超重失重现象
考点2.2 超重与失重现象
1.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：物体具有向上的加速度.
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：物体具有向下的加速度.
3.尽管物体的加速度不在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态.
4.物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.
下列说法中正确的是(D)
A．只有正在向上运动的物体，才有可能处于超重状态
B．超重就是物体所受的重力增加
C．物体处于超重状态时，地球对它的引力变大
D．超重时物体所受的重力不变
关于超重和失重现象，下列描述中正确的是(C)
A.失重的物体就是失去重力，不再受重力
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.电梯在由一楼到五楼，在启动过程中电梯处于超重状态，快到五楼电梯减速过程中电梯处于失重状态
D.向上运动的物体一定处于超重状态，向下运动的物体一定处于失重状态
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).下列说法正确的是(A)
A.在上升或下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A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
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
如下图所示，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述运动中始终保持平动，且忽略空气阻力，则(D)
A．容器自由下落时，小孔向下漏水
B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
(多选)在游乐园中，游客乘坐升降机可以体验超重与失重的感觉，关于游客在随升降机一起运动的过程中所处的状态，下列说法中正确的是(BD)
A.游客处于失重状态时，升降机一定在加速下降
B.游客处于失重状态时，升降机可能向上运动
C.游客处于失重状态时，升降机一定向下运动
D.游客处于失重状态时，升降机的加速度方向一定向下
（多选）质量为m的物体放置在静止升降机内的台秤上，现在升降机以加速度a在竖直方向上做匀变速直线运动，若物体处于失重状态，则(（AB ）
A.升降机加速度方向竖直向下
B.台秤示数减少ma
C.升降机一定向上运动
D.升降机一定做加速运动
(多选)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况，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．用照相机进行了相关记录，如图所示．图甲为电梯静止时体重计的照片，图乙、图丙、图丁和图戊分别为电梯运动过程中体重计的照片．根据照片推断正确的是(CD)
A．根据图乙推断电梯一定处于加速上升过程，电梯内同学可能处于超重状态
B．根据图丙推断电梯一定处于减速下降过程，电梯内同学可能处于失重状态
C．根据图丁推断电梯可能处于减速上升过程，电梯内同学一定处于失重状态
D．根据图戊推断电梯可能处于减速下降过程，电梯内同学一定处于超重状态
在升降电梯内的地板上放一体重计，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中正确的是(D)
A ．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g /5，方向一定竖直向下
“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3－2－13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，此人在蹦极过程中的最大加速度约为( B )．
A ．g
B ．2g
C ．3g
D ．4g
(多选)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3所示，以竖直向上为a 的正方向，则人对电梯的压力( 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
在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m 的物体，当电梯静止时，弹簧被压缩了x ；当电梯运动时，弹簧又被继续压缩了
x 10
.则电梯运动的情况可能是( D )
A ．以大小为1110
g 的加速度加速上升 B ．以大小为110
g 的加速度减速上升 C ．以大小为110
g 的加速度加速下降 D ．以大小为110g 的加速度减速下降
某研究性学习小组用实验装置模拟火箭发射卫星．火箭点燃后从地面竖直升空，燃料燃尽后火箭的第一级和第二级相继脱落，实验中测得卫星竖直方向的速度—时间图象如右图所示，设运动中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定．下列判断正确的是(C)
A. t2时刻卫星到达最高点，t3时刻卫星落回地面
B．卫星在0～t1时间内的加速度大于t1～t2时间内的加速度
C. t1～t2时间内卫星处于超重状态
D. t2～t3时间内卫星处于超重状态
(多选)原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长的弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上．如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此时升降机运动的可能是(BC)
A．加速上升B．减速上升C．加速下降D．减速下降
(多选)停在10层的电梯底板上放置有两块相同的条形磁铁，磁铁的极性如图所示，开始时两块磁铁在电梯底板上处于静止状态(磁铁与底板始终相互接触)(AC)
A．若电梯突然向下开动，并停在1层，最后两块磁铁可能已碰在一起
B．若电梯突然向下开动，并停在1层，最后两块磁铁一定仍在原来位置
C．若电梯突然向上开动，并停在20层，最后两块磁铁可能已碰在一起
D．若电梯突然向上开动，并停在20层，最后两块磁铁一定仍在原来位置
超重和失重的典型例题
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
第十五讲超重与失重问题
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)
超重和失重 教学设计
超重和失重
重>实重）。 2．失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象（视重<实重）。 思考讨论：人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？ 分析：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支持力F N大小相等，方向相反。 解析：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F N，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。 （1）人加速向下运动 设竖直向下方向为坐标轴正方向，如图所示 根据牛顿第二定律，有 mg－F N＝ma F N＝m（g－a） 加速度方向与运动方向相反，有 mg－F N＝－ma F N＝m（g＋a）>mg 此时，体重计的示数大于人受到的重力。 所以属于超重现象。 α向上视重>重力超重现象 （3）人静止时，受力分析如图： 根据二力平衡的原理：F N＝mg 教师总结：人站在体重计上向下蹲，体重计的示数先变小，后变大，再变小，最后保持不变。 思考与讨论：图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。请你分析力传感器上的人“站起”和下蹲过程中超重和失重的情况。 出示图片：在体重计上的人 参考答案：起立时先超重后失重，F先大于500N，后小于500N； 下蹲时，先失重后超重，F先小于500N，后大于500N； 思考讨论：人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的。那么，如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变吗？ 参考答案：站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，但如果把体重计放在加速下降或上升的电梯中，体重计上的示数就会变化。 做一做：在电梯地板上放一台体重计。站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。 电梯加速上升电梯减速下降 体重计示数变大，属于超重现象。 α向上视重>重力超重现象 电梯加速下降电梯减速上升 “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 超重和失重 超重失重完全失重 产生条件加速度向上加速度向下加速度向下，且a=g 原理F-mg=ma得 F=m(g+a)>mg F-mg=ma得 F=m(g-a) Mg －f ＝Ma ，得a ＝g －＝g －.可知，加速度向下，速度v 增大时a 减小，物体f M kv M 先失重，当a ＝0时受力平衡，A 、B 错误．再对物体研究，根据牛顿第二定律得： mg －F N ＝ma ，得F N ＝mg －ma ＝mg －mg ＋＝∝v ，所以随着速度的增大，kmv M kmv M 受到的支持力增大，由牛顿第三定律知箱内物体对箱子底部的压力逐渐增大，C 错误．由于足够高，则箱子接近地面时，可视为匀速运动，箱内物体所受的重力与箱子底部对物体的支持力是一对平衡力，D 正确．选D. 1．(2015·江苏物理，6，4分)(多选)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 2．(2014·北京理综，18，6分)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如，平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是( ) A ．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B ．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C ．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D ．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 3．(2015·海南物理，9，5分)(多选)如图所示，升降机内有一固 定斜面，斜面上放一物块．开始时，升降机做匀速运动，物块 教学案例与评析：高一物理 超重和失重内容的教学设计 一、教学目标 l、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。 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、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）体会生活中的超重和失重现象，生成“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。 （2）了解一些我国航天技术的成就激发学生对科学的兴趣。 （3）体验自主学习过程，养成乐于细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。 二、重点难点 重点：什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。 难点：(1)产生超重和失重现象的实质； (2)运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象 的实例分析。 三、教学策略与手段 “情景——问题——探究——结论”的学生自主探究教学模式。 四、课前准备 媒体的设计与准备 分组实验：改进后的教具“记忆型”超重失重演示器（四人一组） 演示实验：多媒体设备一套，可乐瓶、水，纸带、钩码，神州5号发射和运行及回收过程剪辑录象，电梯内的超重失重录像片，人在体重计上下蹲与站立视频。 五、教学过程 （一）趣味实验 激发悬念 演示1：在纸带中间部位剪个小缺口，纸带的一端牵 挂一重物，重物另一端用手托住， 这时纸带没有断；然后向下匀速运动，纸带依然没有断； 提着重物向下加速运动，突然停住，纸带断裂！ 问：纸带为什么会断，到底在什么时候断？ （这个实验的设计简单而巧妙，做向下加速实验前，可先让同学们猜测。让人直接体验了超重又有些意料不到。 ） 演示2：取一装有水的可乐瓶，在底面打一小孔，水从孔 中喷出，现让可乐瓶竖直向上抛。 问：此时，水还会不会再从小孔中喷出？（也可以师生共 同做抛接水瓶游戏） （将孔开在底部和做竖直抛起，增强思维冲突。这一问，还真不敢轻易下结论！实验前，可先让同学们猜测。） 教师：生活中有许多司空见惯的事，可是只要我们仔细观察，会发现许多意想不到的、有趣的秘密。这节课我们来揭示此现象的秘密——引出主题：超重与失重。 《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 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。 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 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 第 1 页 共 3 页 一份耕耘一份收获 超重失重问题 【例1】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) 【变式拓展1】如图24－3所示，在一升降机中，物体A 置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A 恰好静止不动，若升降机以加速度g 竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是（ ） A ．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变 B ．因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用 C ．因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其它力不变 D ．物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其它力 的作用 【例2】有一天平，右边托盘上放砝码，左边托盘上放一容器，内装有水，水中有一小木球（木球密度小于水密度）通过细绳与容器底相连，天平平衡.现细绳突然断裂，则天平（ ） A 、仍平衡 B 、逆时针转 C 、顺时针转 D 、无法判断 【例3】质量为M 的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m 的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F 沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为（ ） A ．（M ＋m ）g B ．（M ＋m ）g －F C ．（M ＋m ）g ＋F sin θ D ．（M ＋m ）g －F sin θ 【例4】自动扶梯与水平成 角，质量为m 的人站在自动扶梯 的水平台面上，若扶梯向上以加速度a 匀加速上升，求人所受扶梯的支持力和摩擦力？ 【变式拓展1】如图2所示，台秤上放着一质量为M 的斜面，设斜面光滑，质量为m 的物体从斜面上下滑，此时台秤的示数为多少？ 图 第四讲两类动力学问题超重和失重 基础知识归纳 1、超重与失重和完全失重 （1）实重和视重 ①实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关. ②视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的_示数称为视重，视重的大小等于弹簧测力计所受物体的_ 拉力_或台秤所受物体的压力。（2）超重、失重和完全失重的比较 ①当物体处于超重和失重状态时，物体所受的重力并没有变化. ②物体是否处于超重或失重状态，不在于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还是向下. ③当物体处于完全失重状态时，重力只产生使物体具有a＝g的加速度效果，不再产生其他效果. ④处于超重和失重状态下的液体浮力公式分别为F浮＝ρV排(g＋a)或F浮＝ρV排(g－a)，处于完全失重状态下的液体F浮＝0，即液体对浸在液体中的物体不再产生浮力. 2、连接体问题 （1）连接体 两个或两个以上存在相互作用或有一定关联的物体系统称为连接体，在我们运用牛顿运动定律解答力学问题中常会遇到. （2）解连接体问题的基本方法 整体法：把两个或两个以上相互连接的物体看成一个整体，此时不必考虑物体之间的内力. 隔离法：当求物体之间的作用力时，就需要将各个物体隔离出来单独分析. 解决实际问题时，将隔离法和整体法交叉使用，有分有合，灵活处理. （3）整体法和隔离法的应用 ①解答问题时，不能把整体法和隔离法对立起来，而应该把这两种方法结合起来，从具体问题的实际情况出发，灵活选取对象，恰当地选择使用隔离法和整体法. ②在使用隔离法解题时，所选取的隔离对象可以是连接体中的某一个物体，也可以是连接体中的某部分物体(包含两个或两个以上的单个物体)，而这“某一部分”的选取，也应根据问题的实际情况，灵活处理. ③在选用整体法和隔离法时，可依据所求的力进行选择，若为外力则应用整体法；若所求力为内力则用隔离法.但在具体应用时，绝大多数的题目要求两种方法结合应用，且应用顺序也较为固定，即求外力时，先隔离后整体；求内力时，先整体后隔离.先整体或先隔离的目的都是为了求解共同的加速度. 3、整体运用牛顿第二定律 应用牛顿第二定律时，若研究对象为一物体系统，可将系统的所有外力及系统内每一物体的加速度均沿互相垂直的两个方向分解，则牛顿第二定律的系统表达式为：ΣF x＝m1a1x＋m2a2x＋…＋m n a nx ΣF y＝m1a1y＋m2a2y＋…＋m n a ny 应用牛顿第二定律的系统表达式解题时，可不考虑系统内物体间的相互作用力(即内力)，这样能达到简化求解的目的，但需把握三个关键点： （1）正确分析系统受到的外力； （2）正确分析系统内各物体加速度的大小和方向； （3）确定正方向，建立直角坐标系，并列方程进行求解. 【例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 《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。 超重失重教案 超重现象和失重现象知识与技能知识：知道超重现象和失重现象的特点，并且明确真实受到的重力并没有变。技能：可以利用牛顿运动定律来解决超重现象、失重现象的问题。 过程与方法过程：从测量体重的原理开始了解，到认识生活中的超重现象、失重现象， 然后总结现象背后的动力学规律，最后应用解决一些简单的超重现象、 失重现象的冋题。 方法：利用演示实验、视频来展示这些现象，利用物理学逻辑思维来解决现 象背后的问题。 情感、态度与价值观：通过本堂课，让学生从生活中发现物理，用物理的思维来感受世界 重点：利用牛顿运动定律来认识超重现象、失重现象背后的物理规律 难点：禾I」用所学的知识来解决生活中简单的超重现象和失重现象的问题 所需材料：演示用秤、电子秤、矿泉水瓶 第一环我们已经学习了牛顿运动定律，今天我们通过之前学习的知识来认识超重现 象和失重现象。我们先来了解一下，一个人是如何秤体重的? 【演 请学生上来用电子称，秤得自己的体重。请同学们观察，上来秤的那位同学的示】： 动状态。 请学生回答：人在秤上站稳了，然后得到读数。（人受力达到平衡状态时） 问：电子称获得读数的大致基本原理是什么？这个读数实际上是哪个力的真实大小？学 生思考后回答：其实读数大小应该是电子称受到的压力大小。 教师总结：根据牛顿第三定律，压力大小等于人受到的支持力大小，当人处于平衡状态时， 支持力大小等于重力大小。所以我们可以通过电子称来获得人的体重。我们把类 似于体重计上的读数这些性质的读数称为视重”。 提问：视重是否可以完全代表重力大小? 学生回答：不是。只有在平衡状态时才两者相等。 教师总结：对的。所以视重可能会出现大于重力或者小于重力的情况，这些情况中人的重力 并没有发生变大或者变小，而是恒定不变的。视重的变化其实只是秤受到的弹力 在变化。支持力和重力并不是所用情况都是大小相等的！ 根据人的习惯，我们把视重大于重力的现象称为超重现象，视重小于重力的现象 称为失重现象。 第二环节：接下来，我们来了解下，什么样的运动会产生超重现象，什么样的运动又会产 生 失重现象。 【演示】：利用指针式弹簧秤来认识粉笔盒在竖直方向运动时，它的视重变化。视重的变 化代 表着粉笔盒受到支持力的变化。 请学生上来，从低处举高装置，观察这个过程中的指针变化。同样的，再观察装置从高处回到低处过程中指针的变化。（不可过慢，否则现象不明显，不可过快，否则现象太快，不容易观察。由于控制难度略大，所以这里为了追求效果，再用视频播放慢动作）提问: 请用物理的语言来描述，这个同学举高和放下的运动过程 学生思考后回答：举高的过程是一个从静止开始加速，可能有匀速，最后减速到最高点静 止 的过程；放下的过程是刚才的逆过程。教师总结：为了更简单的描述问题，我们把这个 过程理想化，把举高”看做匀加速向上， 接着匀减速向上的运动。放下”看做匀加速向下，接着匀减速向下的运动。 继续提问：请根据指针的变化，来判断这些过程中粉笔盒处于怎样的状态？ 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m g －F=ma 得F=m （g －a ） 消去a ，可解得()3 21213/2m m m m m g m T +++=。 对滑轮稳定后平衡：弹簧秤的读数T ＝2T /，移动前弹簧秤的读数为2(m 1＋m 2＋m 3)g ，比较可得移动后弹簧秤的读数小于2(m 1＋m 2＋m 3）g 。故B 项正确。 【例2】如图所示，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’（C ） A.增大； B.不变； C.减小； D.无法确定 解析：当细线断后小球加速上升时处于超重状态，而此时将有等体积的“水球”加速下降处于失重状态；而等体积的木球质量小于“水球”质量，故总体体现为失重状态，弹簧秤的示数变小． 针对训练 1、某人在地面上最多能举起质量为50kg 的物体，在一电梯里最多能举起质量为80kg 的物体，此时电梯的加速度大小和方向是 [ ] A ．3.75 ，方向竖直向下 B ．3.75 ，方向竖直向上 C ．5 ，方向竖直向上 D ．5，方向竖直向下 2、在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹 簧伸长4cm ，升降机运动时，弹簧伸长2cm ，则升降机运动情况是 [ ] A ．以1 的加速度下降 B ．以4.9的加速度减速上升 超重和失重 编稿：周军审稿：吴楠楠 【学习目标】 1．理解超重和失重现象的含义。 2．能通过牛顿定律对超重和失重进行定量地分析。 【要点梳理】 要点一、超重与失重 (1)提出问题 你乘过垂直升降式电梯吗?当电梯开始启动上升时，你会心慌同时也会充分体验到“脚踏实地”的感觉，电梯即将停止上升时，则会头晕同时有种“飘飘然”的感觉，这就是失重和超重造成的． (2)实重与视重 ①实重：物体实际所受的重力．物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化．②视重：当物体在竖直方向上有加速度时(即a≠0)，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重．【说明】正因为当物体在竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们在用弹簧测力计测物体重力时，强调应在静止或匀速运动状态下进行． (3)超重和失重现象 ①超重现象：当人在电梯中开始上升时，感觉对底板的压力增大，即当物体具有竖直向上的加速度时，这个物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)大于它所受的重力，称为超重现象．如用弹簧竖直悬挂一重物静止，当用力提弹簧使重物加速上升时，弹簧伸长，弹力就会变大，这就是一种超重现象． ②失重现象：当人在电梯中开始下降时，感觉对底板的压力减小，即当物体具有向下的加速度时，这个物体对支持而的压力(或悬挂绳的拉力)小于它所受的重力，称为失重现象．如果物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)等于零，叫完全失重现象．如用弹簧竖直悬挂着一重物保持静止，人拿着悬挂点加速下移时，弹簧会缩短，说明弹力变小，这就是一种失重现象．若人松手，让弹簧和重物一起自由下落，则弹簧的示数为零，此为完全失重现象． 【注意】 a．超重与失重现象，仅仅是一种表象，好像物体的重力时大时小．处于平衡状态时，物体所受的重力大小等于支持力或拉力，但当物体在竖直方向上做加速运动时，重力和支持力(或托力)的大小就不相等了．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． b．物体处于超重状态时，物体不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动．即只要物体的加速度方向是竖直向上的，物体都处于超重状态．物体的运动方向可能向上，也可能向下． 同理，物体处于失重状态时，物体的加速度竖直向下，物体既可以做竖直向下的加速运动，也可以做竖直向上的减速运动． c．物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，即y a≠0时，则当y a方向竖直向上时，物体处于超重状态；当y a方向竖直向下时，物体处于失重状念． d．当物体正好以向下的大小为g的加速度运动时，这时物体对支持面、悬挂物完全没有作用力，即视重为零，称为完全失重． 第1 页共29 页 物理总复习：超重和失重 【考纲要求】 1、理解牛顿第二定律，并会解决应用问题； 2、理解超重和失重的概念，会分析超重和失重现象，并能解决具体超重和失重。【考点梳理】 考点：超重、失重、完全失重 1、超重 当物体具有竖直向上的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象。 2、失重 物体具有竖直向下的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象。 3、完全失重 物体以加速度a=g向下竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时以及忽略空气阻力的各种抛体运动），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象。 在完全失重的状态下，由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银气压计失效等，但测力的仪器弹簧测力计是可以使用的，因为弹簧测力计是根据F＝kx制成的，而不是根据重力制成的。 要点诠释：（1）当系统的加速度竖直向上时（向上加速运动或向下减速运动）发生超重现象，当系统的加速度竖直向下时（向上减速运动或向下加速运动）发生失重现象；当竖直向下的加速度正好等于g时（自由落体运动或处在绕地球做匀速圆周运动的飞船里面）发生完全失重现象。 （2）超重、失重、完全失重产生仅与物体的加速度有关，而与物体的速度大小和方向无关。“超重”不能理解成物体的重力增加了；“失重”也不能理解为物体的重力减小了；“完全失重”不能理解成物体的重力消失了，物体超重、失重以及完全失重时重力是不变的。 （3）人们通常用竖直悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的重力大小，用这种方法测得的重力大小常称为“视重”，其实质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的支持力。 例、在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲 动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象 《超重和失重》教学设计 海原回中杨海贵 2016.4.5 一、教材分析 超重和失重是牛顿第二定律的一个非常重要运用，也是本章的一个非常重要知识点。本节主要讲述超重和失重的原因、实质、产生的条件，以及在生活，生产和科研中的运用，内容非常贴近生活，更易形成错误生活性经验，所以应当多选择一些生活中的实例去分析处理。 二、学生分析 1．学生牛顿运动定律的学习，已经基本掌握了动力学问题的分析方法，但是针对具体实例，还不能很好的建立物理情境。 2．学生对有关物理概念和物理规律之间的联系与内涵有待加深。 三、教学目标 （一）知识与技能 1．理解超重和失重的实质及产生的原因。 2．能够运用牛顿第二定律分析超重与失重类的具体问题，并从中总结出超重与失重的条件。 （二）过程与方法 1．培养学生、观察、分析、推理能力，养成由现象到本质的认识事物的方法。 2．培养学生发散思维、类比归纳能力。 （三）情感与价值观 1．渗透从生活中观察现象，得出物理规律的方法，激发培养学生探索自然，学习科学的兴趣。 2．科学的意义不仅仅是认识自然，挑战自然，更在于能动改造自然。 四、重点和难点 重点：超重和失重的实质。 难点：利用牛顿第二定律分析问题，得出超重和失重的条件。 五、设计思想 本节课的方法：实验法，归纳法、类比法、讲授法。 利用多媒体展示场景，吸引学生的眼球，激发学生的求知欲望，从而把学生带入新课，利用实验让学生参与其中，并且通过具体实例，由学生分析得到超重的实质，以及形成的条件，从而突破难点， 六、教学过程 （一）、引入新课（播放多煤体） ①“神六”上天，宇航员躺在座椅上 ②杨利伟在太空中演示失重情形 提问：自从人造卫星上天，人们经常谈到超重与失重其实质是什么？能否根据前面所出示的图片，分析讨论并提出自己的猜想。 学生可能的猜想： ①可能是物体所受重力变大或是变小了 ②超重、失重是否与物体运动有关 安排实验体验：“超上失下”巧记超重与失重现象
超重失重问题(最新整理)
超重和失重内容的教学设计
《超重与失重》教案教案
超重和失重演示实验设计方案
高一物理超重和失重典型例题解析
超重和失重现象
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第四讲 两类动力学问题 超重和失重
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第十五讲 超重与失重问题
知识讲解超重和失重提高
物理 知识讲解 超重和失重 提高篇
超重和失重汇总