第4章 7 超重与失重（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（教科版）

该高中物理课件聚焦超重与失重、动力学图像问题及临界问题，通过定义辨析（视重与实重）、条件分析（加速度方向）、实例应用（升降机运动、举物体模型）搭建学习支架，衔接基础概念与综合问题，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，如超重失重通过表格对比状态、加速度及运动情况，动力学图像结合实验数据（力传感器、频闪照相）分析受力，临界问题以弹簧连接体分离条件为例推导。采用知识辨析问答、典例分步解析的教学方法，既深化学生运动和相互作用观念，又为教师提供系统教学资源，提升教学效率。

7　超重与失重 知识点 超重与失重现象 知识 清单破 1.视重:物体在竖直方向做加速运动时,物体对悬挂物的拉力(弹簧测力计的示数T)或对支持 物的压力(N),通常我们称它(T或N)为视重。 2.实重:重力是由于地球作用于物体而产生的,始终存在,大小也不会受运动状态改变的影响, 我们通常称它为实重。 3.超重现象 (1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象。 (2)产生条件:物体具有向上的加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 4.失重现象 (1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象。 (2)产生条件:物体具有向下的加速度。 5.完全失重 (1)定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象。 (2)产生条件:加速度a=g,方向竖直向下。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.我们测量体重时,站在台秤上应保持什么状态? 2.物体向上运动时就处于超重状态,向下运动时就处于失重状态,你认为这种说法对吗? 3.在乘竖直升降电梯上楼时,电梯启动瞬间加速度方向如何?人处于超重还是失重状态? 提示 提示 提示 1.应保持静止状态。 2.不对。超重、失重的条件不是速度的方向向上或向下,而是加速度的方向向上或向下。加速度向上时,物体可能向上加速运动,也可能向下减速运动。加速度向下时,物体可能向下加速运动,也可能向上减速运动。所以判断超重、失重现象要看加速度的方向,加速度向上时超重,加速度向下时失重。 3.加速度竖直向上,人处于超重状态。 第1讲　描述运动的基本概念 5.向下启动瞬间,加速度向下,人处于失重状态;向下减速运动时加速度向上,人处于超重状态。 4.在乘竖直升降电梯上楼时,电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向如何?人处于超重 还是失重状态? 5.在乘竖直升降电梯下楼时,电梯启动的瞬间以及到达楼梯底前减速运动时,人处于超重还是 失重状态? 提示 4.加速度竖直向下,人处于失重状态。 提示 第1讲　描述运动的基本概念 　　物体处于超重还是失重状态,只取决于加速度的方向,与运动方向无关。 关键能力 定点破 定点 超重、失重现象的应用 第1讲　描述运动的基本概念 状态 加速度 运动 情况 举例 受力 示意图 动力学分析 平衡 a=0 静止或 匀速直 线运动   视重为F=mg 超重 向上 向上加 速或向 下减速   F-mg=ma, 则视重为 F=m(g+a)> mg 第1讲　描述运动的基本概念 失重 向下 (a<g) 向下加 速或向 上减速   mg-F=ma, 则视重为 F=m(g-a)< mg 完全 失重 向下 (a=g) 自由落 体、竖 直上抛   mg-F=ma= mg 则视重为 F=0 第1讲　描述运动的基本概念 典例 　某人在以a1=0.5 m/s2的加速度匀加速下降【1】的升降机中最多可举起m1=90 kg 的物体, 则此人在地面上最多可举起多少千克的物体?若此人在匀加速上升【2】的升降机中最多能举 起m2=40 kg的物体,求此升降机上升的加速度a2的大小。(重力加速度g取10 m/s2) 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】升降机处于失重状态,物体对人的压力(大小等于人对物体的“举力”)小 于物体所受重力。 【2】升降机处于超重状态,物体对人的压力(大小等于人对物体的“举力”)大于物体所受 重力。思路点拨    (1)设此人的最大“举力”为F,在不同环境中这个最大“举力”是恒定不 变的【3】,即他在以不同的加速度运动的升降机中最大的“举力”均为F。 (2)以物体为研究对象进行受力分析,根据物体的运动状态,可求出人的最大“举力”,从而推 知在地面上最多可举起物体的质量。通过最大“举力”,结合牛顿第二定律可求出物体的加 速度,即升降机的加速度。 第1讲　描述运动的基本概念 解析　以物体为研究对象,对物体进行受力分析及运动状态分析,如图甲所示,设人的最大 “举力”为F, 由牛顿第二定律得 m1g-F=m1a1(由【1】得到) 所以F=m1(g-a1)=855 N 当他在地面上举物体时,设最多可举起质量为m0的物体,则有m0g-F=0(由【3】得到) 所以m0=85.5 kg  　      若此人在匀加速上升的升降机中最多能举起m2=40 kg的物体,对物体进行受力分析和运动情 况分析,如图乙所示。 第1讲　描述运动的基本概念 由牛顿第二定律得 F-m2g=m2a2(由【2】得到) 所以a2= =11.375 m/s2 即升降机加速上升的加速度的大小为11.375 m/s2 答案    85.5 kg    11.375 m/s2 第1讲　描述运动的基本概念 1　动力学中的图像问题 讲解分析 1.常见的两类问题 (1)已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力)随时间变化的图线,分析物体的运动情况。 (2)已知物体在某一过程中速度、加速度随时间变化的图线,分析物体的受力情况。 2.解决图像综合问题的关键 (1)把图像与具体的题意、情境结合起来,明确图像的物理意义,明确图像所反映的物理过 程。 (2)特别要注意图像中的一些特殊点,如图线与横、纵坐标轴的交点,图线的转折点,两图线的 交点等所表示的物理意义。 学科素养 题型破 第1讲　描述运动的基本概念 典例呈现 例题     为了探究物体与固定斜面间的动摩擦因数,某同学进行了如下实验:取一质量为m的 物体,使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动【1】,如图甲所示,通过力传感器得到推力随时 间变化的规律如图乙所示【2】,通过频闪照相处理后得出物体速度随时间变化的规律如图丙 所示【3】,若已知斜面的倾角α=30°,重力加速度g取10 m/s2。求:     (1)物体与固定斜面间的动摩擦因数; (2)若在t=6 s时撤去推力F,物体还能上升的距离(斜面足够长)。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】物体在斜面上运动时受到重力、支持力、摩擦力、推力的作用,受力分析 图如图所示。   【2】【3】在0~2 s内,推力大小F1=21.5 N,物体做匀加速直线运动;在2~6 s内,推力大小F2=20 N,物体做匀速直线运动。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    首先对物体进行受力分析,结合图像分析物体的运动状态,然后根据牛顿第二定 律列方程求解。 解析    (1)0~2 s内,由牛顿第二定律得F1-mg sin α-μmg cos α=ma1,a1= =0.5 m/s2;2 s~6 s内,由牛顿第二定律得F2-mg sin α-μmg·cos α=0,代入数据解得m=3 kg,μ= 。 (2)撤去推力F后,由牛顿第二定律得 -μmg cos α-mg sin α=ma3 解得a3=-  m/s2 x3= =0.075 m。 答案    (1)     (2)0.075 m 第1讲　描述运动的基本概念 2　动力学中的临界问题 讲解分析 当物体由一种物理状态变为另一种物理状态时,可能存在一个转折点,这时物体所处的状态 称为临界状态,与之相关的物理条件则称为临界条件,涉及临界状态的问题称为临界问题。 许多临界问题题干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“恰脱离”等词语对临界 状态给出暗示,审题时要抓住这些特定词语挖掘其内涵规律,找出临界条件。 1.四类典型临界条件 (1)接触与脱离的临界条件:叠放在一起的两个物体在分离瞬间,从受力的角度来讲,它们之间 的压力为零;从运动学的角度来讲,两者在垂直于接触面方向的速度和加速度仍然相等。 (2)相对滑动的临界条件:两物体挤压、有相对运动趋势但处于相对静止状态时,存在着静摩 第1讲　描述运动的基本概念 擦力,相对滑动的临界条件是静摩擦力达到最大值。 (3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件 是绳中张力等于它所能承受的最大张力;绳子松弛的临界条件是绳中张力FT=0。 (4)速度达到最值的临界条件:加速度为0。 2.求解临界问题的常用方法 临界法 分析题目中的物理过程,明确临界状态,直接 从临界状态和相应的临界条件入手,求出临 界值 解析法 明确题目中的变量,求解变量间的数学表达 式,根据数学表达式分析临界值 第1讲　描述运动的基本概念 例题     如图所示,一弹簧一端固定在倾角为θ=37°的光滑固定斜面的底端,另一端拴住质量为 m1=4 kg的物体P,Q为一质量为m2=8 kg的物体,弹簧的质量不计,劲度系数k=600 N/m,系统处 于静止状态【1】。现给Q施加一个方向沿斜面向上的力F,使它从静止开始沿斜面向上做匀加 速运动,已知在前0.2 s时间内,F为变力,0.2 s以后F为恒力【2】,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,取g= 10 m/s2,求力F的最大值与最小值。   典例呈现 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】弹簧处于压缩状态,可以选P、Q整体为研究对象,由平衡条件求出开始时 弹簧的压缩量。 【2】0.2 s时刻P、Q两物体分离,此时P、Q之间的弹力为零,且两物体仍具有相同的加速 度。 思路点拨    (1)系统处于静止状态时,根据平衡条件结合胡克定律求出弹簧的压缩量。(2)P、 Q分离前,它们一起做匀加速直线运动,弹簧的压缩量减小,弹簧弹力减小,故 F增大;当P、Q分离时,它们之间的弹力为零,F达到最大值【3】,此后F为恒力,可知刚开始运动 时F最小【4】。 (3)P、Q分离瞬间,对P受力分析,根据牛顿第二定律【5】列式;对于P、Q做匀加速直线运动的 过程,列位移-时间关系式【6】,结合求解加速度,进而求解F的最值。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    设开始时弹簧的压缩量为x0,由平衡条件得(m1+m2)g sin θ=kx0 代入数据解得x0=0.12 m(由【1】得到) 0.2 s时刻P、Q两物体分离,此时它们之间的弹力为零,设此时弹簧的压缩量为x1,对物体P,由 牛顿第二定律得 kx1-m1g sin θ=m1a(由【2】【5】得到) 前0.2 s时间内两物体的位移为 x0-x1= at2(由【6】得到) 联立解得a=3 m/s2 对P、Q两物体的受力进行分析,可知开始运动时拉力最小,分离时拉力最大(由【3】【4】得 到)。对于最开始的状态,有 Fmin-(m1+m2)g sin θ+kx0=(m1+m2)a 第1讲　描述运动的基本概念 解得Fmin=36 N 对于P、Q刚分离时,有Fmax-m2g sin θ=m2a 解得Fmax=72 N 答案    72 N    36 N 第1讲　描述运动的基本概念 素养解读    本题以两个物体组成的连接体的分离问题为素材,考查动力学中的临界问题,提 高学生物理观念中的相互作用观及科学思维中的科学推理能力。 第1讲　描述运动的基本概念 $