人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重试讲课ppt课件

课题

《超重和失重》

教学目标

1. 知识目标

①.   理解视重的概念

②.   超重和失重现象的定义和本质

③.   运用牛顿定律分析超重和失重现象

2. 能力目标

①.      理解超重和失重的定义和本质

②.      会判断超重失重状态

③.      会使用牛顿定律分析计算超重失重问题

教学重点

①.   超重和失重的定义和本质

②.   判断超重和失重状态

③.    运用牛顿定律计算超重和失重问题

教学难点

①.   超重和失重现象的定义和本质

②.   判断超重和失重状态

③.   运用牛顿定律计算超重和失重问题

教学准备

教师准备：上课教材，教参，课件，练习题

学生准备：教材，笔，草稿本，练习册

教学过程

1.新课导入

在我们坐电梯的时候，有时会感觉电梯地板对我们脚的作用力在不断的发生变化，有时增大，有时减小。为什么会有这种感觉呢？

如果大家玩过跳楼机，在往上加速上升的时候，我们会觉得凳子对我们的力比较大，而在下降自由下落的过程中，我们几乎完全感觉不到凳子对人的作用力。这就是我们今天要学的超重和失重。

2.讲授新知

重力的测量

         在我们现实生活中是如何来测重力的呢？我们一般有两种方法

①.   先测出物体的质量和当地重力加速度，根据G=mg，求出物体重力。

②.   将一个物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态，此时测力计的示数大小就等于物体重力。

在实际生活中，第二种方法是非常常用的测重力的方法，但通过描述我们也能得到，这种方法并不是直接测得物体重力的，它本质是测物体对测力计的力的大小，我们再根据力的平衡间接得到物体的重力。

体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。

超重和失重

如果一个人站在重力计上，蹲下再站起来会发生什么情况呢？

在这个过程种，人会先后经历加速、减速、静止多个阶段，会发现重力计上的示数会不断的发生变化。这是因为人对重力计的力的大小不等于重力的大小。

       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，叫作失重现象。

       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，叫作超重现象。

注：超重和失重并非物体的重力发生了变化，而时视重不等于重力的现象。

例：如图所示，质量为50kg的小红同学站在升降机中的磅秤上，某一时刻她发现磅秤的示数为60kg，则以下说法正确的是（　　）

A．小红处于失重状态 B．小红处于超重状态

C．小红处于完全失重状态 D．升降机做匀速直线运动

【答案】B

【解析】ABC．由题意可知，磅秤对人的支持力大于重力，属于超重状态，AC错误，B正确；

D．由于人处于超重状态，有加速度，升降机和人处于相对静止状态，故升降机此刻不可能做匀速直线运动，D错误。故选B。

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，叫作失重现象。

人加速向下运动的过程中，根据牛顿第二定律，有：

mg－＝ ma

＝m(g－a)<mg

此时绳对人的拉力小于人自身重力，人处于失重状态。

当一个物体做自由落体运动时，所受重力完全用于物体加速，此时物体处于完全失重状态。

超重

         物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。

人加速向上运动的过程中，根据牛顿第二定律，有：

-mg＝ma

＝m(g+a)>mg

此时凳子对人的支持力大于人自身重力，人处于超重状态。

当一个物体向上的加速度越大，支持力越大，超重现象越明显。

例：一个质量是70kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一个弹簧秤，弹簧秤下面挂着一个质量为m=6kg的物体A，当升降机向上运动时，他看到弹簧秤的示数为48N，g取10m/s2，求：

（1）此时升降机的加速度的大小；

（2）此时人对地板的压力；

（3）电梯保持这个加速度运动2s恰好停止，求这两秒内电梯上升的高度。

【答案】（1）a=2m/s2  ； （2）560N ；（3）4m。

【解析】（1）对物块A由牛顿第二定律得:

解得：m/；

（2）对人由牛顿第二定律得：

解得：

由牛顿第三定律得，此时人对地板的压力：

（3），

解得：

超重和失重的判断

那么是否向上运动就超重，向下运动就失重呢？

很显然并非如此，那么我们怎么来判断物体是超重还是失重呢。

超重和失重的判断

超重和失重只看加速度方向：

         当加速度a的方向向上时，为超重；

         当加速度a的方向向下时，为失重。

例：如图所示，置于电梯水平地板上的台式弹簧秤上放有重物，在电梯沿竖直方向运动的某段时间内，弹簧秤读数比电梯静止时增大了，则电梯该段时间的运动情况可能是（　　）

A．向上匀速运动 B．向下匀速运动

C．向上加速运动 D．向下加速运动

【答案】C

【解析】重物仅受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，电梯沿竖直方向运动时，弹簧秤读数比电梯静止时增大了，说明支持力大于重力，根据牛顿第二定律可知加速度竖直向上，因此电梯是向上加速上升或向下减速下降，故ABD错误，C正确。故选C。

例：随着生活水平的提高，肥胖问题日渐突出，控制体重逐渐引起人们的重视。如图所示，一个小朋友正站在体重计上测量体重，下列说法中正确的是（　　）

A．小朋友下蹲过程，体重计示数将变小

B．小朋友下蹲过程，体重计示数先变小后变大

C．静止时，小朋友对体重计的压力和体重计对小朋友的支持力是一对平衡力

D．静止时，小朋友所受的重力和小朋友对体重计的压力是一对相互作用力

【答案】B

【解析】AB．小朋友下蹲过程，速度先增大后减小，加速度先向下后向上，先失重后超重，体重计示数先变小后变大，A错误，B正确；

C．静止时，小朋友处于平衡状态，小朋友对体重计的压力和体重计对小朋友的支持力是一对作用力与反作用力，C错误；

D．静止时，小朋友所受的重力和小朋友对体重计的压力方向相同，不是一对相互作用力，D错误。故选B。

例：如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速运动时，弹簧测力计示数为10N。若某时刻电梯中质量为50kg的人观察到弹簧测力计示数变为8N，重力加速度g取，则此时人的运动状态及对电梯的压力大小可能是（　　）

A．加速上升，400N B．减速上升，600N

C．减速下降，600N D．加速下降，400N

【答案】D

【解析】物体的重量为10N，而弹簧秤的示数为8N，物体处于失重状态，加速度向下，因此电梯可能在加速下降或减速上升；根据牛顿第二定律，对重物：

根据题中数据解得：m/

对人：

代入数据解得：N=400N

根据牛顿的第三定律可知，人对电梯的压力大小为400N。故选D。

3课堂小结

•          重力的测量---视重

•          超重和失重的定义

•          超重和失重的计算

•          超重和失重的判断

4课堂练习

练1：某人乘电梯从10楼到1楼，从电梯启动到停在1楼的过程，经历了匀加速、匀速和匀减速三个阶段。电梯在这三个连续的运动阶段中，该人所受的重力和他对电梯地板的压力相比较，其大小关系分别是（　　）

A．重力大于压力，重力等于压力，重力小于压力

B．重力小于压力，重力等于压力，重力大于压力

C．重力大于压力，重力小于压力，重力小于压力

D．重力小于压力，重力小于压力，重力大于压力

【答案】A

【解析】某人乘电梯从10楼到1楼，速度方向向下。

电梯启动做加速运动阶段，加速度方向向下，由牛顿第二定律可知重力大于电梯地板对他的支持力，由牛顿第三定律可知，他对电梯地板的压力等于电梯地板对他的支持力，即重力大于压力，处于失重状态；

在匀速运动阶段，处于平衡状态，重力等于压力；

在减速运动阶段，加速度方向向上，由牛顿第二定律可知重力小于电梯地板对他的支持力，由牛顿第三定律可知，他对电梯地板的压力等于电梯地板对他的支持力，即重力小于压力，处于超重状态；故选项A正确，选项BCD错误。故选A。

练2：如图所示，里约奥运会男子跳高决赛中，加拿大选手德劳恩以2米38的成绩获得金牌。若不计空气阻力，则下列对德劳恩跳高过程分析正确的是（　　）

A．在最高点处于平衡状态

B．上升过程处于超重状态

C．起跳时他对地面的压力的大小始终等于他的重力

D．起跳时地面对他的支持力和他对地面的压力大小相等

【答案】D

【解析】A．人在最高点时由于重力的作用，具有向下的加速度，故不处于平衡状态，A错误；

B．上升过程中加速度向下，人处于失重状态，B错误；

C．起跳时人受重力和支持力作用，人向上加速运动，故支持力大于本身的重力，C错误；

D．地面对他的支持力和他对地面的压力为作用力和反作用力，二者大小相等，D正确。

练3：如图所示，一个圆形水杯底部有一小孔。用手堵住小孔，往杯子里倒半杯水，现使杯子做以下几种运动，不考虑杯子转动及空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．杯子做自由落体运动，小孔中有水漏出

B．杯子做平抛运动，小孔中没有水漏出

C．用手握住杯子向下匀速运动，不堵住小孔也没有水漏出

D．将杯子竖直向上抛出，向上运动时有水漏出，向下运动时无水漏出

【答案】B

【解析】ABD．将杯子与水视为一整体，平抛运动、自由落体运动、上抛运动时都只受重力，它们有共同的加速度g竖直向下，处于完全失重状态，根据牛顿第二定律此时水与杯子无相互用力，相对静止，不会有水漏出，所以B正确，A、D错误；

C．杯子匀速运动，处于平衡状态，水受重力且水与杯底有相互用用力，会漏出，C错误。

故选B。

练4：（多选）一人乘坐竖直运动的电梯，其运动的速度v随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为v的正方向，则（　　）

A．时人回到出发点

B．内人对地板的压力为零

C．0~2s内人对地板的压力先增大后减小

D．和时人对地板的压力相等

【答案】CD

【解析】A．因0-4s内速度一直为正，则时电梯到达最高点，人没有回到出发点，选项A错误；

B．内电梯静止，则人对地板的压力等于人的重力，选项B错误；

C．0-2s内电梯的加速度先增加后减小，根据:F=mg+ma，可知，电梯对人的支持力先增加后减小，根据牛顿第三定律可知，人对地板的压力先增大后减小，选项C正确；

D．和时电梯的加速度都为零，此时人对地板的压力都等于人的重力，选项D正确。故选CD。

练5：用细线拉一质量为m的小球竖直向上做加速度大小为g的匀减速运动时，g为重力加速度，则下列分析正确的是（　　）

A．细线的拉力大小为 B．小球的重力变为

C．小球的重力减小了 D．小球处于超重状态

【答案】A

【解析】小球竖直向上做匀减速运动，则加速度向下，失重，根据牛顿第二定律：

可得细线的拉力大小为，故A正确，BCD错误。故选A。

练6：图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为的建筑材料被吊车从地面拉起运动过程的简化图像，g取，下列判断正确的是（　　）

A．前10s悬线的拉力恒为1500N 

B．46S末材料离地面的距离为22m

C．在30-36s钢索最容易发生断裂 

D．36-46s材料处于减速状态

【答案】B

【解析】A．由图可知前10s内建筑材料的加速度:

由牛顿第二定律得:，可知悬线的拉力为：

，A错误；

B．由图象面积可得整个过程上升高度为：

下降的高度为：，46s末塔吊的建筑材料离地面的距离为

，B正确；

C．因30s～36s建筑材料加速度向下，处于失重状态，

前10s建筑材料加速度向上，处于超重状态，

前10s钢索最容易发生断裂，C错误；

D．由图可知，36-46s建筑材料速度的方向向下，是向下做加速运动，D错误。故选B。

练7：蹦极是一项极限运动，在做好充足的防护措施的情况下，人们可以感受完全失重的刺激。蹦极所用的绳索可看成弹性绳，人蹦极下降过程中的加速度随下降位移变化的图像如图所示，忽略空气阻力以及绳索的重力，g为重力加速度，则下列说法正确的是（　　）

A．从0到，加速度等于g

B．从x1到x2，人处于减速状态

C．下降x1开始，人将处于超重状态

D．下降x2时，人的速度达到最大

【答案】AD

【解析】A．从0到x1，人做自由落体运动，加速度等于重力加速度，所以a0等于g，故A正确；

B．从x1到x2，人的加速度向下，人在做加速度减小的加速运动，故B错误；

C．从x1到x2，人的加速度向下，人处于失重状态，x2后，人的加速度向上，处于超重状态，故C错误；

D．人下降到x2时，人的加速度为0，处于平衡状态，则速度达到最大，故D正确。

故选AD。

练8：如图所示为一种巨型娱乐器械，可以使人体验超重和失重状态。一个可乘坐二十多人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。己知座舱开始下落的高度是，当落到离地面的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人的质量为60kg。不计空气阻力。求：（1）座舱运动的最大速度；

（2）座舱运动的总时间；

（3）当落到离地面的位置时，座舱对人的作用力。

【答案】（1）m/s；（2）；（3）0

【解析】（1）座舱自由下落的高度为:

由自由落体运动规律，设最大速度为v，有：，得：

（2）由自由落体运动规律:，得自由下落阶段时间：。

设减速阶段加速度大小为a，有：，解得：

则减速阶段时间为：，运动总时间：

（3）离地时，还处于自由下落阶段，人处于完全失重状态，人对座舱的压力为0。

课后作业

教师自己安排

板书设计

①.    超重和失重的相关计算

②.    超重和失重的判断

教学反思