第三单元第三讲、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？
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 -1 1.0 0 -1.0 1 2 10 11 30 31 30 41 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， 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 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 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： 《超重与失重》教学设计 【课题】超重与失重 【教学时间】45分钟 【教学对象】高中一年级学生 【教材】粤教版高中物理必修一第四章第6节超重与失重 【设计思想】 “高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探索、勇 于实验、勤于思考。”是《新课标》的要求。设计更多的探究性实验不仅符 合课标中提出的“通过实验认识超重和失重现象”，也符合学生的认知规律； 从生活实际出发，设计贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线， 让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，让学生用生活 化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语 言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律，理解并掌握物理概念与规律， 经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生创新精神与实践能力； 为避免学生对概念的混淆，教学中不提出“实重”“视重”。 【教材分析】 1、教材的地位和作用：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，本节课在物理教学中具有重要的地位，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的联系，同时激发学生学习物理的兴趣。 2、课程标准对本节课的要求:掌握超重与失重的条件，并会运用此只是来解释一些生活上的现象。 3.教材的编写思路:教材首先基于学生已有知识和生活经验，以一个实验创设情境，进入新课，通过一系列的实验探究与理论讨论加深理解，最后演示实验，分析实验，得出规律，在此基础上，进一步提出失重的一种特殊情况：完全失重。并引导学生分析解释生活中的超重与失重现象，让物理走向生活。 4、教材的处理：本节课着重于培养学生通过运用牛顿运动定律分析、解释生活中的超重与失重现象，因此在内容上着重于运用生活中的例子来引入概念，通过概念来解释生活现象。 【学生情况分析】 《超重和失重》教学案例 【教材分析】 超重和失重是牛顿定律解决实际问题的典型问题，因此本节课要帮助学生正确理解超重和失重现象，并且运用超重和失重现象来解决一些实际问题。【学生分析】 学生通过“力”“直线运动”和“牛顿运动定律”的学习，具有了一定的知识基础，为本节内容的实验和研究性学习打下了知识基础，创造了一些可利用的条件。 【教学目标】 1．知识与技能 运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。 培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。 2．过程与方法 通过实验法和类比法，总结归纳超重和失重的现象和本质。 3．情感、态度与价值观 渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。 【重点难点】 1．超重和失重的实质。 2．利用牛顿第二定律计算有关超重和失重问题 【设计思想】 通过实验体会，激发学生兴趣，理解超重和失重的实质。 【教学过程】 场景1真实体会分析特点 观看录像片《神州六号上的超重和失重现象》，展示了神州六号航天飞船在 起飞中产生了超重现象，在太空中又产生了失重现象。给出了超重和失重现象现象的基本特点。请同学根据自己的体验经历，谈谈自身体验过超重和失重状态。 学生1：经过教师提示，介绍了他乘升降机上、下楼，在升降机开始启动和停止前一小段时间的感受，并说明了原因。 学生2：受生1的启发，介绍他寒期游玩时，在凤凰山公园玩过山车过程中，当过山车在圆形轨道上运行时，此运动过程中感到了超重。 学生3：介绍他从电视看到现在很流行的一项运动蹦极，当人跳下来做自由落体运动过程中，有失重的感受。 这是三位同学在生活中的真实体会，给我们分析了几例超重和失重的现象，让我们进一步明确了这两种现象的特点，下面我们一起概括一下： 超重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的现象失重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的现象现在，我们可以在教室里，再体会一把超重和失重的感受，我拿出准备好的电子体重计，请一位同学上来做“模特”，让他站在体重计上，让大家记录下他的体重，然后让他在体重计上做下蹲动作，请一位同学来观察体重计的示数变化（变小），发生失重现象，然后再让他在体重计上做站起的动作，观察体重计的 示数变化（变大），发生超重现象。给学生真实的体会。 教师：从定义上看，我们能不能说超重和失重就是某一物体增加了重力和减少了重力?为什么? 学生：（教师提示）不能，因为重力大小由物体质量和重力加速度的乘积决定，与物体做什么运动无关。 【教学总结1】 经过教师的引导和学生生活实例的真实体会，对超重和失重有了体会和初步认识，而且体会很深刻，特别是学生上台体会，班级气氛相当活跃，而且过程中 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 高中物理必修教案《超重与失重》优 秀教学设计 【设计思想】 “高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探索、勇于实验、勤于思考。”是《新课标》的要求。设计更多的探究性实验不仅符合课标中提出的“通过实验认识超重和失重现象”，也符合学生的认知规律；从生活实际出发，设计贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，让学生用生活化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律。通过实验让学生暴露错误的前概念，理解并掌握物理概念与规律。经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生创新精神与实践能力。为避免学生对概念的混淆，教学中不提出“实重”“视重”。 【学情分析】 通过前面对“牛顿第二定律”的学习，学生对 解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解，但对定律的运用还不是很熟练，很难从理论上自主地得到超重、失重现象的运动学特征。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。 【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、小组讨沦、再实验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。 【教学策略与手段】 以日常生活中的有关现象为切入点，让物理学习更贴近生活，以激发学生的兴趣。开始让学生利用弹簧秤和钩码自主探究如何测量物体的重力，并让学生明白弹簧秤的读数直接反映的是物体对弹簧秤的拉力；然后让学生“玩一玩”来发现弹簧秤的读数有时不等于物体的重力，鼓励学生设计实验探究物体超重、失重现象的运动学特征。在演示自由下落的可乐瓶没有水柱喷出时，充分挖掘实验的内涵，让学生理解水的喷出是由水的压力引起。 通过放在台秤上的砝码在水平加速运动时读数不变实验，演示和例举一些并非超重失重实例，如磁铁吸引铁质的砝码弹簧秤读数变大实验，进一步从不同角度让学生理解，物体超重、失重现象的运 超重和失重演示实验设计方案 实验题目：超重和失重演示实验 实验目的： 知识与技能： 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． 过程与方法： 引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质． 情感态度与价值观： 培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神． 实验器材：弹簧秤2，长约2米的细线，铁架台，钩码6，纸带2，重物 操作步骤： 图4－7 演示1：如图4-7所示，将两个定滑轮固定在天花板上，用近2 m的细线与弹簧秤相连，弹簧秤上各挂3个钩码，调节两边平衡，使两边弹簧秤静止不动，观察弹簧秤的示数，这时弹簧秤的示数等于三个钩码的重力之和。当左边再挂上一个钩码时，这时左端钩码加速下降，右端钩码加速上升。观察右侧弹簧秤的示数，发现右侧弹簧秤的示数增大。 再恢复两边挂三个钩码时的情况，这次将左侧的钩码摘掉一个，这时左侧的钩码加速上升，右侧的钩码加速下降，观察右侧弹簧秤的示数，发现右侧弹簧秤的示数小于其下的钩码的重力之和。 图4－8 演示2：如图4-8所示，在一个平板C上放一个较重（不小于500 g）的重物P图4-8，把一张薄纸条A的一端压在重物和平板之间，纸条尽量薄并不结实，一只手把纸条的一端按牢在桌子B上，另一只手托住平板C，第一次用手托平板和重物慢慢下降，纸条被拉紧，接着就断裂。第二次，同样的纸条，仍像第一次那样，纸条的一端用手压牢在桌子上，另一端压在重物P下，手突然放开，使平板和重物同时自由下落，可以看到，纸条完好如初，这是因为自由落下的重物不受平板的支持力，重物对平板的压力也为0，所以纸条受到的摩擦力也为0了，因此纸条可以顺利抽出。 注意事项： 1.演示1至少需两名学生来完成这个实验，一是保证读数的准确性，二是保证实验器材的安全。 2.演示2让学生来操作，至少需一名学生来接住重物，以防损坏或伤人。 集备：管日权纪殿荣授课日期：2018年5月 超重与失重专题为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是 A.箱内物体对箱子底部始终没有压力 教学目标：掌握超重失重规律及应用 预习案 1匀加速下降加速度方向（） B.箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 2匀减速下降加速度方向（）C.箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D.若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 3匀加速上升加速度方向（）3.（11四川19）如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为： 打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在 4匀减速上升加速度方向（）火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则 A.火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 5平抛运动物体（）重B.返回舱在喷气过程中减速的住要原因是空气阻力 C返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功 6竖直上抛物体（）重D.返回舱在喷气过程中处于失重状态 4.（10浙江14）如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。 7人浮在水中不动（）重下列说法正确的是 A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 A 探究案B.上升过程中A对B的压力大于A对物体受到的重力 C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 v B D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 5.（10海南8）如右图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上。若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，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 1.（09广东8）某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0 C．减速上升D．减速下降 至t3时间段内，弹簧秤的示数如图5所示，电梯运行的v-t图可能是（取电梯向上运动的方向为 正） 2.（08山东19）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设投放初速度 “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 4.7用牛顿运动定律解决问题（二）(导学案) 编写人：丁士亮 审核人：姜万和 班级 姓名 一、超重与失重 【学习目标】 1、理解超重与失重概念； 2、知道怎样判断物体是处于超重或失重状态； 3、理解视重概念，知道物体处于超重或失重状态时，物体的实际重量不变。 【自主学习】 做一做：体会什么是超重与失重 如图，用手掌托着一叠较重的书，先让手缓缓上下移动，体会一下书对手掌的压力，跟静止时是否相同?然后手突然竖直向上或竖直向下，再体会一下，手掌受到的压力与静止时有什么不同？ 实验探究：观察测力计示数的变化 如图，在测力计下端挂一钩码，仔细观察测力计静止时、缓慢上升和缓慢下降时、突然上升和突然下降时测力计示数的变化。 分析论证：从理论的角度分析测力计突然上升和突然下降时示数的变化 提示：设物体的质量为m ，重力加速度为g ，突然上升和突然下降时的加速度大小为a ，求出这两种情况下的弹簧弹力F ，并将其与重力比较。 总结：如图，电梯里放着一个台秤，一个人站在台秤上，按照以下思路，填写空白处内容。 一、超重与失重 1、视重：指物体对台秤的压力或台秤对物体的支持力大小。 （1）匀速上升或下降 mg N = 视重mg N N ==' =a mg N （2）加速上升或减速下降 ma mg N =- )(a g m N += 视重mg N N >=' （3）减速上升或加速下降 ma N mg =- ()N m g a =- 视重mg N N <=' 。当g a =，视重为0。 2、概念 （1）超重： （2）失重： 3、判断方法 （1）加速度方向 (填“竖直向上”或“竖直向下”），物体处于超重状态； （2）加速度方向 (填“竖直向上”或“竖直向下”），物体处于失重状态； （3）加速度方向竖直向下，g a =，物体处于完全失重状态。 4、注意 （1）物体处于超重或失重状态与物体的速度方向 (填“有关”或“无关”）； （2）物体处于超重或失重状态时，物体的实际重力 (填“不变”或“变化”）； 例1、如图所示，电梯与水平面的夹角为0 37θ=，电梯向上做加速运动，加速度大小为 21/a m s =。已知某同学相对电梯静止，其质量为50m kg =，重力加速度210/g m s =， 求该同学受到电梯对他的支持力N 和摩擦力f 分别是多大。 思考：同学，如果仅将电梯的加速度方向改为向下，你能将该人受到的支持力N 和摩擦力f 求出来吗？ （3）物体有竖直方向的分加速度时，也可以发生超重或失重现象。 a mg N a mg N a θ 河北zzzzz学院2013—2014学年度第 1 学期物理系物理专业技能训练（Ⅱ） 班级： 姓名： zzzzz 学号： 一、教具研究的项目 小球超重与失重的实验研究 二、研究目的及要求 1：了解超重与失重的现象。 2：知道怎样的情况下小球是处于超重与失重的状态。 3：理解并研究产生超重与失重的条件。 4：实践生活中超重与失重的应用。 三、实验所需仪器 小铁球、改造后的台称、弹簧、电源、木板等。 四、实验观察的现象 1、开始前，台秤上未放任何东西，表盘指针指在720克的位置 2.、将小球挂于弹簧下端时，处于平衡位置，表盘指针处于980克的位置、 3、接通电源，将小球和托盘天平接触（由于托盘天平经过改造通电后可以吸引铁性物质）。此时表盘指针处于中间位置约980克处。 3、断开电源，小球与台秤的底座脱离，开始上下振动。。 4、当小球刚刚释放，小球处于最下端是表盘指针指向大约1120克。竖直向上运动，到达平衡位置前，表盘指针读数比980克偏大。超过平衡位置后，到达顶端前读数都比980克偏小。到达最顶端时指针读数为约840克 5、竖直向下运动，顶端到平衡位置过程，表盘读数都比980克偏小。从平衡位置到低端，表盘读数比980克偏大。到达最低端读数约为1120克。 五实验分析 1、当小球挂在弹簧下时，弹簧静止，处于平衡状态，此时指针读数为小球的重量值。 图1 2、当小球刚刚被释放时，处于最下端，开始竖直向上运动，此时小球受到两个力的作用，重力与弹簧拉力，方向相反。未达到平衡位置时，指针数值也大于小球重力的数值，即弹簧拉力F大于重力G。那么小球处于超重状态。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重。 图2 3、小球向上运动未达到平衡状态时，由于拉力大于重力，所以小球有竖直向上的加速度此时的小球处于超重状态。所以我们说，当物体有竖直向上的加速度或有竖直向上的加速度分量时，物体超重，这就是超重的条件。 4、当小球竖直向上运动，刚刚超过平衡状态时，小球受到两个力的作用，竖直向上的弹簧力F和竖直向下的重力G。表盘指针读数偏小，即弹簧力F下于重力G，那么小球处于失重状态。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况，叫失重。、 图3 5、小球超过平衡状态但弹簧仍处于拉伸状态时，拉力小于重力，此时小球有向下的加速度，小球失重。我们说，当物体有竖直向下的加速度或有竖直向下的加速度分量时， 《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。 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) 《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. 7-超重和失重学案新人教版必修 【课题名称】 超重失重课型新授课时1编号22 【学习目标】 1、了解超重与失重现象，运用牛顿定律研究超重和失重的原因； 2、培养学生运用牛顿运动定律分析问题和解决问题的能力； 3、渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情，培养学生热爱物理、热爱科学的情感。 【学习重点】 理解超重与失重的本质 【学习难点】 利用牛顿第二定律计算有关超重和失重的问题 【教学法】 三步五段、自主学习、合作学习学情调查、情境导入1牛顿第二定律的关系式，及关系式中各符号的含义2 物体的重力是怎样产生的？3我们通常怎样使用测力计测量物体的重力呢？问题展示、合作探究放在电梯地板上的物体受到竖直向下的______力和竖直向上的________力，物体随电梯一起运动，根据物体不同的运动状态填写下表：物体随电梯运动状态速度方向加速度方向合力方向支持力重力大小关系静止支持力_____重力竖直上升匀速 支持力_____重力加速支持力_____重力减速支持力_____重力竖直下降匀速支持力_____重力加速支持力_____重力减速支持力_____重力 1、物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况称______现象。例如上表中物体做______上升或 _______下降，即加速度方向为__________。 2、物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况称______现象。例如上表中物体做______上升或 _______下降，即加速度方向为__________。 3、物体处于超重或失重状态时，物体的重力大小始终 _______，只是对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）______或_______物体所受的重力。 考考你：失重状态中有一种特殊情况叫完全失重，你认为完全失重状态具有什么特点？当堂检测、巩固提升 1、关于超重和失重,下列说法中正确的是( ) A、超重就是物体受的重力增加了 B、失重就是物体受的重力减少了 C、完全失重就是物体一点重力都不受了 D、不论超重或失重甚至完全失重,物体所受重力是不变的 2、下列几种情况中,升降机绳索拉力最大的是( ) A、以很大速度匀速上升 B、以很小速度匀速下降 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
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