运动. 图2 图3 图4 9 例2　(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图7甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是 BC A.从时刻t1到t2，物块处于失重状态 B.从时刻t3到t4，物块处于失重状态 C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着 　匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层 D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着 　匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层 图7 10 例3　(多选)如图所示，电梯的顶部竖直悬挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是BC (g取10 m/s2) A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2 B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2 C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2 D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2 11 求解超重与失重问题的基本思路 超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续,解题时应抓住加速度这个关键量。具体方法是: (1)分析物体运动的加速度方向; (2)判断物体处于超重(或失重)状态; (3)分析其受力,利用牛顿第二定律分析和求解。 例4.(超重、失重的有关计算)(多选)在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是BC A.升降机可能以0.8g的加速度加速上升 B.升降机可能以0.2g的加速度加速下降 C.升降机可能以0.2g的加速度减速上升 D.升降机可能以0.8g的加速度减速下降 13 四、动力学图像像 例5、一个物块置于粗糙的水平地面上,受到的水平拉力F随时间t变化的关系如图(a)所示,速度v随时间t变化的关系如图(b)所示。g取10 m/s2,求: (1)1 s末物块所受摩擦力的大小Ff1; (2)物块在前6 s内的位移大小x; (3)物块与水平地面间的动摩擦因数μ。 (1)4 N　(2)12 m　(3)0.4 [知识点拨] 1.常见的图像有:v-t图像,a-t图像,F-t图像,F-x图像,a-F图像等。 2.图像间的联系:加速度是联系v-t图像与F-t图像的桥梁。 3.图像的应用 (1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图像,要求分析物体的运动情况。 (2)已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图像,要求分析物体的受力情况。 (3)通过图像对物体的受力与运动情况进行分析。 4.解题策略 (1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义。 (2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体运动”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断。 规律方法 求解图像问题的思路 练习：如图甲,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图像如图乙所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出(　　) A.斜面的倾角 B.物块的质量 C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度 ACD 1.完全失重状态的说明：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，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液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、液体压强计等). 2.完全失重时重力本身并没有变化. 小结： 18 $