2019-2020年高中物理必修一4.6《超重与失重》word学案

1、2021-2021年高中物理必修一4.6?超重与失重?word学案课前自主预习1 .视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为“视重,大小测力计所受的拉力或台秤所受的压力.2 .当物体有向的加速度时,产生超重现象,物体的重力,只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力.3 .当物体有向的加速度时,产生失重现象包括匀减速上升,匀加速下降.此时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力重力.4 .当物体有向下的加速度且a=g时,产生现象,此时物体对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力.5 .单项选择以下说法中正确的选项是A.体操运发动双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦

2、床运发动在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运发动在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运发动仰卧在水面静止不动时处于失重状态6 .单项选择一个人站在磅秤上,在他蹲下的过程中,磅秤的示数将A.先小于体重,后大于体重,最后等于体重B.先大于体重,后小于体重,最后等于体重C.先小于体重,后等于体重D.先大于体重,后等于体重答案：1.等于2.上,不变,变大3.下,小于4.完全失重等于零5A6.B课堂互动探里知识点1超重与失重新知探究情景1:小明家住十八楼,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,电梯向下做运动,加速度方向,由牛顿第二定

3、律可知小明此时对电梯的压力其重力,此时小明是状态；快到底楼时,他总觉得自己有种“脚踏实地的感觉,电梯向下做运动,加速度方向,由牛顿第二定律可知小明此时对电梯的压力其重力,此时小明是状态.答案：加速,竖直向下,小于,失重,减速,竖直向上,大于,超重.情景2:蹦极是一种颇为刺激的娱乐游戏.其最惊险之处莫过于从一个很高的位置跳下.在此过程中,你会感到整个心似乎悬于空中,很不踏实.实际上,并不是心脏的位置提升了,而是自身的重心位置相对平衡位置提升,产生向下的加速度,这就是“现象.反之,假设物体具有向上的加速度可以是竖直向上,也可以是某加速度的竖直向上的分量就是“现象.答案：失重,超重重点归纳1 .超、

4、失重的定义1超重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物压力大于物体所受的重力的现象,称为超重现象.2失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物压力小于物体所受的重力的现象,称为失重现象.2 .超、失重的解释+F1超重小明站在加速上升的电梯里的体重计上,以小明为研究对象,受力如下图由牛顿第二定律F合=ma有：F-mg=maF=mg+ma由牛顿第三定律知：F'=F=mg+ma即体重计示数为F=mg+ma>mg2失重小明站在加速下降的电梯里的体重计上,以小明为研究对象,受力如下图由牛顿第二定律F合=ma有：mg-F=maF=mg-ma由牛顿第三定律知：mgGe-|图4-6-2F'=F=mg

5、-ma即体重计示数为F=mg-ma<mg3 .对超、失重现象的理解1超重与失重仅仅是一种表象,所谓超重与失重,只是拉力或支持力的增大与减小,是视重的改变,物体所受的重力始终未变.2物体处于超重状态时,物体不一定是竖直向上做加速运动,也可以是竖直向下做减速运动,即只要物体的加速方向是竖直向上的,物体就处于超重状态.物体的运动方向可能向上,也可能向下.同理,物体处于失重状态时,物体的加速度竖直向下,可能竖直向下加速也可能竖直向上减速.3物体不在竖直方向上运动,只要其加速度在竖直向上有分量,物体处于超重状态,有竖直向下分量时,物体处于失重状态.例1单项选择某人站在一静止的台秤上,当他猛地下蹲的

6、过程中,假设不考虑台秤的惯性,那么台秤的示数A.先变大后变小,最后等于他的重力B.变大,最后等于他的重力C.先变小,后变大,最后等于他的重力D.变小,最后等于他的重力解析：解决这类问题首先要判断物体的运动状态,然后根据运动状态的变化确定物体加速度的方向,最后判断物体是处于超重还是失重.人下蹲的过程经历了从静止、加速向下、减速向下和静止三个过程,显然在这三个过程中,人的加速度方向是：向下、向上、为零.可见,人从静止到最大下蹲速度的过程中处于失重状态,台秤的示数将变小；从最大的下蹲速度到静止,人处于超重状态,台秤的示数将变大；最后人处于静止状态,台秤的示数等于人的重力.答案：C触类旁通1.双选站在

7、电梯上的人,当电梯竖直减速下降时,下面说法中正确的选项是A.电梯对人的支持力小于人对电梯的压力B.电梯对人的支持力大于人对电梯的压力C.电梯对人的支持力等于人对电梯的压力D.电梯对人的支持力大于人的重力解析：减速下降时,加速度向上物体处于超重状态,所以电梯对人的支持力大于人受到的重力而人对电梯的压力和电梯对人的支持力是相互作用力,大小必定相等答案：CD课堂互动探笙知识点2完全失重现象新知探究情景1:宇航员在宇宙飞船中站着睡觉和躺着睡觉一样舒服,走路务必小心,稍有不慎,将“上不着天,下不着地,食物要做成块状或牙膏似的糊状,以免食物的碎渣“漂浮在空中,这些就是现象.答案：完全失重情景2:弹簧测力计

8、拉着重5N的物体一起向下做自由落体运动,发现测力计的读数为零,这是由于物体处于状态.答案：完全失重重点归纳1 .完全失重：当物体向下的加速度等于重力加速度g时,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态叫做完全失重状态.2 .完全失重的理解(1)完全失重现象与物体运动的速度大小和方向都无关.物体处于完全失重状态时,可以向上运动,也可以向下运动,但加速度一定等于重力加速度.(2)物体完全失重时会有一些特殊现象,如液体不再产生压强,利用物体所受的重力而使用的仪器(如天平等)不能再使用.(3)几种完全失重状态：人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机进入轨道后其中的人和物,自由落体运动、抛体运动等都

9、处于完全失重状态.例2在轨道上运行的人造地球卫星中,下述哪些仪器可以使用()A.天平B.弹簧秤C.水银温度计D.水银气压计解析：在轨道上运行的人造卫星中物体处于失重状态,但凡工作原理与重力有关的仪器在卫星中不能正常使用,但凡与重力有关的实验,在卫星中都无法进行.如天平失效、测力计不能测重力、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.答案：C触类旁通2:(单项选择)如图4-6-4所示,在一升降机中,物体A置于斜面上,当升降机处于静止状态时,物体A恰好静止不动,假设升降机以加速度竖直向下做匀加速运动时,以下关于物体受力的说法中正确的选项是()A.物体仍然相对斜面静止,物体所受的各个力均不变

10、B.因物体处于失重状态,所以物体不受任何力作用C.因物体处于失重状态,所以物体所受重力变为零,其它力不变D.物体处于失重状态,物体除了受到的重力不变以外,不受其它力的作用解析：当物体以加速度g向下做匀加速运动时,物体处于完全失重状态,其视重为零,因而支持物对其的作用力亦为零.处于完全失重状态的物体,地球对它的引力即重力依然存在.正确选项为D答案：D方法技巧易错易混实验透视易错易混超重与失重易错点1 .超重并不是重力增加了,失重也不是失去了重力,超重、失重只是视重的变化,物体的实重没有改变.2 .判断超重、失重时不是看速度方向如何,而是看加速度方向向上还是向下.3 .有时加速度方向不在竖直方向上

11、,但只要在竖直方向上有分量,物体也处于超、失重状态.4 .两个相关联的物体,其中一个处于超失重状态,整体对支持面的压力也会比重力大小.例3在一个封闭装置中,用弹簧测力计下挂一物体,根据弹簧测力计的读数与物体实际所受的重力之间的关系,那么以下判断中正确的选项是A.读数变大,说明装置加速上升8 .读数变小,说明装置加速下降C.读数为零,说明装置运动的加速度等于重力加速度,但无法判定是向上还是向下运动D.读数准确,说明装置匀速上升或下降解析：读数变大,物体处于超重状态,物体可能加速上升或减速下降,A错；读数变小,物体处于失重状态,可能是加速下降或减速上升,B错；弹簧测力计的读数为零,即完全失重,这说

12、明装置运动的加速度等于重力加速度g,可能加速下落或减速上升,故C正确；读数准确,可能匀速或静止,D错.答案：C触类旁通3.单项选择为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯.无人乘行时,扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转.一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图4-6-5所示.那么以下说法中正确的选项是A.顾客始终受到三个力的作用京1B.顾客始终处于超重状态上尸尸C.顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下4-6-5D.顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方,再竖直向下解析：在梯匀速运动时,人只受两个力,重力和支持力,A错；只在向上加速时,才超重.向上匀速时,支持

13、等于重力,B错；电梯向“右上方加速运动,那么梯对人的摩擦力向右,梯对人的支持力向上,梯对的合力就是向右上方的.人对梯的作用力,就是向左下方的.向上匀速时,梯对人无摩擦力,梯对的支持力向上,人对梯的作用力就竖直向下,C对D错.答案：C随堂练习1 .一个质量为m=70kg的人站在电梯中体重计上称体重,当电梯静止时,体重计读数为N;当电梯以a=g的加速度向下做减速运动时,体重计上白勺读数为N.解析：当电梯静止时,人受到平衡力,所以体重计的读数为人受到的重力.当电梯以a=g的加速度向下减速时,N-mg=rna,N=mg+ma=709.8+9.8=1372N.答案：686N,1372N2 .单项选择在升

14、降机中要使用天平来称物体的质量,以下判断正确的选项是A.不管升降机做何种运动,都可以用天平称物体的质量B.只有在升降机做匀速运动时才能用天平称物体的质量C.当升降机具有方向向下、大小为g的加速度时,不能用天平称物体的质量D.当升降机具有方向向上、大小为g的加速度时,不能用天平称物体的质量解析：当升降机以a=g向下加速时,物体处于完全失重状态,天平无法正常使用所以C正确.当升降机以a=g向上加速时,物体与祛码同处于超重状态,当祛码的质量与物体质量相等时对天平的压力相等所以天平仍能使用,故B、D错误.答案：C3 .单项选择一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T,有一个体重为G的运动员要沿这根绳子

15、从高处竖直滑下.假设G>T,要使下滑时绳子不断,那么运发动应该A.以较大的加速度加速下滑B.以较大的速度匀速下滑C.以较小的速度匀速下滑D.以较小的加速度减速下滑解析：要使绳子不断,且人的体重G>T,所以人一定处于失重状态,那么加速度的方向一定是向下的,所以B和C选项排除,而A答案是加速度的方向是向下的,所以A答案正确,D答案错误.答案：A4 .(双选)质量为2kg的物体通过弹簧秤挂在升降机顶板上,升降机在竖直方向匀变速运动时,弹簧秤的示数为16N,当升降机的速度为3m/s时开始计时,经过1s,升降机的位移可能是(g取10m/s2)()A.2mB.3mC.4mD.8m解析：由题意可

16、知物体处于失重状态,由T=m(g-a)可得,物体向下的加速度大小为t212a=g-=2m/s,即物体做向上匀减速运动或者向下匀加速运动.由s=v0t+atm21 2可得当物体向上做减速运动时位移为5=(3父1-一父2M1)m=2m.当物体向下做加速运21 2一一动时位移为s2=(3父1+M2M12)m=4m.所以正确答为AC.2答案：AC5.一个质量为40kg的小孩站在电梯内的体重计上.电梯从t=0时刻从静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如图4-6-6所示.在这段时间内电梯上升的高度是多少？2(g=10m/s)解析：物体0-2s内,支持力为N=440牛,合力为F=N-mg=40N,加

17、速度为a1=F/m=1m/s2,位S1=a1t2/2=2m物体在2-5s内N=mg,合力F为零,做匀速直线运动位移为S2=at1t2=6m.物体在5-6s内,合力为F=mg-N=80牛竖直向下,a2=2m/s2,做减速运动,S3=at1t3-a2t32/2=1m在这段时间内电梯上升的高度为H=S+S2+S3=9m答案：9m6.如图4-6-7所示,是电梯上升的vt图线,假设电梯的质量为100kg,那么承受电梯的钢绳受到的拉力在02s之间、26s之间、69s之间分别为多大？(g取10m/s2)解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速,根据vt图线可以确定电梯的加速度,由牛顿运动定

18、律可列式求解,对电梯的受力情况分析如答图4-6-1所示：(1)由vt图线可知,02s内电梯的速度从0均匀增加到26m/s,其加速度a1=(vt-v0)/t=3m/s由牛顿第二定律可得F1mg=ma1解得钢绳拉力F1=m(g+a1)=1300N(2)在26s内,电梯做匀速运动.F2=mg=1000N(3)在69s内,电梯作匀减速运动,v0=6m/s,vt=0,加速度a2=(vt-v0)/t=-2m/s2由牛顿第二定律可得F3-mg=ma2,解得钢绳的拉力F3=m(g+a2)=800N.点评：此题是物体的运动情况求物体的受力情况,而电梯的运动情况那么由图象给出.要学会从的vt图线中找出有关的条件.

19、课后稳固与提升一.单项选择题此题共4小题,在每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求1 .以下几种情况中,升降机绳索拉力最大的是A.以很大速度匀速上升B.以很小速度匀速下降C.上升时以很大的加速度减速D.下降时以很大的加速度减速解析：当重物处于超重时,升降机绳索拉力最大,所以可能的情况有加速向上或减速下降.答案：D2 .关于超重和失重,以下说法中正确的选项是A.超重就是物体受的重力增加了B.失重就是物体受的重力减少了C.完全失重就是物体一点重力都不受了D.不管超重或失重甚至完全失重,物体所受重力是不变的解析：所谓超重或失重都是指物体的视重发生变化,而物体受到的重力保持不变,所以此题应选D

20、.答案:D3 .在升降机中要使用天平来称物体的质量,以下判断正确的选项是A.不管升降机做何种运动,都可以用天平称物体的质量B.只有在升降机做匀速运动时才能用天平称物体的质量C.当升降机具有方向向下、大小为g的加速度时,不能用天平称物体的质量D.当升降机具有方向向上、大小为g的加速度时,不能用天平称物体的质量解析：当升降机以a=g向下加速时,物体处于完全失重状态,天平无法正常使用所以C正确.当升降机以a=g向上加速时,物体与祛码同处于超重状态,当祛码的质量与物体质量相等时,对天平的压力相等所以天平仍能使用,故B、D错误.答案：C4 .金属小筒的下部有一个小孔A,当筒内盛水时,水会从小孔中流出,如

21、果让装满水的小筒从高处自由下落,不计空气阻力,那么在小筒自由下落的过程中A.水继续以相同的速度从小孔中喷出B.水不再从小孔中喷出C.水将以较小的速度从小孔中喷出D.水将以更大的速度从小孔中喷出解折：当小筒与水一起放下时,小筒与水都一起做自由落体运动,所以水与小筒没有相对运动,水就不会从小孔中流出,所以选择Bo答案：B二.双项选择题此题共5小题,在每题给出的四个选项中,均有两个选项符合题目要求5 .升降机地板上放一个弹簧秤,盘中放一质量为m的物体,当秤的读数为0.8mg时,升降机的运动可能是A,加速上升B,加速下降C.减速上升D.减速下降解析：读数小于物体的重力,即物体对弹簧称的压力小于重力,N

22、<G可知物体处于失重状,加速度的方向竖直向下.所以物体可以处于加速下降,也可以处于减速上升,所以正确答案是：BC答案：BC6 .把一个质量为0.5kg的物体挂在弹簧秤下,在电梯中看到弹簧秤的示数是3N,g取10m/s2,那么可知电梯的运动情况可能是A,以4m/s2的加速度加速上升B.以4m/s2的加速度减速上升C.以4m/s2的加速度加速下降D.以4m/s2的加速度减速下降解析：弹簧秤的示数显示出物体受到的拉力为3N,所以物体所受的合力为F*mg-T=2N,2.且合力方向向下,所以加速度a=4m/s方向向下.0.5答案：BC7.某人站在升降机底板上的台秤上可以判断升降机的运动情况可能是(

23、他从台秤的示数看到自己的体重减少了)20%,贝U由止匕A.升降机以a=0.2g匀加速上升C.升降机以a=0.2g匀加速下降B.升降机以a=0.2g匀减速上升D.升降机以a=0.2g匀减速下降解析：台秤示数减少20%,即示数为体重的0.18倍此时人所受的合力为F合=mg-0.8mg=0.2mg,所以加速度a=0.2g,且方向向下,升降机可能的运动状态为加速下降或减速上升.答案：BC8.在以加速度a匀加速上升的升降机中,有一个质量为m的人,对于此人,以下说法中正确的是()A.人对地球的引力为m(g+a),方向向上8 .人对电梯的压力为m(g+a),方向向下C.此人所受的重力为m(g+a),方向向下D.此人的视重为m(g+a)解析：人处于超重状态时,重力保持不变,而根据牛顿第二定律N-mg=ma,得N=m(g+a),方向向上,即为视重.根据牛顿第三定律可知人对电梯的压力为m(g+a),方向向下.答案：BD9 .原来做匀速运动的升降机内,有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上,如图4-6-8所示,现发现A忽然被弹簧拉向右方,由此可判断此时升降机的运动可能是()A,加速上升B,减速