2018版高中物理鲁科版必修1学案：第六章力与运动6.4超重与失重

1、第 4 节 超重与失重学习目标核心提炼1.知道超重、失重和完全失重现 象。3 种现象超重、失重、完全失重2 种判断方法一一从受力角度、从 加速度角度2会根据条件判断超重、 失重现 象。3知道超重、失重只决定于加速 度的方向。廉前自主檢理白i学习扑圻知一、超重现象阅读教材第 117118 页“超重现象”，知道超重的实质，并会简单计算。1. 定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象。2. 产生条件：物体具有竖直向上的加速度。3. 运动类型：超重物体做向上的加速运动或向下的减速运动。二、失重现象阅读教材第 119 页“失重现象”，知道失重的实质和完全失重现象。1. 定义：物

2、体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象。2. 产生条件：物体具有竖直向下的加速度。3. 运动类型：失重物体做向上的减速运动或向下的加速运动。4. 完全失重(1) 定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态。(2) 产生条件：物体竖直向下的加速度等于重力加速度。(3) 所有的抛体运动，在不计阻力的情况下，都处于完全失重状态。思维拓展(1) 有人说：“在很高的山顶上，物体所受的重力要小于它在海平面上所受的重力，这种现象也是失重！ ”这种说法正确吗？ 物体超重时一定向上运动，失重时一定向下运动吗? 答案（1）不正确，这不是失重。失重的本质是重力不变，而“视重”减小。

3、在很高的山上，物体所受的重力减小，是由于地球对它的吸引力减小了。（2）不一定。物体处于超重还是失重状态，与物体的运动方向无关，只取决于加 速度方向。三、用牛顿第二定律分析超重和失重现象1. 从牛顿第二定律的角度分析超重现象物体的加速度方向向上（或竖直分量向下）时，根据牛顿第二定律有：N mg= ma，此时 Nmg。2. 从牛顿第二定律的角度分析失重现象物体的加速度方向向下（或竖直分量向下）时，根据牛顿第二定律有：mg N = ma，此时 Nmg向上加速或向下减速r失重向下F=m(ga)vmg向下加速或向上减速1”屮完全失重向下 a= gF=0抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等1精典示例例 1

4、关于超重和失重，下列说法正确的是()A .物体处于超重状态时，物体一定在上升B. 物体处于失重状态时，物体可能在上升C. 物体处于完全失重状态时，地球对它的引力就消失了D. 物体处于完全失重状态时，它所受到的合外力为零解析 物体处于超重状态时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，A 错误；物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速， B 正确；完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，C、D 错误。答案 B方诜总结(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

5、) 发生超重和失重时，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、摆钟将停止摆动，靠重力使用的仪器也不能再使用(如天平)。只受 重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态。针对训练 1在升降电梯内的地面上放一体重计， 电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为 50 kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图 1 所示，在这段时间内下列说法中正确的是()图 1A 晓敏同学所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C 电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为 5,方向一定竖直向下解析晓

6、敏在这段时间内处于失重状态，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，A 错；晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，B 错；以竖直向下为正方向，有 mg F =ma,即 50g 40g = 50a，解得 a =鲁，方向竖直向下，但速度方向可能是竖直 向上，也可能是竖直向下，C 错，D 正确要点归纳判断超重、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。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

7、态，向下的加速度为g 时处于完全失重状态。(3) 方法口诀：超重与失重，全由 a 的方向定，向上为超重，向下为失重。精典示例例 2质量为 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时， 体重计的读数是多少？处于什么状态？(g 取 10 m/s)(1) 升降机匀速上升；(2) 升降机以 3 m/s2的加速度加速上升；2(3) 升降机以 4 m/s 的加速度加速下降。解析人站在升降机中的体重计上，受力情况如图所示。(1) 当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得 F合二 N G = 0,所以人受到的支持力 N = G = mg = 600 N。根据牛顿第三定律得人对体重计的压力就等

8、于体重计的示数，即600 N，处于平衡状态。(2) 当升降机以 3 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得N G= ma，N =ma+ G = m(g+ a) = 780 N。答案 D要点要点用牛顿第二定律分析超重、失重现象的方法由牛顿第三定律得，此时体重计的示数为 780 N，大于人的重力，人处于超重状态。(3)当升降机以 4 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得G N= ma,N = G ma= m(g a) = 360 N,由牛顿第三定律得此时体重计的示数为 360 N，小于人的重力 600 N,人处于失重状态答案 (1)600 N 平衡状态(2)780 N 超重状态360

9、 N 失重状态针对训练 2 一质量为 m= 40 kg 的小孩子站在电梯内的体重计上。电梯从 0 时 刻由静止开始下降，在 0 到 6 s 内体重计示数 F 的变化如图 2 所示。试问：在这 段时间内电梯下降的高度是多少？取重力加速度 g= 10 m/s2。?7N- I-1400 i-1:piiiii:価)一1:;*EIiIIIIIPlIoI 2 3 4 5 6解析 由题图可知，在第一段时间 ti= 1 s 内，电梯向下匀加速运动，mg Fi=mai，解得 a1= 2 m/s2电梯下降的高度 h 仔 2届=1 m在第二段时间 t2= 3 s 内，电梯向下匀速运动,速度为 v= at1= 2 m

10、/s下降咼度 h2= vt2= 6 m在第三段时间 t3= 2 s 内，电梯向下匀减速运动,2F2 mg= ma2,解得 a2= 1 m/s、 12下降咼度 h3= vt3尹 t2t3= 2 m所以，在整个过程中，电梯下降的总高度为h = hi+ h2+ h3= 9 m。答案 9 mI课时达标训练俣堂达标反馈检测1 下列关于超重与失重的说法中，正确的是（）A .超重就是物体的重力增加了B. 失重就是物体的重力减少了C. 完全失重就是物体的重力没有了D. 不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的解析超重是物体对接触面的压力或对悬挂物的拉力大于物体的真实重力，物体的重力并没有增加，所

11、以 A 错误；失重是物体对接触面的压力或对悬挂物的拉 力小于物体的真实重力，物体的重力并没有减少，所以B 错误；完全失重是说物体对接触面的压力或对悬挂物的拉力为零的时候，此时物体的重力也不变，所 以 C 错误；不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的，只 是对接触面的压力或对悬挂物的拉力不和重力相等了，所以D 正确。答案 D2 .如图 3 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，降落伞未打开时不计空气阻力。下列说法正确的是（）图 3A .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

12、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 的重力解析 据题意，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：T mg= ma,即 T= mg+ ma mg,故 D 错误。答案 A3如图 4 所示，为一物体随升降机由一楼运动到某高层过程中的vt 图象，则()A .物体在 02 s 内处于失重状态B. 物体在 24 s 内处于超重状态C. 物体在 45 s 内处于失重

13、状态D. 由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态解析 从加速度的角度看，02 s 内加速度为正，表示方向竖直向上，物体处于超重状态，A 错误；24 s 内升降机匀速上升，加速度为零，即不超重也不失重,B 错误；45 s 内升降机减速上升，加速度竖直向下，处于失重状态，C 正确;不知道物体的质量，也可以通过加速度的方向来判断升降机处于失重还是超重，D 错误答案 C4.如图 5 所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用的方式是一工 人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出， 在高处的工人乙将其接住。每块砖的质量均为 m,现只考虑最上层的两块砖，不计空气阻力，下列说法正确的是(A .工人甲在将

14、砖块抛出时(砖未离手)，砖块处于失重状态B. 工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)，砖块间作用力等于 mgC. 工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态D.工人甲在将砖块抛出后， 砖块间作用力等于mg解析 工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)，砖块具有向上的加速度，处于超重状 态，A错误；由牛顿第二定律得 N-mg= ma,所以砖块间作用力 N = m(g+ a)mg.B 错误；工人甲在将砖块抛出后，砖块处于完全失重状态，C 正确；工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于 0， D 错误答案 C5.如图 6 是电梯上升的速度一时间图象，若电梯地板上放一质量为 20 kg 的物 体，g取 10 m/見则:答案 (1)260 N (2)160 N (3)27 m-.I 课课 堂堂 小结小结 I. . (1) 前 2 s 内和 47 s 内物体对地板的压力各为多少?(2)整个运动过程中，电梯通过的位移为多少？ 解析(1)前 2 s 内的加速度 ai=