2018-2019高中物理 第5章 研究力和运动的关系 5.5 超重与失重学案 沪科版必修1

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1、5．5　超重与失重[目标定位]　1.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.2.能应用牛顿运动定律处理超重、失重问题.3.会利用超重、失重知识解释一些现象．一、什么是超重和失重[问题设计]　小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？为了研究超重、失重现象，小星在电梯里放了一台台秤如图1所示．设小星的质量为50kg，g取

2、10m/s2.图1当小星感觉“飘飘然”时，他发现台秤的示数为400N；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为600N；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为500N.以上三种情况下小星的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？答案　没变；超重时台秤的示数比小星的重力大，失重时台秤的示数比小星的重力小．[要点提炼]1．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：当物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力不等于物体的重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重

3、．2．超重与失重(1)超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体重力的现象．(2)失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体重力的现象．(3)完全失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态．二、超重与失重的产生条件[问题设计]为了进一步进行超重、失重的研究，小星继续做实验．求下列情况中台秤的示数(如图1，已知小星的质量为50kg)(1)当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速上升；(2)当电梯以a＝2m/s2的加速度匀减速上升；(3)当电梯以a＝2m/s2的加速度匀加速下降；(4)

4、当电梯以a＝2m/s2的加速度匀减速下降；从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象？答案　(1)匀加速上升时，以人为研究对象，受力情况、加速度方向、速度方向如图甲所示．选向上为正方向．根据牛顿第二定律有甲N1－mg＝ma得：N1＝mg＋ma＝50×(10＋2)N＝600N(2)匀减速上升时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图乙所示．选向下为正方向乙根据牛顿第二定律有mg－N2＝ma得：N2＝mg－ma＝50×(10－2)N＝400N(3)匀加速下降时，以人为研

5、究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丙所示，选向下为正方向，根据牛顿第二定律丙有mg－N3＝ma得：N3＝mg－ma＝50×(10－2)N＝400N(4)匀减速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丁所示，选向上为正方向，根据牛顿第二定律有N4－mg＝ma丁得：N4＝mg＋ma＝50×(10＋2)N＝600N归纳总结：(1)、(4)中，物体具有向上的加速度时，会发生超重现象；(2)、(3)中，物体具有向下的加速度时，会发生失重现象．[要点提炼]判断超重、失重状态的方法1．从受力

6、的角度判断超重：物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力．失重：物体所受向上的拉力(或支持力)小于重力．完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)等于零．2．从加速度的角度判断超重：物体具有竖直向上的加速度．失重：物体具有竖直向下的加速度．完全失重：物体具有竖直向下的加速度，且加速度大小等于g.3．注意(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关．(2)发生超重、失重或完全失重时，物体所受的重力并没有变化．(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失．比如物体对支持物无压力、

7、摆钟将停止摆动……，靠重力使用的仪器也不再能使用(如天平)．(4)只受重力作用的一切抛体运动，如我们学过的自由落体运动和竖直上抛运动等，物体在空中只受重力的运动，其加速度等于g，物体都处于完全失重现象．[延伸思考]有人说：“物体超重时重力变大了，失重时重力变小了，完全失重时重力消失了．”对吗？为什么？答案　不对．超重是物体对悬挂物的拉力(或支持物的压力)大于物体所受重力的现象，物体本身的重力并没有变化．同理，失重和完全失重时重力也没有变化．一、超重与失重的判断例1　下列说法中正确的是(　　)A．体操运动员双手握

8、住单杠吊在空中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．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态解析　当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态；当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a＝g，为完全失重状态，所以B正确．而A、C、D中运动员均