高中物理第3章+7．超重与失重课件+教科版.ppt

7.超重与失重超重与失重1质量为m的人站在静止的电梯中，求人对电梯的压力大小？(重力加速度为g)【解析】以人为研究对象由平衡条件得：Nmg0Nmg由牛顿第三定律可知：人对电梯的压力为mg【答案】mg2一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为 g，g为重力加速度求人对电梯底部的压力大小【解析】以人为研究对象，电梯对人的支持力为N，则由牛顿第二定律得Nmgma，把a g代入得N mg，由于人对电梯底部的压力N与N互为相互作用力，由牛顿第三定律得：NN mg.【答案】mg3131343434一、乘电梯时的发现一、乘电梯时的发现电梯的运动情况电梯的运动情况电梯中弹簧测力计的示电梯中弹簧测力计的示数数电梯加速度的电梯加速度的方向方向静止静止mga0由静止加速向上运由静止加速向上运动动mg向上向上向上匀速运动向上匀速运动 由向上运动到静止由向上运动到静止 由静止到向下运动由静止到向下运动 向下匀速运动向下匀速运动 由向下运动到静止由向下运动到静止 mga0mg向下向下mg向上向上二、超重和失重现象二、超重和失重现象1超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象(2)产生条件：物体有 的加速度2失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的现象如坐电梯上楼时，电梯的停止过程(2)产生条件：物体有 的加速度(3)完全失重定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 的状态如苹果从树上下落时的自由落体过程产生条件：ag，方向 .大于大于向上向上小于小于向下向下等于零等于零竖直向下竖直向下 物体的超重、失重现象与物体的运动速度方向和大小有关吗？【提示】物体处于超重状态，还是失重状态只与物体的加速度方向有关；与物体速度的大小、方向均无关一、对超重和失重的理解一、对超重和失重的理解1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”，大小等于测力计所受的拉力或秤所受压力3.对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，其取决于物体加速度的方向(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等 超重与失重现象仅仅是一种表象只是拉力(或压力)的增大或减小，物体的重力大小是不变的 1.下列关于超重和失重的说法中，正确的是()A物体处于超重状态时，其重力增加了B物体处于完全失重状态时，其重力为零C物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了D物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化【解析】物体处于超重或失重状态只是其视重发生了变化，而物体的重力和质量并没有变化【答案】D二、超重、失重的应用二、超重、失重的应用1根据物体具有向上(或向下)的加速度，判断物体处于超重(或失重)状态，反之，根据物体处于超重(或失重)状态，判断物体的加速度方向2当系统中局部出现超重(或失重)现象时，系统处于超重(或失重)状态 (1)超重、失重与物体运动的速度无关，取决于加速度的方向超重、失重不是重力增大或减小，而是视重的增大或减小(2)解题时要注意从“加速上升”、“减速下降”、“加速下降”、“减速上升”等字眼中确定加速度的方向 2.如右图所示，升降机的底板上放一台秤，台秤上放一物体，当升降机匀速运动时，台秤的示数为10 N；现在台秤的示数突然变为12 N，则升降机可能做的运动是()A加速上升B加速下降C减速上升 D减速下降【答案】AD 一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将()A先小于体重，后大于体重，最后等于体重B先大于体重，后小于体重，最后等于体重C先小于体重，后等于体重D先大于体重，后等于体重【解析】把人看做一整体，受到重力和磅秤支持力的作用，若重心加速下降，处于失重状态，则支持力小于重力；若重心减速下降，处于超重状态，则支持力大于重力人下蹲的过程较复杂，首先必定加速，但最后人又静止，所以必定还有减速过程，即人的重心先加速下降，后减速下降，最后静止因此，磅秤示数先小于体重，后大于体重，最后等于体重【答案】A (1)判断超、失重现象关键是看加速度方向，而不是运动方向(2)处于超重状态时，物体可能做向上加速或向下减速运动(3)处于失重状态时，物体可能做向下加速或向上减速运动 11：下列说法正确的是()A游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态【解析】由超重、失重和完全失重的概念可知，在加速度向下时处于失重状态在加速度向上时处于超重状态，故正确答案为B.【答案】B 某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体求：(1)此电梯的加速度多大？(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(g取10 m/s2)【解析】人举物体时，其最大举力是确定的，由于电梯做加速运动，物体有“超重”和“失重”两种情况，其运动可由牛顿第二定律分析加速下降时，合外力向下，对物体而言，重力大于举力反之，重力小于举力(1)站在地面上的人，最大举力为Fm1g6010 N600 N.在加速下降的电梯内，人的最大举力F仍为600 N，由牛顿第二定律得m2gFm2a所以加速度ag m/s22.5 m/s2.(2)在加速上升的电梯里，人的举力不变，同理得Fm3gm3a所以m3 kg48 kg.【答案】(1)2.5 m/s2(2)48 kg 此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的电梯里最大“举力”仍为F，这是解决本题的关键，同时注意要合理利用牛顿第二定律及F合与a的方向相同这一规律列出方程 21：质量是60 kg的人站在升降机的体重计上，如右图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；(3)升降机以3 m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降【解析】以人为研究对象受力分析，依据牛顿第二定律列方程，另外由牛顿第三定律知，人受到的支持力与人对秤的压力大小相等，所以体重计的读数即为支持力的大小以人为研究对象受力分析如右图所示(1)匀速上升时，a0，Nmg0，Nmg600 N据牛顿第三定律知NN600 N.(2)匀加速上升，a向上，取向上为正方向，则NmgmaNm(ga)60(104) N840 N据牛顿第三定律知NN840 N.(3)匀减速上升和匀加速下降，a的方向都是向下，取向下为正方向，则mgNmaNm(ga)60(103) N420 N据牛顿第三定律知NN420 N.【答案】(1)600 N(2)840 N(3)420 N1将两块质量分别为m1、m2且m1m2的砖依次上下叠放，如右图所示，在某一高度由静止释放，不计空气阻力，在下落过程中()A上面的砖对下面的砖有压力作用B下面的砖对上面的砖有支持力作用C上下两块砖间挤压力为零D不能确定【答案】C2.汶川大地震后，为解决灾区群众的生活问题，党和国家派出大量直升机空投救灾物资有一直升机悬停在空中向地面投放装有物资的箱子，如右图所示设投放初速度为零，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B箱子刚投下时，箱内物体受到的支持力最大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”【解析】因为下落速度不断增大，而阻力fv2，所以阻力逐渐增大，当fmg时，物体开始匀速下落以箱和物体为整体：(Mm)gf(Mm)a，f增大则加速度a减小对物体：MgNma，加速度减小，则支持力N增大所以物体后来受到的支持力比开始时要增大，不可能“飘起来”【答案】C3(2009年高考安徽卷)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，如上图所示那么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【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.【答案】C42008年奥运会在北京举行，由此推动了全民健身运动的蓬勃发展体重为m50 kg的小芳在本届校运会上，最后一次以背越式成功地跳过了1.80 m的高度，成为高三组跳高冠军若忽略空气阻力，g取10 m/s2.则下列说法正确的是()A小芳在下降过程中处于失重状态B小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态C小芳起跳时地面对她的支持力小于她的重力D小芳起跳时地面对她的支持力等于她的重力【解析】小芳上升和下降过程中只受重力，加速度方向向下，ag处于完全失重状态，A正确，B错误；起跳时有向上的加速度，Nmgma，故Nmgmamg，即支持力大于重力，C、D错误【答案】A5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下图所示，在这段时间内下列说法中正确的是()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【解析】晓敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A选项错；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B选项错；以竖直向下为正方向，有：mgFma，即50g40g50a，解得ag/5，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，C选项错，D选项正确【答案】D