高中物理新教材同步必修第一册课件+讲义 第4章　4.6　超重和失重

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高中物理新教材同步课件必修第一册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第四章CHAOZHONGHESHIZHONG6　超重和失重梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 1.了解测量重力的两种方法，知道什么是视重.2.知道什么是超重和失重现象，会利用牛顿运动定律分析超重和 失重的问题.学习目标内容索引梳理教材　夯实基础Part　11.方法一：利用牛顿第二定律先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的 ，利用牛顿第二定律可得G＝ .2.方法二：利用力的平衡条件将待测物体悬挂或放置在 上，使它处于静止状态.这时物体受到的重力的大小 测力计对物体的拉力或支持力的大小.一、重力的测量质量mmg测力计等于1.视重：体重计的 称为视重，反映了人对体重计的 .2.失重现象(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 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度.示数压力小于二、超重和失重竖直向下3.超重现象(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 (选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度.4.完全失重状态(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 的状态.(2)产生条件：a＝g，方向 .大于竖直向上等于零竖直向下1.判断下列说法的正误.(1)超重就是物体受到的重力增加了.(　　)(2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了.(　　)(3)物体处于超重状态时，物体一定在上升.(　　)(4)物体处于失重状态时，物体可能在上升.(　　)×√×即学即用×2.质量为50 kg的人站在电梯内的水平地板上，当电梯以大小为0.5 m/s2的加速度匀减速上升时，人对电梯地板的压力大小为______ N(g取10 m/s2).返回475探究重点　提升素养Part　2一、超重和失重的判断如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动.答案　电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力.导学探究(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？此时人受到的支持力与其重力的大小关系如何？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力与其重力的大小关系如何？答案　减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力.导学探究(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力与其重力大小关系如何？(3)以上哪种运动人处于超重状态？哪种运动处于失重状态？答案　向上加速运动时处于超重状态，向上减速运动时处于失重状态.1.对视重的理解当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力.当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了.知识深化2.超重、失重的比较知识深化知识深化　2021年9月17日，搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态B.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力C.在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消 失了D.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态例1√火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，B错误；宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项D错误.判断超重、失重状态的方法1.从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态.2.从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态.3.注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关.规律总结(2022·枣庄三中高一上月考)某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是A.在0～20 s内，电梯向上运动，该同学始终处于超重状态B.在0～5 s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态C.在5～10 s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底 板的压力等于他所受的重力D.在10～20 s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态√在v－t图像中，图像的斜率表示加速度，故0～5 s内斜率为正，加速度为正，方向竖直向上，速度为正，即电梯向上做加速运动，处于超重状态；在5～10 s过程中，电梯匀速运动，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于平衡状态；10～20 s过程中，斜率为负，加速度竖直向下，速度为正，即电梯向上做减速运动，处于失重状态，D正确.　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.在上升和下降过程中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的压力均等于A物体受到的重力例2√A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A选项正确.1.完全失重状态的说明：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用(如天平、液体压强计等).2.完全失重时重力本身并没有变化.总结提升二、超重和失重的有关计算解决超重和失重问题的一般思路超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：(1)分析物体运动的加速度方向；(2)判断物体处于超重状态还是失重状态；(3)对物体进行受力分析；(4)利用牛顿第二定律分析和求解.　(2022·阜新市第二高级中学高一阶段练习)升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体(g＝10 m/s2)，则：(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小是多少？答案　200 N例3当升降机匀速上升时，根据FN＝mg＝200 N根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为200 N.(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？答案　超重　220 N当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律FN′－mg＝ma1解得FN′＝220 N，由牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为220 N.(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小是多少？答案　失重　100 N当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律mg－FN″＝ma2解得FN″＝100 N，由牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为100 N.(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力为多少？答案　0当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，则物体对台秤的压力为0.三、超重和失重的综合应用若系统中某一部分有向上或向下的加速度，则系统整体处于超重或失重状态.　如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，重力加速度为g，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有A.地面对斜面体的支持力大于(M＋m)gB.地面对斜面体的支持力等于(M＋m)gC.地面对斜面体的支持力小于(M＋m)gD.由于不知道a的具体数值，无法判断地面对斜面体的支持力的大小与 (M＋m)g的关系例4√对斜面体和物体组成的系统，当物体具有向下的加速度而斜面体保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的支持力小于系统的重力(M＋m)g，故选C.返回课时对点练Part　3考点一　超重和失重的分析和判断1.(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是A.体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内处于超重状态D.不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变12345678910111213√√12345678910111213体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时单杠对运动员的拉力等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下降过程中都有方向竖直向下的加速度，都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内地面对运动员和杠铃的支持力等于运动员和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D正确.2.如图所示为游乐场中的一种大型游乐设施跳楼机，它可以使人体验超重和失重.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，升降机从静止开始经历加速、匀速、减速过程，将座椅提升到一定高度处，然后由静止释放，落到一定位置时，制动系统启动，座椅做减速运动，下降到某一高度时停下.在上述过程中，关于座椅中的人所处的状态，下列判断正确的是A.在座椅上升的整个过程中人都处于超重状态B.在座椅减速上升的过程中人处于超重状态C.在座椅下降的整个过程中人都处于失重状态D.在座椅减速下降的过程中人处于超重状态12345678910111213√在座椅加速上升的过程中人处于超重状态，减速上升的过程中人的加速度的方向向下，处于失重状态，故A、B错误；在座椅减速下降的过程中人的加速度的方向向上，人处于超重状态，故C错误，D正确.123456789101112133.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零B.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力C.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力D.在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力12345678910111213√12345678910111213降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D错误.4.某同学站在电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向).根据图像提供的信息.下列说法正确的是A.0～8 s内，电梯向上运动，该同学始终处于 超重状态B.0～2 s内，电梯加速上升，该同学处于超重状态C.6～8 s内，该同学对电梯底板的压力大于他所受的重力D.12～14 s内，电梯在减速下降，该同学处于失重状态12345678910111213√123456789101112130～8 s，电梯速度始终为正值，因此电梯向上运动，0～2 s电梯加速向上，该同学处于超重状态，2～6 s电梯该同学处于平衡状态，6～8 s电梯减速向上，该同学失重状态，该同学对电梯底板的压力小于所受重力，故A、C错误，B正确；12～14 s，电梯减速下降，加速度向上，该同学处于超重状态，故D错误.考点二　超重、失重的有关计算5.(多选)(2022·宁夏育才中学高一期末)电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N.关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态12345678910111213√√12345678910111213电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，即质量为1 kg的重物重力为10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，属于超重现象，超重时，加速度向上，向上加速和向下减速的加速度都是向上的，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，A、D正确.6.(多选)如图，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)A.由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态B.由图乙可知小明此时一定处于超重状态C.由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态D.由图乙可知电梯此时的加速度大小约为0.7 m/s212345678910111213√√√12345678910111213由题图乙知，此时小明受到的支持力大小为FN＝590 N，则加速度大小为a＝ ≈0.7 m/s2，D正确.由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A正确；由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B正确，C错误；7.如图所示，在某次无人机竖直送货实验中，无人机的质量M＝1.5 kg，货物的质量m＝1 kg，无人机与货物间通过轻绳相连.无人机以恒定动力F＝30 N和货物一起从地面开始加速上升，不计空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2.则A.货物加速上升时处于失重状态B.货物加速上升时的加速度a＝20 m/s2C.货物加速上升时轻绳上的拉力FT＝10 ND.货物加速上升时轻绳上的拉力FT＝12 N12345678910111213√货物加速上升时加速度向上，处于超重状态，故A错误；对无人机和货物整体，有F－(M＋m)g＝(M＋m)a，解得a＝2 m/s2，故B错误；对货物，有FT－mg＝ma，解得FT＝12 N，故C错误，D正确.123456789101112138.(2021·北京市石景山区高一期末)某志愿者站在力传感器上分别完成下蹲和站起动作，计算机同时采集相应的数据，如图所示，这是做其中一个动作时，力传感器的示数随时间变化的情况，下面判断正确的是A.这是站起过程，先失重后超重B.这是站起过程，先超重后失重C.这是蹲下过程，先失重后超重D.这是蹲下过程，先超重后失重12345678910111213√12345678910111213根据题图可知，加速度先向下后向上，而蹲下过程，先向下加速运动，再向下减速到停止，加速度先向下再向上，先失重后超重，故C正确，A、B、D错误.9.(多选)某地一观光塔总高度达600 m，游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示.则下列说法正确的是A.t＝4.5 s时，电梯处于超重状态B.5～55 s时间内，绳索拉力最小C.t＝59.5 s时，电梯处于超重状态D.t＝60 s时，电梯速度恰好为012345678910111213√√10.(2021·包头市高一期末)如图为某电梯铭牌，该电梯额定载客人数为14人，额定载重量为1 050 kg，当电梯受到的压力超过额定载重物体的重力时电梯会鸣笛警示.该电梯在八层停靠时进入15位乘客，15位乘客总质量1 040 kg.则下列说法正确的是A.当第15位乘客进入电梯时，该电梯会鸣笛警示B.当电梯从八层开始向下运动时，电梯会鸣笛警示C.当电梯从八层下降到一层，快要停止时，电梯可能会鸣笛警示D.电梯从八层下降到一层停止全过程中一定不会鸣笛警示12345678910111213√由于15位乘客的总质量为1 040 kg，而电梯额定载重量为1 050 kg，则当第15位乘客进入电梯时，还没有达到电梯的额定载重量，所以电梯不会鸣笛警示，A错误；当电梯从八层开始向下运动时，加速度向下，由牛顿第二定律知ma＝mg－FN，由牛顿第三定律知FN＝FN′，则此时乘客给电梯的压力FN′小于乘客的重力，分析可得出电梯不会鸣笛警示，B错误；12345678910111213当电梯从八层下降到一层，快要停止时，加速度向上，由牛顿第二定律知ma＝FN－mg，由牛顿第三定律知FN＝FN′，则此时乘客给电梯的压力FN′大于乘客的重力，可能大于电梯的额定载重量，则电梯可能会鸣笛警示，C正确，D错误.1234567891011121311.(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象.他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，g取10 m/s2.下列说法正确的是A.在0～2 s内，小明处于超重状态B.在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s2C.在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 ND.在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m12345678910111213√√由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力为F1＝450 N，由牛顿第二定律有mg－F1＝ma1，解得a1＝1 m/s2，加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态，故A错误，B正确；设在10～11 s内小明的加速度为a3，时间为t3＝1 s,0～2 s的时间为t1＝2 s，则a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s2，由牛顿第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝600 N，故C正确；123456789101112131234567891011121312.在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示(g取10 m/s2)，则：12345678910111213(1)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？答案　4 s由题图可知：电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程.(2)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？12345678910111213答案　30 N　不变根据题意知，在4～18 s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤受的压力大小和物体的重力相等，即G＝30 N根据超重和失重的本质知物体的重力不变.(3)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？1234567891011121312345678910111213超重时：台秤对物体的支持力最大为50 N，由牛顿第二定律得F合＝ma1，则失重时：台秤对物体的支持力最小为10 N由牛顿第二定律得F合′＝ma2，则1234567891011121313.(多选)(2022·青岛市高一月考)如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的棱长(忽略容器A的厚度)，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是A.若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力B.若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向上C.若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下D.若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有压力√√12345678910111213将容器以初速度v0竖直向上抛出后，若不计空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到加速度为g，再以容器A为研究对象，上升和下落过程其所受合力等于其重力，则B对A没有压力，A对B也没有支持力，故A错误，D正确.若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到：上升过程加速度大于g；再以球B为研究对象，根据牛顿第二定律得：B受到的合力大于重力，B除受到重力外，还应受到向下的压力，A对B的压力向下，故B错误.12345678910111213若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到：下落过程加速度小于g，再以B为研究对象，根据牛顿第二定律得：B受到的合力小于重力，B除受到重力外，还应受到向上的力，即A对B的支持力向上，由牛顿第三定律知，B对A的压力向下，故C正确.返回