物理 第6章 力与运动 第4节 超重与失重 鲁科版必修1.ppt
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1、第第4 4节超重与失重节超重与失重教师备课参考教师备课参考|核心素养养成目标核心素养养成目标|物理观念物理观念1.1.认识超重、失重现象认识超重、失重现象,知道产生超重、失重现象的原因知道产生超重、失重现象的原因,理解超重现象和理解超重现象和失重现象的实质失重现象的实质.2.2.学会用超重、失重的观点解决相关问题学会用超重、失重的观点解决相关问题.科学思维与科学探究科学思维与科学探究1.1.通过实验认识超重和失重现象及其产生的条件通过实验认识超重和失重现象及其产生的条件.2.2.从牛顿第二定律应用的角度理解超重和失重的动力学特征从牛顿第二定律应用的角度理解超重和失重的动力学特征.科学态度与责任
2、科学态度与责任通过超重与失重的学习通过超重与失重的学习,体会物理规律与生活的联系体会物理规律与生活的联系.|教学重难点教学重难点|教学重点教学重点超重、失重现象及其产生的条件超重、失重现象及其产生的条件.教学难点教学难点掌握分析、解决超重和失重问题的方法掌握分析、解决超重和失重问题的方法.感悟解题规律感悟解题规律探寻基本知识探寻基本知识测评学习效果测评学习效果探寻基本知识探寻基本知识树立物理观念树立物理观念知识点一知识点一 超重现象超重现象 【情境导学情境导学】一个质量为一个质量为m=70 kgm=70 kg的人站在电梯中的测力计上的人站在电梯中的测力计上,(1)(1)当电梯静止时当电梯静止时
3、,测力计读数为多少测力计读数为多少?(2)(2)当电梯以当电梯以a=ga=g的加速度向下做减速运动时的加速度向下做减速运动时,测力计上的读数为多少测力计上的读数为多少?答案答案:(1)(1)当电梯静止时测力计示数为当电梯静止时测力计示数为mg,mg,所以此时测力计读数为所以此时测力计读数为F F1 1=700 N.=700 N.(2)(2)当电梯以当电梯以a=ga=g的加速度匀减速下降时的加速度匀减速下降时,对人根据牛顿第二定律得对人根据牛顿第二定律得F F2 2-mg=ma-mg=ma得得F F2 2=m(g+am(g+a)=70)=70(10+10)N=1 400 N.(10+10)N=1
4、 400 N.由牛顿第三定律得知由牛顿第三定律得知,人对测力计的压力大小为人对测力计的压力大小为F F2 2=F=F2 2=1 400 N.=1 400 N.故此时测力计的读数为故此时测力计的读数为1 400 N.1 400 N.(3)(3)当电梯以当电梯以a=ga=g的加速度向上做加速运动时的加速度向上做加速运动时,测力计上的读数为多少测力计上的读数为多少?(4)(4)在第在第(2),(3)(2),(3)两问中加速度方向有什么异同两问中加速度方向有什么异同?(g=10 m/s?(g=10 m/s2 2)答案答案:(3)(3)当电梯以当电梯以a=ga=g的加速度向上做加速运动时的加速度向上做加
5、速运动时,对人根据牛顿第二定对人根据牛顿第二定律律,得得F F3 3-mg=ma-mg=ma得得F F3 3=m(g+a)=70=m(g+a)=70(10+10)N=1 400 N.(10+10)N=1 400 N.由牛顿第三定律得知由牛顿第三定律得知,人对测力计的压力大小为人对测力计的压力大小为F F2 2=F=F2 2=1 400 N.=1 400 N.故此时测力计的读数为故此时测力计的读数为1 400 N.1 400 N.(4)(4)加速度方向都竖直向上加速度方向都竖直向上.【知识梳理知识梳理】1.1.定义定义:物体对悬挂物的拉力物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力或对支持物的压力)物体
6、所受重力的物体所受重力的现象现象.2.2.超重的条件超重的条件:物体具有竖直物体具有竖直 的加速度的加速度.【思考判断思考判断】1.1.物体处于超重状态时物体处于超重状态时,一定向上运动一定向上运动.(.()2.2.物体处于超重状态时物体处于超重状态时,可能向下运动可能向下运动.(.()3.3.物体处于超重状态时物体处于超重状态时,是指物体的重力增大了是指物体的重力增大了.(.()大于大于向上向上 知识点二知识点二失重现象失重现象 【情境导学情境导学】找一个用过的易拉罐找一个用过的易拉罐(或金属罐头盒、塑料瓶或金属罐头盒、塑料瓶),),在靠近底部的侧面打一在靠近底部的侧面打一个孔个孔,用手指按
7、住孔用手指按住孔,在里面装上水在里面装上水,如图如图(甲甲),),移开手指移开手指,会出现什么现会出现什么现象象?如果让罐子自由下落如果让罐子自由下落,如图如图(乙乙),),在下落过程中在下落过程中,上述现象有变化吗上述现象有变化吗?这是为什么呢这是为什么呢?答案答案:(甲甲)图中图中,水会从小孔流出水会从小孔流出;(;(乙乙)图中水不再流出图中水不再流出,因为自由下落过因为自由下落过程中水处于完全失重状态程中水处于完全失重状态,对易拉罐底部没有压力对易拉罐底部没有压力.【知识梳理知识梳理】1.1.定义定义:物体对悬挂物的拉力物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力或对支持物的压力)物体所受重力物
8、体所受重力的现象的现象.2.2.失重的条件失重的条件:物体具有竖直物体具有竖直 的加速度的加速度.3.3.完全失重完全失重:当当物体以加速度物体以加速度g g加速下降时加速下降时,物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬或对悬挂物的拉力挂物的拉力)等于等于 的现象的现象,就是处于完全失重状态就是处于完全失重状态.4.4.不论超重还是失重不论超重还是失重,物体本身所受的重力大小物体本身所受的重力大小 .【思考判断思考判断】1.1.只要物体向下运动只要物体向下运动,就会引起失重现象就会引起失重现象.(.()2.2.物体在完全失重的条件下物体在完全失重的条件下,对支持它的支撑面压力为零对支持它的
9、支撑面压力为零.(.()3.3.物体完全失重时物体完全失重时,不受重力作用不受重力作用.(.()小于小于向下向下不变不变 零零要点一要点一感悟解题规律感悟解题规律培养科学思维培养科学思维对超重现象的理解对超重现象的理解 1.1.实重与视重实重与视重(1)(1)实重实重:物体实际所受重力物体实际所受重力.物体所受重力不会因为物体运动状态的改变物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化而变化.(2)(2)视视重重:用用弹弹簧簧测测力力计计或或台台秤秤来来测测量量物物体体重重力力时时,弹弹簧簧测测力力计计或或台台秤秤的的示示数数叫叫做做物物体体的的视视重重.当当物物体体与与弹弹簧簧测测力力计计保保
10、持持静静止止或或者者匀匀速速运运动动时时,视视重重等于实重等于实重;当存在竖直方向的加速度时当存在竖直方向的加速度时,视重不再等于实重视重不再等于实重.2.2.超重现象超重现象(1)(1)超重的动力学分析超重的动力学分析:当物体具有竖直向上的加速度当物体具有竖直向上的加速度a a时时,支持物对物体的支支持物对物体的支持力持力(或悬绳的拉力或悬绳的拉力)为为F.F.由牛顿第二定律可得由牛顿第二定律可得F-mg=ma.F-mg=ma.所以所以F=m(g+a)F=m(g+a)mg.mg.由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力或对悬绳的拉力)Fmg.)F
11、mg.(2)(2)产生超重的原因产生超重的原因超重超重 加速度方向向上加速度方向向上(或有向上的分量或有向上的分量)【典例典例1 1】某航天员的质量为某航天员的质量为63 kg(63 kg(装备质量不计装备质量不计),),假设飞船以加速度假设飞船以加速度8.6 m/s8.6 m/s2 2竖直加速上升竖直加速上升.(1)(1)此时航天员对座椅的压力多大此时航天员对座椅的压力多大?解析解析:(1)(1)对航天员受力分析如图所示对航天员受力分析如图所示.由牛顿第二定律由牛顿第二定律F=ma,F=ma,得得N-mg=ma,N-mg=ma,即即N=mg+ma=m(g+a)N=mg+ma=m(g+a)=6
12、3(9.8+8.6)N=1 159.2 N,=63(9.8+8.6)N=1 159.2 N,由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知,航天员对座椅的压力和座椅对航天员的支持力互为航天员对座椅的压力和座椅对航天员的支持力互为作用力与反作用力作用力与反作用力,则则N=N=1 159.2 N.N=N=1 159.2 N.答案答案:见解析见解析(2)(2)航天员训练时承受的压力可达到航天员训练时承受的压力可达到8G,8G,这表示什么意思这表示什么意思?(3)(3)当飞船返回地面当飞船返回地面,减速下降时减速下降时,航天员应该有什么样的感觉航天员应该有什么样的感觉?解析解析:(2)(2)表示航天员可承受大小为自
13、身重力表示航天员可承受大小为自身重力8 8倍的压力倍的压力.(3)(3)当飞船减速下降时当飞船减速下降时,飞船的加速度竖直向上飞船的加速度竖直向上,处于超重状态处于超重状态,航天员航天员应有超重的感觉应有超重的感觉.答案答案:见解析见解析(1)(1)物体处于超重状态时物体处于超重状态时,实重实重(即所受重力即所受重力)并不变并不变,只是视重变了只是视重变了,视重视重比实重增加了比实重增加了ma;ma;(2)(2)决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度,与速度无关与速度无关,即物体可即物体可以向上加速运动以向上加速运动,也可以向下减速运动也可以向下减速运
14、动.规律方法规律方法超重问题的分析超重问题的分析(教师备用教师备用)例例1 1-1:1:20132013年年6 6月月1111日日,我国我国“神舟十号神舟十号”飞船成功发射飞船成功发射,设近地加速时设近地加速时,飞船以飞船以5g5g的加速度匀加速上升的加速度匀加速上升,g,g为重力加速度为重力加速度,则质量为则质量为m m的科研设备的科研设备对飞船底部的压力为对飞船底部的压力为()A.6mgA.6mg B.5mgB.5mg C.4mgC.4mgD.mgD.mg解析解析:飞船加速上升时飞船加速上升时,科研设备处于超重状态科研设备处于超重状态,则科研设备所受飞则科研设备所受飞船底部的支持力为船底部
15、的支持力为F=m(g+a)=6mg.F=m(g+a)=6mg.由牛顿第三定律可知由牛顿第三定律可知,科研设备对科研设备对飞船底部的压力大小为飞船底部的压力大小为6mg.6mg.A A 针对训练针对训练1 1-1 1(20172017福建四校高一期末联考福建四校高一期末联考)在升降的电梯内的水在升降的电梯内的水平地面上放一体重计平地面上放一体重计,电梯静止时电梯静止时,某同学站在体重计上某同学站在体重计上,体重计的示数体重计的示数为为60 kg,60 kg,电梯运动时电梯运动时,某一段时间此同学发现体重计的示数为某一段时间此同学发现体重计的示数为72 kg,72 kg,在在这段时间内下列说法正确
16、的是这段时间内下列说法正确的是()A.A.此同学所受的重力变大了此同学所受的重力变大了B.B.此同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力此同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力C.C.电梯的加速度大小为电梯的加速度大小为 g,g,方向一定竖直向上方向一定竖直向上D.D.电梯的运动方向一定竖直向上电梯的运动方向一定竖直向上C C 要点二要点二对失重现象的理解对失重现象的理解 1.1.失重现象失重现象(1)(1)失重的动力学分析失重的动力学分析:以站在电梯中的体重计上的人为研究对象以站在电梯中的体重计上的人为研究对象,当电梯当电梯加速下降时加速下降时,人的受力如图所示人的受力如图所示,则则mg-
17、N=ma,mg-N=ma,所以支持力所以支持力N=mg-ma.N=mg-ma.由牛顿由牛顿第三定律得人对体重计的压力大小第三定律得人对体重计的压力大小N=N=mg-ma,N=N=mg-ma,人对体重计的压力减小人对体重计的压力减小了了ma.ma.(2)(2)产生失重的原因产生失重的原因失重失重 加速度方向向下加速度方向向下(或有向下的分量或有向下的分量)2.2.完全失重现象完全失重现象(1)(1)完全失重有两种常见情况完全失重有两种常见情况:在地球表面上忽略空气阻力自由下落的在地球表面上忽略空气阻力自由下落的物体物体;在太空轨道上正常运行的航天器中的物体在太空轨道上正常运行的航天器中的物体.(
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