超重、失重和完全失重.doc

超重、失重和完全失重导学案 一 教学目标 1. 知道什么是超重、失重和完全失重现象。 2. 理解在什么条件下会产生超重和失重现象。 3. 会分析、解决超重和失重问题。二 知识详解 1. 实重与视重（1）实重：物体实际所受的重力，物体所受的重力不会因物体运动状态的改变而变化。（2）视重：当物体在竖直方向有加速度时（即），物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。说明：正因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们用弹簧测力计测物体重力时，强调应在静止或匀速运动状态下进行。 2. 超重和失重现象（1）超重现象：当支持物存在向上的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体本身重力的现象称为超重现象。若支持物或悬挂物为测力计，则超重时“视重”大于实重，超出的部分为ma，此时物体可有向上加速或向下减速两种运动形式。（2）失重现象：当支持物存在向下的加速度时，物体对支持力的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体本身重力的现象称为失重现象。失重时“视重”小于实重，失去的部分为ma，此时物体可做向上减速运动或向下加速运动。在失重现象中，物体对支持物体的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态称为完全失重状态。此时“视重”等于零，物体运动的加速度方向向下，大小为g。（3）超重与失重的原因超重:在升降机中的机板的测力计上挂有一质量为m的物体，整个升降机系统有向上的加速度a，那么物体对升降机测力计的压力是否还等于自身的重力？压力如何求呢？物体受到重力和支持力，如图1所示，由牛顿第二定律，得，。由牛顿第三定律，物体受到支持力和物体对测力计的压力大小相等。失重图1若升降机系统具有向下的加速度a，如图2所示，则由牛顿第二定律得 ，。由牛顿第三定律，物体受到的支持力和物体对测力计的压力大小相等。完全失重在图2中，若a=g时，则由牛顿第二定律，得图2 则物体对支持物的压力变为零。（4）超重和失重仅仅是一种现象物体处于超重和失重现象时，好像物体的重力时大时小。物体处于平衡状态时，物体受到的重力大小等于支持力或拉力。物体处于超重时，拉力或支持力大于重力，也称为“视重”大于实重现象。物体处于失重时，拉力或支持力小于重力，也称为“视重”小于实重现象。由此可见，所谓的超重和失重，只是拉力（或支持力）的增大或减小，是视重的改变。由此现象分析，要测量物体的重力，必须使物体处于静止或匀速直线运动状态。因为重力是由于地球对物体的吸引而产生的，所以重力只和地球及物体本身有关，而和物体的运动状态无关。无论是超重还是失重，物体本身的重力并不随其运动状态的不同而发生改变。超重时，视重大于实重；失重时，视重小于实重，物体的实重不变。在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失，如：物体对桌面无压力，单摆停止振动，浸在水里的物体不受浮力，天平不能使用等。超重和失重现象，仅与加速度有关，与速度无关，竖直向上加速或向下减速运动，都可以产生超重现象；竖直向下加速或向上减速都可以产生失重现象。【典型例题】 例. 据报载，我国航天第一人杨利伟的质量为63kg（装备质量不计），假如飞船以的加速度竖直上升，这时他对坐椅的压力多大？杨利伟训练时承受的压力可达到8个G，这表示什么意思？当飞船返回地面，减速下降时，请你判断一下杨利伟应该有什么样的感觉？（g取）解析：（1）对杨利伟上升过程进行受力分析，由牛顿第二定律得。代入数据可得，坐椅对他的支持力为。由牛顿第三定律可得，他对坐椅的压力。（2）杨利伟训练时承受的压力可达8个G，也就是他在向上加速运动时的加速度可达。（3）飞船减速下降时，具有向上的加速度，系统超重，所以杨利伟有超重的感觉。 训练1：. 某人在地面上最多能举起的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起的物体。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=） 训练2. （2006年全国II）一质量为m=40kg的水孩站在电梯内的体重计上，电梯从时刻由静止开始上升，在0至6s内体重计示数F的变化如图所示。试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度。【模拟试题A】 1. 某同学从6楼乘电梯到1楼，电梯刚刚启动时A. 他受到的重力增大 B. 他受的重力减小C. 他对电梯地板的压力增大 D. 他对电梯地板的压力减小 2. 电梯内有一物体质量为m，用细线挂在电梯的天花板上，当电梯以的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力为A. B. C. D. 3. 如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长10cm，运动时弹簧伸长5cm，则升降机的运动状态可能是A. 以的加速度加速下降B. 以的加速度加速上升C. 以的加速度减速上升D. 以的加速度加速下降 4. 某电梯中用绳悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发现绳子断了，由此判断此时电梯的情况是A. 电梯一定是加速上升 B. 电梯可能是减速上升C. 电梯可能匀速向上运动 D. 电梯的加速度方向一定向上5.电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N的物体。当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N，则可能是（）A.电梯加速向上运动B.电梯减速向上运动C.电梯加速向下运动D.电梯减速向下运动 6. 飞船降落过程中，在离地面高度为h处的速度为，此时开动反冲火箭，使船开始做减速运动，最后落地时的速度减为，若把这一过程作为匀减速运动来计算，则其加速度的大小等于_。已知地球表面处的重力加速度为g，航天员的质量为m，在这过程中航天员对坐椅的压力等于_。 7. 如图是电梯上升的速度图像。若电梯质量为100kg，则牵引电梯的钢绳所受的拉力在前2s内为_N，在2s6s间为_N，在6s9s间为_N。（g取） 8. 在市区，若汽车急刹车时轮胎与路面擦痕（刹车距离）超过10m，行人就来不及避让，因此必须限制车的速度，若刹车加速度大小按计算，则限速路牌上应标出的车速为_。 9 质量的人站在楼板上，通过不计重力的动滑轮将一质量的物体匀加速提起，如图所示，加速度，求绳的拉力和人对楼板的压力。（g取）【模拟试题B】1.在以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的人，站在磅秤上，则此人称得自己的“重量”为（）A.maB.m(a+g)C.m(ga)D.mg2.如图所示，一根细线一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木球浸没在水中，整个装置在台秤上，现将细线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），则台秤上的示数（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定3.下列说法正确的是（）A.体操运动员双手握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4.升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（）A.以1m/s2的加速度加速下降B.以4.9m/s2的加速度减速上升C.以1m/s2的加速度加速上升D.以4.9m/s2的加速度加速下降5.人站在升降机中，当升降机在上升过程中速度逐渐减小时，以下说法正确的是（）A.人对底板的压力小于人所受重力B.人对底板的压力大于人所受重力C.人所受重力将减小D.人所受重力保持不变6下列说法中正确的是（）A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不变7.质量为600kg的电梯，以3m/s2的加速度匀加速上升，然后匀速上升，最后以3m/s2的加速度匀