第三讲、超重与失重、临界问题
第三章、牛顿运动定律
第三节、超重与失重、临界问题
【知识要点回顾】
一、超重和失重现象
1、超重：
2、失重：
二、超重和失重的判断方法和理解
1、判断超重和失重的条件是什么？如何判断？
2、超重和失重现象的实质是什么力发生了变化？
3、超重和失重问题的解题步骤：
三、临界状态
1、什么是临界状态？
2、临界状态的特点是什么？
四、牛顿运动定律中常见的临界状态
临界情况临界条件
速度达到最大
刚好不相撞
刚好不分离
刚好不上（下）滑保持物体静止在斜面上
绳刚好被拉直
绳刚好被拉断
【典型例题分析】
一、超重与失重
例题1质量为m的人站在升降机里，如果升降机运动时加速度的绝对值为a，升降机底板对人的支持力F=mg+ma，则可能的情况是（）
A、升降机以加速度a向下加速运动
B、升降机以加速度a向上加速运动
C、在向上运动中，以加速度a制动
D、在向下运动中，以加速度a制动
解析
例题2下列四个实验中，能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的事（）
A、用天平测量物体的质量
B、用弹簧秤测物体的重力
C、用温度计测舱内的温度
D、用水银气压计测舱内气体的压强
解析
例题3“神州八号”飞船与“天宫一号”空间站在太空中成功对接后稳定运行在预定的轨道上，其内部平台上的一台实验仪器处于失重状态，这时（）
A、仪器不受万有引力
B、平台对仪器的弹力为零
C、地球对仪器的万有引力与向心力平衡
D、以上说法都不对
解析
例题4如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C（包
括支架）的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于
O点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳中拉力F的大小
为（）
A、F=mg
B、Mg C、F=(M+m)g D、F>(M+m)g 解析 例题5两个相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、 S极如图所示。开始时平板及磁铁皆处于水平位置，且静止不 动。现将AB突然竖直向下平移（磁铁与平板间始终相互接触）， 并使之停在A'B'处，结果发现两个条形磁铁碰在一起。以下说 法正确的是（） A、AB竖直向下平移到停在A'B'处过程中，磁铁对板的压力大于磁铁的重力 B、AB竖直向下平移到停在A'B'处过程中，磁铁对板的压力小于磁铁的重力 C、将AB从原位置突然竖直向上平移，使之停在A''B''位置处，两磁铁一定不可能碰在一起 D、将AB从原位置突然竖直向上平移，使之停在A''B''位置处，两磁铁也有可能碰在一起解析 例题6人在平地上静止站立时，受到的支持力等于人的重力。做原地纵 跳时，在快速蹲下后立即蹬伸的过程中，人受到的地面支持力会发生变化 （如图，G为重力，F为支持力）。下列曲线能正确反映从下蹲开始到离 地过程中地面支持力变化的是（） 解析 例题7质量为M的小明在地面上原地起跳，落回地面双脚触底后， 用双腿弯曲的方法缓冲，最后停止。若测得他在整个下落过程中所受 地面的弹力大小随时间变化的关系如图所示，则小明在（） A、t1时刻的速度为零 B、t2时刻的速度最大 C、t3时刻的加速度为零 D、t4时刻的加速度最大 解析 例题8“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳 绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运 动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间 t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方 向的运动，重力加速度为g。据图可知，此人在蹦极 过程中最大加速度约为（） A、g B、2g C、3g D、4g 解析 例题9质量为60kg的人，站在升降机内的水平地板上。求： （1）当升降机匀速上升时，人对升降机底板的压力是多大？ （2）当升降机以0.2m/s2的加速度匀加速上升时，人对升降机底板的压力是多大？ （3）当升降机以0.2m/s2的加速度匀减速上升时，人对升降机底板的压力是多大？ 解析 例题10某人在地面上最多可举起100kg的物体，当他在以a=2m/s2的加速度匀加速上升的电梯中，最多可举起多少千克的物体？当他在以a=2m/s2的加速度匀加速下降的电梯中，又能举起多少千克的物体？ 解析 二、临界问题 例题11某人平伸手掌托起一物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体向上抛出。对此现象分析正确的是（） A、手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 B、物体离开手的瞬间，手对物体的作用力竖直向下 C、物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D、物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 解析 例题12如图所示，在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体，B的质量是A的2倍，B受到向右的恒力F B=2N，A受到的水平力F A=（9-2t）N。从t=0开始计时，则（）B、A物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的5/11倍 C、t>4s后，B物体做匀加速直线运动 D、t=4.5s时，A物体的速度为零 E、t>4.5s后，AB的加速度方向相反 解析 例题13如图所示，箱子中固定有一根轻弹簧，弹簧上端连着一个重物，重物 顶在箱子顶部，且弹簧处于压缩状态。设弹簧的弹力大小为F，重物与箱子顶 部的弹力大小为F N。当箱子做竖直上抛运动时（） A、F=F N=0 B、F=F N≠0 C、F≠0，F N=0 D、F=0，F N≠0 解析 例题14如图，细线的一端固定于倾角为45°的光滑斜面A 的顶端P 处，细线的另一端栓一质量为m 的小球。当滑块至少以加速度 a=__________向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以a=2g 的加速度向左运动时，线中拉力T=__________。 解析 例题15如图所示，一轻绳上端系在车的左上角的A 点，另一轻绳一端系在车左端B 点，B 点在A 点正下方，A 、B 距离为b 2，两绳另一端在C 点相结并系一质量为m 的小球，绳AC 长度为b 2，绳BC 长度为b 。两绳能够承受的最大拉力均为2mg 。 解析 例题16如图所示，质量为M 的木板上放着一质量为m 的木块，木块与木板间的动摩擦因数为μ1，木板与地面间动摩擦因数为μ2.求加在木板上的力F 为多大时，才能将木板从木块下抽出？ 解析 例题17如图所示，质量为m 的物体，放置在水平传送带上，物体与传送带间的摩擦系数为μ，当传送带一起匀速运动时，物体所受摩擦力大小为 __________；当传送带突然减速运动时，物体相对传送带滑动时， 物体所受的摩擦力大小为__________。 解析 例题18摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图1所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a 是随时间t 变化的，已知电梯在t=0时由静止开始上升，a─t 图像如图2所示． 电梯总质量m=2.0×103kg ．忽略一切阻力，重力加速度g 取10m/s 2． （1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F 2； （2）类比是一种常用的研究方法．对于直线运动，教科书中讲解了由υ─t 图像求位移的方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示a─t 图像，求电梯在第1s 内的速度改变量Δυ1和第2s 末的速率υ2； （3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P ；再求在0─11s 时间内，拉力和重力对电梯所做的总功 W ．解析 图1电梯拉力 a /m s -11.00-1.0 12101130313041图2 t /s 32 高一物理导学案 专题一：超重与失重 一、学习目标： 1．知道测量重力的方法． 2．知道超重现象和失重现象，理解产生超重和失重现象的原因．(重点) 3．能用牛顿运动定律解决有关超重和失重问题. (重点＋难点) 二、新课引入： 在乘竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉： 在电梯里上楼时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到楼顶时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了． 下楼时，在电梯里，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到楼底时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是为什么呢？ 三、阅读反馈： 重力的测量： 方法一：先测量物体做自由落体运动的，再用测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得. 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，测力计的示数反映了物体所受的重力大小．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：物体具有的加速度． 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：物体具有的加速度． 完全失重 ①定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于的状态． ②产生条件：a＝g，且方向. 四、探究思考： 1、①人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重．人为什么需要在静止时测体重呢？不静止会出现什么情况，为什么呢？ ②人从站立状态到完全蹲下，经历几个过程？体重计的示数还是人的体重吗？体 重计的示数有什么变化？ 《超重和失重》教学设计 参赛学校：湖南省宜章县第一中学参赛教师：黄周喜 一、教学内容分析 本节是学生学完牛顿运动定律后，知识的迁移和应用部分，因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点。表现其一：超重和失重产生原因的分析，要用到牛顿第二、第三定律，这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解，也有助于培养学生分析问题的能力.其二，这是一个贴近日常生活的实际问题，学生熟悉，能亲身感受，而且充满惊奇和趣味，能激发学生的学习兴趣和探究热情，这对于培养学生主动学习有着极其重要的引导作用，是一个很好的学习资源。其三，超重和失重现象与航天技术紧密联系，让学生了解我国前沿科学，对于培养学生的想象力和创新思想具有重要作用。 二、教学对象分析 1．学生对牛顿第二定律，牛顿第三定律的运用还不是很熟练，可能将超重、失重现象与牛顿运动定律割裂，教学中要注意引导学生，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到超重、失重只是牛顿运动定律知识的迁移与应用而已。 2．学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响，容易把生活中说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈，把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”；容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，自主学习与小组合作学习的方式，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，提高动手与合作能力，养成透过现象看本质的物理意识。 三、教学目标 1．知识与技能 （1）认识超重和失重现象； （2）知道产生超重、失重现象的条件； （3）能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象； （4）知道超重、失重的实质。 2．过程与方法 （1）经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象。 （2）经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。 3．情感、态度与价值观 （1）通过列举一些身边的超重失重例子和日常的小实验，让学生学会观察生活， 3-3超重与失重瞬时问题 一、选择题 1．游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述正确的是() A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态 B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态 C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态 D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态 [答案]BC [解析]当物体的加速度方向向上时，处于超重状态，而加速度方向向下时，处于失重状态，由此判断选项B、C正确。 2．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。那以下列说法中正确的是() A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 [答案] C [解析]当电梯匀速运转时，顾客只受两个力的作用，即重力和支持力，故A、B都不对；由受力分析可知，加速时顾客对扶梯有水平向左的摩擦力，故此时顾客对扶梯作用力的方向指向左下方，而匀速时没有摩擦力，此时方向竖直向下，故选C。 3．(2012·山东德州)如图所示，木箱顶端固定一竖直放置的弹簧，弹簧下方有一物块，木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力。若在某段时间内，物块对箱底刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为() A．加速下降B．加速上升 C．物块处于失重状态D．物块处于超重状态 [答案]AC [解析]木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力，此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力的作用下处于平衡状态。当物块对箱底刚好无压力时，重力、弹簧弹力不变，其合力竖直向下，所以系统的加速度向下，木箱可能加速下降，物块处于失重状态，故A、C对。 4．(2012·北京模拟)几位同学为了探究电梯启动和制动时的加速度大小，他们将体重计放在电梯中。一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层。并用照相机进行了相关记录，如图所示。他们根据记录，进行了以下推断分析，其中正确的是() A．根据图2和图3可估测出电梯向上启动时的加速度 B．根据图1和图2可估测出电梯向上制动时的加速度 C．根据图1和图5可估测出电梯向下制动时的加速度 D．根据图4和图5可估测出电梯向下启动时的加速度 [答案] C [解析]由图1可知该同学的体重约为47kg，根据图1、图2可估算出电梯向上启动时 南靖第二中学物理组 公开课教案——【物理科】 授课人：吴旺本 班级：高一年一班 时间：二○一○年一月十三日星期三 上午第三节 地点：物理多媒体教室 力学部分 第六章第四节 超重和失重 第六章牛顿运动定律·超重和失重·教案 课程具体目标 （一）知识与技能 1、通过实验认识超重和失重现象； 2、理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律研究超重和失重的原因； 3、能够利用超重和失重现象解释一些生活中的具体现象； 4、本节课的教学重点是让学生理解超重和失重的实质，教学难点是在超重和失重中有关对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算。通过实例让学生分清“实重”和“视重”．从而建立超重和失重的概念．同时认识到物体的重力大小是不会随运动状态变化而变化的． （二）过程与方法 采用演示实验、分组实验、合作探究、动画演示并实地感受的研究方法，让学生通过设计多种不同的实验方案，亲身体验、认识生活中的超重和失重现象。 （三）情感态度与价值观 1、渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情和兴趣，开阔视野； 2、培养学生参与科技活动的热情和将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的超重和失重问题； 3、通过分组合作的探究性学习过程，锻炼学生主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。 目标制定依据 通过三条牛顿运动定律的学习，学生已经具备了一定的运用牛顿运动定律分析解决问题的能力；三条牛顿运动定律并不是彼此孤立的，通过对超重和失重现象的探究和学习，可以加深学生对这三条定律的认识，进而提高了学生对以有知识的理解和分析解决问题的能力； 本节课复习了关于重力的知识，通过本节课的探究和学习，可以使学生区分清楚“重力”和“视重”这两个容易混淆的概念，从而进一步理解“重力”的本质。 学习形式：学生自主体验、实验探究与理论探究相结合，教师适时指导。 教具 演示教具：超重和失重演示装置、弹簧秤、打点计时器用重锤、细线、下面扎孔的可乐瓶、录像资料。 学生用具：弹簧秤、钩码（50克或100克24个；200克64个）、烧杯及水(毫升24个) 、铝块（每种24个）。学法指导 实验探究、现象分析、口诀记忆法。讲授法，实验法，讨论法。 主要教学过程： （一）引入新课：观看《神州五、六号》发射及返回录相 超重和失重 问题 超重和失重是两个很重要的物理现象。当物体的加速度向上时，物体对支持物的压力大于物体的重力，这种现象叫做超重；当物体的加速度向下时，物体对支持物的压力小于物体的重力，这种现象叫做失重；当物体向下的加速度为g 时，物体对支持物的压力为零，这种现象叫做完全失重。下面通过举例说明超重和失重的有关问题。 【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图1所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m ＝4kg 的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2)： (1)当弹簧秤的示数T 1＝40N ，且保持不变． (2)当弹簧秤的示数T 2＝32N ，且保持不变． (3)当弹簧秤的示数T 3＝44N ，且保持不变． 解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的 作用．规定竖直向上方向为正方向． 当T 1＝40N 时，根据牛顿第二定律有T 1－mg ＝ma 1，则 0/410440211=?-=-=s m m mg T a 由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态． (2)当T 2＝32N 时，根据牛顿第二定律有T 2－mg ＝ma 2，则 2 222/2/44032s m s m m mg T a -=-=-= 式中的负号示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下．电梯加速下降或减速上升． (3)当T 3＝44N 时，根据牛顿第二定律有T 3－mg ＝ma 3，则 2 233/1/44044s m s m m mg T a =-=-= 加速度为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降． 小结：当物体加速下降或减速上升时，亦即具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，亦即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态． 【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g 取10m/s 2) 解析：运动员在地面上能举起120kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力F ＝m 1g ＝120×10N ＝1200N ， (1)在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物，可见该重物超重了，升 降机应具有向上的加速度 对于重物：F －m 2g=m 2 a 1，则 2 2221/2/10010001200s m s m m g m F a =-=-= (2)当升降机以a 2=2.5m/s 2的加速度加速下降时，重物失重．对于重物， F mg 图1 高一物理必修一第四章超重和失重知识点总结 1.超重现象 (1)定义(力学特征)：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 大于物体所受重力的情况叫超重现象。 (2)产生原因(运动学特征)：物体具有竖直向上的加速度。 (3)发生超重现象与物体的运动(速度)方向无关，只要加速度方 向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。 2.失重现象 (1)定义(力学特征)：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 小于物体所受重力的情况叫失重现象。 (2)产生原因(运动学特征)：物体具有竖直向下的加速度。 (3)发生超重现象与物体的运动(速度)方向无关，只要加速度方 向竖直向下—物体加速向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。 3.完全失重现象—失重的特殊情况 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情 况(即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用)。 (2)产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受 重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。 (3)是否发生完全失重现象与运动(速度)方向无关，只要物体竖 直向下的加速度等于重力加速度即可。 注意 1.超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态 变化。只是因为由于物体在竖直方向有加速度，从而使物体的视重 变大变小。 3.判断超重和失重现象的关键，是分析物体的加速度。要灵活运用整体法和隔离法，根据牛顿运动定律解决超重、失重的实际问题。 有的同学课后总是急着去完成作业，结果是一边做作业，一边翻课本、笔记。而在这里我要强调我们首先要做的不是做作业，而应 该静下心来将当天课堂上所学的内容进行认真思考、回顾，在此基 础上再去完成作业会起到事半功倍的效果。 复习的方法我们可以分成以下两个步骤进行：首先不看课本、笔记，对知识进行尝试回忆，这样可以强化我们对知识的记忆。之后 我们再钻研课本、整理笔记，对知识进行梳理，从而使对知识的掌 握形成系统。 作业 在复习的基础上，我们再做作业。在这里，我们要纠正一个错误的概念：完成作业是完成老师布置的任务。我们在课后安排作业的 目的有两个：一是巩固课堂所学的内容;二是运用课上所学来解决一 些具体的实际问题。 明确这两点是重要的，这就要求我们在做作业时，一方面应该认真对待，独立完成，另一方面就是要积极思考，看知识是如何运用的，注意对知识进行总结。我们应时刻记着“我们做题的目的是提 高对知识掌握水平”，切忌“为了做题而做题”。 质疑 小结 学习的最后一个是对所学知识的小结。小结的常用方法是列概括提纲，将当天所学的知识要点以提纲的形式列出，这样可以使零散 的知识形成清晰的脉络，使我们对它的理解更为深入，掌握起来更 为系统。看了“高一物理必修一第四章超重和失重知识点总结”的 人还看了： 失重和超重的研究性学习 罗田县育英高中汪利明 一、课题分析与课型设计 1、知识目标 1) 应用牛顿第二定律解关于竖直方向加速运动的问题。 2) 通过学生实验、学生推导加深对超重和失重的理解。 2、教学重点难点：理解超重和失重的含义，发生超重和失重现象的条件 3、教学设计思路： 本节教学是在两周前布置下活动提纲后进行的，使学生从实际生活中发现相关内容，有一定的感性认识，采用让学生自己去查找资料，做小制作、设计试验、摄像、照相、做演示文稿等方式，以达到扩展学生创造思维、发挥创造力、摆脱课堂的束缚，增强学生自主学习与采用多种形式学习的能力。 二、准备工作 第一阶段布置研究课题，成立小组 宣布研究课目标和奖励办法 布置预习课本 思考问题 成立小组，选出负责人 成立备课小组，确定主持人 第二阶段按小组发放表格 发放研究活动记录表（见附录一） 明确时间表和要求 各小组负责人组织组员讨论，着手填表 第三阶段小组课外活动阶段 各小组完成填表 各小组负责人集中，检查成果，确定重点，布置重点准备的内容，落实相应的语言解 说、图片播放、动画表现 主持人确定上课流程，串词、制作幻灯、课堂设计第四阶段总结汇报 课前准备，桌椅编排 现场展示实验 附录一 参考资料来源： 1、课本62页的实验； 2、网上查询； 3、图书馆查阅图书 4、独立思考、集体讨论、请教家长 三、课堂流程安排 1、观看录像和图片，请学生列举生活中的超重和失重现象 2、引导学生从现象中总结，如何定义超重和失重现象，明确重力没有发生变化 3、请做得最好的组派代表分析规定的电梯试验的结果，总结出加速度方向决定了发生超重现象还是失重现象；如学生能力允许，可以运用牛顿第二定律定量计算，根据是中得出加速度的具体数值。 4、进入趣味试验阶段，由各小组将设计的趣味试验进行现场的演示，并向大家提出问题，请大家解释，或自己做出分析，教师不做过多干预，主要就实验的创造性，科学性进行鼓励性的宏观点评。 5、与超重和失重有关的物理题，介绍几个题型和解题思想，布置课后习题。 附录二：学生成果展示（略） 超重与失重 一、教材分析： 超重与失重，既是牛顿运动定律的应用，又是日常生活中常见的物理现象，它还是当今宇宙开发中面临的重要问题。教材中安排这一节，既能进一步巩固学 生学习过的受力分析、牛顿运动定律等知识，又能增强物理知识与日常生活、宇 宙开发的联系，同时激发学生学习物理的兴趣、培养学生爱科学、学科学、用科 学的思想热情。 二、教学目标： 根据《高中课程标准》的要求，通过认识超重和失重现象，并解释生活中的有关问题制定了本节的三维目标。 （1）知识与技能 ①通过实验认识超重和失重现象； ②用牛顿运动定律研究超重和失重的原因； ③能够利用超重和失重现象解释一些生活中的具体现象； （2）过程与方法目标 通过经历超重与失重的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型在物理学过程中的作用。 通过经历超重与失重科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。 （3）情感态度与价值观 ①渗透"学以致用"的思想，激发学生的学习热情和兴趣； ②培养学生参与科技活动的热情和将物理知识应用于生活和生产实践的意 识，勇于探究与日常生活有关的超重和失重问题； ③通过分组合作的探究性学习过程，锻炼学生主动与他人合作的精神，有将自 己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队 精神。 “超上失下”巧记超重与失重现象 “超重与失重”现象是牛顿运动定律的具体应用。在解决实际问题时，有的同学对超重到底是加速度向上还是向下经常模糊。为便于记忆，向大家介绍四字诀“超上失下”来帮助记忆。即：当物体处于超重状态时物体具有向上的加速度或向上的加速度分量，当物体处于失重状态时物体具有向下的加速度或向下的加速度分量。为了帮助同学们更好的理解超重与失重，现具体展开如下： 1概念理解 理解超重与失重之前，我们先要知道两个概念：实重和视重。 实重：指物体实际受到的重力，它不受物体运动状态的改变而改变，但随地理位置的变化而变化。在同一地方物体的重力G = mg （g是当地的重力加速度）。 视重：指物体对实际支持物的压力（或对悬挂它的物体的拉力），它随物体运动状态的改变而改变。 当物体的视重大于实重时，我们说物体处于超重状态，比如说加速上升的电梯里的物体处于超重状态；当物体的视重小于实重时，我们说物体处于失重状态，比如说加速下降的电梯里的物体处于超重状态；当物体的视重等于零时，物体处于完全失重状态。所以说超重与失重，并不是物体的实际重力改变了，而只是物体的视重发生改变，物体的重力始终存在，大小也没有变化，因为万有引力并没有改变。 2产生条件 超重产生的条件：物体存在竖直向上的加速度或向上的加速度分量。如：物体在升降机中向上的加速度为a ，则该物体的视重大小为F = m( g + a) > mg ，产生超重现象。 失重产生的条件：物体存在向下的加速度或向下的加速度分量。如：物体在升降机中向下的加速度为a ，则该物体的视重大小为F = m( g - a) < mg ，产生失重现象；此时，若a = g ，则F = 0，出现完全失重的现象。 3记忆口诀 由以上分析可知，发生超重或失重现象与物体的速度大小及方向无关，只决定于加速度的方向及大小。当物体处于超重状态时物体具有向上的加速度或向上的加速度分量，当物体处于失重状态时物体具有向下的加速度或向下的加速度分量。浓缩为四个字即“超上失下”。解答超重与失重问题时，首先要对系统进行受力分析，确定物体在竖直方向上的加速度，从而确定物体是超重还是失重。 4实例分析 【例】有一个装有水的容器放在弹簧台秤上，容器内有一只木球被容器底部的细线拉住浸没在水中处于静止，当细线突然断开，小球上升的过程中，弹簧秤的示数与小球静止时相比较有（） A 增大 B 不变 C 减小 D 无法确定 【解析】选C。根据“超上失下”，当细线断后小球加速上升时处于超重状态，而 《超重与失重》教案 【教学目标】 1．知识与技能 (1)认识超重失重现象的本质，理解产生超重失重现象的原因； (2)掌握根据加速度方向，判断物体的超重与失重现象； (3)知道完全失重状态的特征和条件。 （4）能运用牛顿运动定律分析超重和失重现象，理解生活中的超重和失重现象，并能运用所学知识分析解决相关问题 2．过程与方法 (1) 通过活动探究的学习方式，探究产生超重和失重现象的过程，学习科学 探究的方法。 （2）经历观看实验、分组讨论、合作交流的过程，观察并体验超重和失重现象，完成物理知识的构建。 3．情感、态度与价值观 (1)在探究过程中，领略物理思维方法在探究、分析推理过程中的作用； (2)养成尊重事实，严谨的实验态度。 （3）通过合作实验探究的方式，使学生养成相互交流的学习习惯和合作的精神。 【教学重点】 产生超重和失重的条件和原因。 【教学难点】 理解产生超重和失重的原因，运用牛顿运动定律解释超重和失重的现象。 【教学资源】 若干弹簧测力计和砝码，纸带，； 学生学习单、多媒体课件。 【教学设计思想】 整个教学过程始终强调在教师指导下的学生自主探究与合作学习，把学生放在主体地位，积极营造学生动手实践、自主探究、合作交流的学习情景。挖掘“超重和失重”知识载体所蕴藏的物理学思想和方法，为了实现三维教学目标，设计了四个活动，将本节课的教学目标落实在课堂活动上，让学生通过观察现象、感知现象，来发现问题、提出问题，再通过师生共同讨论、交流探索获得超重和失重的知识。 本设计的基本思路是：通过电梯实验，从表格中分析得出产生超重和失重的条件，并用牛顿运动定律解释超重和失重现象，以此来突出教学重点，突破教学难点。 【教学流程】 1.教学流程图 2014-2015学年度???学校3月月考卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、选择题（题型注释） 1．下列关于超重与失重的说法中，正确的是（ ） A ．超重就是物体的重力增加了 B ．失重就是物休的重力减少了 C ．完全失重就是物体的重力没有了 D ．不管是超重、失重或完全失重，物体所受的重力都不变 【答案】D 【解析】分析：当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度；当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度；如果没有压力了，那么就是处于完全失重状态，此时向下加速度的大小为重力加速度g ． 解答：解：A 、超重是物体对接触面的压力大于物体的真实重力，物体的重力并没有增加，所以A 错误． B 、失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力，物体的重力并没有减小，所以B 错误． C 、完全失重是说物体对接触面的压力为零的时候，此时物体的重力也不变，所以C 错误． D 、不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的，只是对接触面的压力不和重力相等了，所以D 正确． 故选D ． 点评：本题主要考查了对超重失重现象的理解，人处于超重或失重状态时，人的重力并没变，只是对支持物的压力变了． 2．下列说法正确的是 A.对运动员“大力扣篮”过程进行技术分析时，可以把运动员看做质点 B.“和谐号”动车组行驶313km 从成都抵达重庆，这里的“313km"指的是位移大小 C.高台跳水运动员腾空至最高位置时，处于超重状态 D.绕地球做匀速圆周运动且周期为24h 的卫星，不一定相对于地面静止 【答案】D 【解析】 试题分析：A 、当物体的形状和大小对研究的问题影响可忽略时，物体就能看出质点，运动员扣篮的技术分析需要研究动作的变化，不能忽略形状和大小，故不能看出质点，选项A 错误。B 、动车行驶的313km 是路程，只有单向直线运动，位移的大小等于路程，选项B 错误。C 、竖直上抛的最高点时0v =，a g =竖直向下，处于完全失重，选项C 错误。D 、只有地球同步卫星相对于地面静止，满足五定（定周期24h T =、定高度 36000km h =、定轨道平面为赤道平面、定线速度、定加速度） ，选项D 正确。故选D 。 考点：本题考查了质点、位移与路程、超重与失重、地球同步卫星。 3．下列关于力的说法中正确的是（ ） A ．作用力和反作用力作用在同一物体上 B ．伽利略的理想斜面实验说明了力不是维持物体运动的原因 C ．物体对悬绳的拉力或对支持面的压力的大小一定等于重力 D ．两个分力的大小和方向是确定的，则合力也是确定的 【答案】BD 第十五讲超重、失重问题分析 真重：物体实际所受的重力G=mg 视重：物体对水平支持物的压力或对竖直悬绳的拉力理解： 1、当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动状态)时，物体的真重与视重相等，即物体对水平支持物的压力(或对悬绳的拉力)大小等于物体的重力. 2、超重：物体的视重大于真重的现象 特点：物体具有向上的加速度(或加速度具有竖直向上的分量) 一般分两种：向上加速 向下减速 由 F —mg=ma得F=m (g + a) >mg 3、失重：物体的视重小于真重的现象 特点：物体具有向下的加速度(或加速度具有竖直向下的分量) 一般分两种：向下加速 向上减速 由mg—F=ma得F=m (g—a) A B C D 第8题图 第9节 超重和失重现象 1.2011年理综天津卷 9．（1）某同学利用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态，他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数是G ，他在电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于G ，由此判断此时电梯的运动状态可能是 。 【解析】物体处于失重状态，加速度方向向下，故而可能是减速上升或加速下降。 2.2015年江苏卷6. 一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力 （ AD ） (A)t = 2 s 时最大 (B)t = 2 s 时最小 (C)t = 8.5 s 时最大 (D)t = 8.5 s 时最小 解析：由题意知在上升过程中F-mg=ma ，所以向上的加速度越大，人对电梯的压力就越大，故选项B 错A 正确；由图知，7s 后加速度向下，由mg-F=ma 知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，所以选项C 错D 正确。 3.2018年浙江卷（4月选考）8．如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作。下列F-t 图像能反映体重计示数随时间变化的是（ C ） 解析：下蹲时先加速下降，后减速下降，故先失重，后超重，F 先小于重力，后大于重力，C 正确。 4.2012年理综山东卷 16．将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v-t 图像如图所示。以下判断正确的是（ ） A ．前3s 内货物处于超重状态 B ．最后2s 内货物只受重力作用 C ．前3s 内与最后2s 内货物的平均速度相同 D ．第3s 末至第5s 末的过程中，货物的机械能守恒 答：AC -1 《超重与失重》教学设计 【教学目标】 （一）知识与技能 1．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重失重现象的条件和实质。 2．能运用牛顿第二、三定律定量分析超重与失重现象。 （二）过程与方法 1．经过探究实验发现超重失重现象，通过引导寻找超重失重现象的运动学特征。 2．用科学方法探究发生超重失重现象的条件及实质。 （三）情感、态度与价值观 1．通过列举一些身边的超重失重例子和日常的小实验，让学生学会观察生活，知道物理就在身边。 2．培养学生科学探究能力，激发成就感；养成学科学、爱科学、用科学的习惯；从探究中体验科学之美，体会合作的重要性。 【教学过程】 一、复习引入 （复习牛顿第二定律的应用，同时为新课教学中对超重与失重的解释做理论储备。） 1.判断下列直线运动中加速度a的方向: 加速下降: ( ) 减速上升: ( ) 减速下降: ( ) 说明：解题时两个受力分析图（图1）要留在黑板的右 上角，为新课教学服务。 2、怎样准确测量物体受到的重力 问题：1．你看到的弹簧秤读数（直接）表示的是下列 哪个力？ A．物体的重力 B．弹簧秤对物体的拉力 C．物体对弹簧秤的拉力 D．手对弹簧秤的拉力 测量出的力：重物对悬挂物的拉力或对支持物的压力 二、新课教学 电梯中的怪现象 观看视频1，再观看视频2 电梯静止时 : 台秤读数3.8kg 电梯加速上升：台秤读数4.4kg 电梯匀速上升：台秤读数3.8kg 电梯减速上升: 台秤读数3.4kg 逻辑推理 (1) 加速上升: =ma F 合 F-mg=ma F=mg+ma＞mg F’=F＞mg 一、超重现象:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象. (2) 减速上升: =ma F 合 mg-F=ma F=mg-ma＜mg F’=F＜mg 二、失重现象:物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的 1 加速上升加速度方向向上超重 2 减速上升加速度方向向下失重 3 加速下降加速度方向向下失重 4 减速下降加速度方向向上超重 小结：板书 三、产生超重条件:加速度方向上 产生失重条件:加速度方向下 注:超重失重的产生与速度方向无关 问题：1、当电梯向下加速,加速度达到g时,人对地板的压力是多大? 从上面分析我们可以得出:当重物向下的加速度α = ɡ时， F合=ma mg-F=ma F=mg-ma F=0 这就是“完全失重”现象。 看太空的视频 四．习题 1、关于超重和失重，下列说法中正确的是 A.超重时物体的重力增加了. B.超重时物体的重力是不变的. C.完全失重时，物体的重力没有了. D.完全失重时物体的重力全部用来产生加速度. 3.5 超重与失重 注意事项： 1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔在答题卡上填写自己的准考证号、姓名、试室 号和座位号。用2B型铅笔把答题卡上试室号、座位号对应的信息点涂黑。 2．选择题每小题选出答案后，用2B型铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑，如需 改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应 位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按 以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。 一、选择题 1. 关于人造地球卫星中物体的超重和失重，下列说法中正确的是 A.发射卫星所用的火箭燃料尚在燃烧，使卫星在加速上升过程中产生超重现象 B.卫星在轨道上做匀速圆周运动时，卫星中的物体所受重力为零，产生失重现象 C.卫星在轨道上做匀速圆周运动时，卫星中的物体处于平衡状态 D.卫星返回地球过程中，卫星向下做减速运动，卫星中的物体处于失重状态 四川沪州质检)高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷.当人抓 2. (2018· 住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如 图乙.则下列说法正确的是() A.人向上弹起过程中，一直处于超重状态 B.人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力 C.弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力 D.弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力 3. 如图所示，某滑雪场的索道与水平面夹角为θ=37°，质量为m=50g 的人坐在缆车内的水平 座椅上，当缆车随索道以a=2m/s2 的加速度斜向上运动时，已知g=10m/s2 ，sin37° =0.6，cos37°=0.8，则（） A. 座椅对人的摩擦力大小为100N B. 座椅对人的摩擦力方向与水平方向的夹角为37°且指向右上方 C. 座椅对人的支持力大小为560N D. 座椅对人的作用力方向与水平方向的夹角为37°且指向右上方 4. 一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则 人对地板的压力() A.t＝2 s 时最大 B.t＝2 s 时最小 C.t＝8.5 s 时最大 D.t＝8.5 s 时最小 5．(2018·安徽六安一中模拟)某马戏团演员做滑杆表演，已知竖直滑杆上端固定，下端悬空，滑杆的重力为200 N，在杆的顶部装有一拉力传感器， 可以显示杆顶端所受拉力的大小．从演员在滑杆上端做完动作时开始计时，演员先在杆上 《超重与失重》教学案例 【教学目标】 一、知识与技能 1、认识超重和失重现象的本质，知道超重与失重现象中，地球对物体的作用力并没有变化; 2、能够根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象; 3、知道完全失重状态的特征和条件，知道人造卫星中的物体处于完全失重状态; 4、运用牛顿第二定律，解释实际中的超重和失重现象。 二、过程与方法 1、经历观看实验，分组实验、讨论交流的过程，观察并体验超重和失重现象; 2、经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。 三、情感态度与价值观 1、通过探究性学习活动，体会牛顿运动定律在认识和解释自然现象中的重要作用，产生探究的成就感; 2、通过运用超重与失重知识解释身边物理现象，激发学习的兴趣，认识到掌握物理规律是有价值的; 3、通过观看有关杨利伟在太空的视频片段，激发学生爱国、爱科学的热情。 页 1 第 【教学的重点与难点】 重点：把超重和失重现象与牛顿运动定律联系起来，探究现象本身和加速度的内在联系。 难点：设计问题梯度，筛选教学资源，设计典型实验，引导学生探究，控制讨论交流时间是本节的难点。 【教学策略】 演示、讨论、讲解、分组实验探究。 【教学用具】 每两位同学一个弹簧秤与一个砝码。 【教学过程】 情景引入：播放杨利伟在太空的工作的视频片段。 航天员杨利伟返回地面后，电视台记者在对他进行采访时，有一段很生动的对话： 记者：当你乘坐飞船升空时，你有什么感觉? 杨利伟：感到有载荷，就是感到胸部受到压力。 记者：压力很大?感到很难受吗? 杨利伟：还可以，不觉得很难受。我们平时训练时，这种压力可达到8个G，说得通俗一点，就等于有8个人压在你的身上。飞船加速上升时，压力没有这么大。 6超重和失重 [学习目标] 1.知道重力测量的两种方法.2.知道什么是视重.3.知道什么是超重和失重现象. 4.会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题． 一、重力的测量 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质量m，利用牛顿第二定律可得G＝mg. 2．方法二：利用力的平衡条件 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态．这时物体受到的重力的大小等于测力计对物体的拉力或支持力的大小． 二、超重和失重 1．视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力． 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向下(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)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向上(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)等于零的状态． (2)产生条件：a＝g，方向竖直向下． 1．判断下列说法的正误． (1)超重就是物体受到的重力增加了．(×) (2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了．(×) (3)物体处于超重状态时，物体一定在上升．(×) (4)物体处于失重状态时，物体可能在上升．(√) 2．质量为50 kg的人站在电梯内的水平地板上，当电梯以大小为0.5 m/s2的加速度匀减速上升时，人对电梯地板的压力大小为________ N(g取10 m/s2)． 答案475 一、超重和失重的判断 导学探究如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动． 图1 (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？ (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(1)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)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． 知识深化 1．对视重的理解 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 当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．超重、失重的比较 第二单元 牛顿运动定律应用（一）第3课时 瞬时问题与动态 分析 超重与失重 要点一 瞬时问题 即学即用 1.如图所示,物体甲、乙质量均为m ,弹簧和悬线的质量可忽略不计.当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加 速度数值应为 （ ） A .甲是0,乙是g B .甲是g ,乙是g C .甲是0,乙是0 D .甲是 2 g ,乙是g 答案 B 要点二 动态分析 即学即用 2.如图所示,一轻质弹簧一端系在墙上的O 点,另一端连接小物体,弹簧自由伸长到B 点,让 小物体m 把弹簧压缩到A 点,然后释放,小物体能运动到C 点静止,物体与水平地面间的 动摩擦因数恒定,试判断下列说法正确的是 （ ） A .物体从A 到 B 速度越来越大,从B 到 C 速度越来越小 B .物体从A 到B 速度越来越小,从B 到 C 加速度不变 C .物体从A 到B 先加速后减速,从B 到C 一直减速运动 D .物体在B 点受合外力为零 答案 C 要点三 超重与失重 工 即学即用 3.下列关于超重和失重现象的描述中正确的是 （ ） A .电梯正在减速上升,在电梯中的乘客处于超重状态 B .磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时,列车上的乘客处于超重状态 C .荡秋千时秋千摆到最低位置时, D .“神舟”六号飞船在绕地球做圆轨道运行时,飞船内的宇宙员处于完全失重状态 答案 D 题型1 瞬时问题 【例1】如图如图（a）所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态. （1）现将图（a）中L2线剪断,求剪断瞬间物体的加速度. （2）若将图（a）中的细线L1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变,如图（b）所示,求剪断L2瞬间物体的加速度. 答案（1）g sinθ（2）g tanθ 题型2 程序法分析动态问题 【例2】一个小球（小球的密度小于水的密度）从较高的位置落下来,落入足够深的水池中,在小球从静止下落,直到在水中下落到最大深度的过程中,下列小球速度随时间变化的图线可能正确的是 （） 答案A 题型3 超重与失重观点解题 【例3】如图所示,在台秤的托盘上,放着一个支架,支架上挂着一个电磁铁A,电磁铁的正下方有一铁块B,电磁铁不通电时,台秤的示数为G.当接通电路,在铁块被电磁铁吸起的过程中, 台秤的示数将（） A.不变 B.变大 C.变小 D.忽大忽小 答案 B 题型4 运动建模 【例4】一科研火箭从某一无大气层的行星的一个极竖直向上发射,由火箭传来的无线电信息表明:从火箭发射时的一段时间t内（火箭喷气过程）,火箭上所有物体对支持物的压力或对其悬挂装置的拉力是火箭发射前的1.8倍,除此之外,在落回行星表面前的所有时间内,火箭里的物体处于失重状态,问从火箭发射到落回行星表面经过多长时间? （行星引力大小随距行星表面高度的变化可忽略不计） 超重和失重·典型例题解析 【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图24－1所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m ＝4kg 的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2)： (1)当弹簧秤的示数T 1＝40N ，且保持不变． (2)当弹簧秤的示数T 2＝32N ，且保持不变． (3)当弹簧秤的示数T 3＝44N ，且保持不变． 解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的作用．规定竖直向上方向为正方向． (1)当T 1＝40N 时，根据牛顿第二定律有T 1－mg ＝ma 1，解得这时 电梯的加速度＝－＝－×＝，由此可见，电梯处于a 404104 m /s 012T mg m 1 静止或匀速直线运动状态． (2)当T 2＝32N 时，根据牛顿第二定律有T 2－mg ＝ma 2，解得这 时电梯的加速度＝＝＝－．式中的负号表a 2m /s 22T mg m m s 2232404 --/ 示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下．电梯加速下降或减速上升． (3)当T 3＝44N 时，根据牛顿第二定律有T 3－mg ＝ma 3，解得这时 电梯的加速度＝＝－＝．为正值表示电梯a 44404 m /s 1m /s a 3223T mg m 3- 的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降． 点拨：当物体加速下降或减速上升时，亦即具有竖直向下的加速度时，物 体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，亦即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态． 【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g 取10m/s 2) 解析：运动员在地面上能举起120kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力F ＝m 1g ＝120×10N ＝1200N ， 在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度 对于重物，－＝，所以＝＝－×＝； F m g m a a 120010010100m /s 2m /s 221122F m g m -22 当升降机以2.5m/s 2的加速度加速下降时，重物失重．对于重物， m g F m a m 120010 2.5 kg 160kg 3323－＝，得＝＝－＝．F g a -2 点拨：题中的一个隐含条件是：该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量，它是由运动员本身的素质决定的，不随电梯运动状态的改变而改变． 【例3】如图24－2所示，是电梯上升的v ～t 图线，若电梯的质量为100kg ，则承受电梯的钢绳受到的拉力在0～2s 之间、2～6s 之间、6～9s 之间分别为多大？(g 取10m/s 2) 解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据v －t 图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解 对电梯的受力情况分析如图24－2所示： (1)由v －t 图线可知，0～2s 内电梯的速度从0均匀增加到6m/s ，其加速度a 1＝(v t －v 0)/t ＝3m/s 2 由牛顿第二定律可得F 1－mg ＝ma 1人教版(2019) 高一物理 必修第一册 第四章 综合问题 专题一：超重与失重 无答案
超重与失重教学设计
高三物理复习同步练习：超重与失重、瞬时问题
超重与失重 教学案例
超重和失重的典型例题
高一物理必修一第四章超重和失重知识点总结
超重与失重教案
“超上失下”巧记超重与失重现象
《超重与失重》教案教案
超重失重 大量练习题 较难
第十五讲超重与失重问题
超重和失重现象
人教版高中物理必修一第四章4.7牛顿第二定律应用---《超重与失重》教案
2019届高三衡水中学状元笔记物理课时作业：超重与失重同步测试题
超重与失重教学案例
新教材高中物理必修一 第四章 6 超重和失重
高三物理 专题3《力与运动》第3课时《瞬时问题与动态分析 超重与失重》复习测试
高一物理超重和失重典型例题解析