高一物理超重与失重省公开课一等奖全国示范课微课金奖

第1页第2页第3页第4页第5页第6页第7页1.下面关于超重与失重判断正确是（）A.物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B.物体向下运动，必处于失重状态C.做竖直上抛运动物体，处于超重状态D.物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态第8页【解析】选D.判断物体是否处于超重或失重状态,就是看物体有没有竖直方向加速度.若物体加速度向下,则处于失重状态.若物体加速度向上,则处于超重状态.A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否超重或失重.C、D两项物体加速度均向下，故处于失重状态，C项中a=g，故完全失重.第9页2.物体发生超重时（）A.物体速度方向一定向上B.物体加速度方向一定向上C.物体重力增加了D.物体重力不变第10页【解析】选B、D.所谓超重就是对悬挂物拉力（或对支持物压力）变大了，依据牛顿第二定律，物体一定有了向上加速度，它运动可能有两种情况：要么向上加速，要么向下减速.不论发生超重还是失重，物体实际重力不变，只是视重变大或变小了.超重和失重与物体速度方向及大小并无直接联络.它只取决于加速度方向，加速度方向向上，超重，加速度方向向下，失重,故A、C错，B、D正确.第11页3.（·德州高一检测）BASEjump是从高耸竖直且建筑物相对密集城市高处跳下跳伞运动，是极限运动一个.关于此运动以下说法错误是（）A.运动员在起跳时支持面对他支持力等于重力B.运动员在起跳时支持面对他支持力大于重力C.运动员在打开伞前下降过程中处于失重状态D.运动员在打开伞后减速下降过程中处于超重状态第12页【解析】选A.起跳时加速度向上,处于超重状态,支持力大于重力.故A错误,B正确;打开伞前运动员含有向下加速度处于失重状态,打开伞后减速下降时,处于超重状态,故C、D正确，故选A.第13页4.一把弹簧测力计最多能挂5.4kg重物体,在实际以1m/s2加速度下降电梯里,它最多能挂上多重物体?假如在电梯内弹簧测力计最多能挂上4.0kg物体,此刻电梯在做什么运动,加速度大小为多少?(取g=10m/s2)第14页【解析】弹簧测力计最大拉力F=m0g=5.4×10N=54N.当a1=1m/s2,方向向下时,m1g-F=m1a,则m1==6kg.若最多能挂4.0kg物体,说明物体处于超重状态,加速度方向向上,电梯向上加速运动或向下减速运动.由F-m2g=m2a2,得答案：6kg向上加速运动或向下减速运动3.5m/s2第15页第16页第17页第18页【典例1】（·龙岩高一检测）金属小筒下部有一个小孔A，当筒内盛水时，水会从小孔中流出，如图6-4-3所表示.假如让装满水小筒从高处自由下落，不计空气阻力（1）在小筒自由下落过程中A.水继续以相同速度从小孔中喷出B.水不再从小孔中喷出C.水将以较小速度从小孔中喷出D.水将以更大速度从小孔中喷出第19页（2）上例中小筒若：①向上加速运动；②向下加速运动a<g;③向下加速运动a>g;④做匀速直线运动，将会出现什么现象？【标准解答】第20页第21页答案：（1）B（2）①流出且更加快②流出且变慢③不从孔流出，从上口溢出④流出第22页【变式训练】如图6-4-4所表示，斜面体M一直处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（）A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）gB.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）gC.匀减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）gD.M对地面压力一直等于（M+m）g第23页【解析】选A、B、C.物体加速下滑时对整个系统有竖直向下加速度分量而出现失重现象，故B正确；物体匀减速下滑时系统存在竖直向上加速度分量，处于超重状态，故C正确，匀速下滑时系统处于平衡状态，故A正确.第24页第25页第26页第27页第28页【典例2】某人在以2m/s2加速度匀加速下降升降机中最多能举起m1=75kg物体，则此人在地面上最多可举起多大质量物体？若此人在一匀加速上升升降机中最多能举起m2=50kg物体，则此升降机上升加速度为多大？(g取10m/s2)【思绪点拨】解答本题应把握以下两点：第29页【自主解答】此人在地面上最大“举力”为F，那么他在以不一样加速度运动升降机中最大“举力”依然是F，以物体为研究对象进行受力分析，物体受力示意图如图所表示，且物体加速度与升降机相同.当升降机以加速度a=2m/s2匀加速下降时，对物体有：m1g-F=m1a,F=m1(g-a)=75×(10-2)N=600N.第30页设人在地面上最多可举起质量为m0物体，则F=m0g,m0=F/g=kg=60kg.当升降机以加速度a′匀加速上升时，对物体有：F-m2g=m2a′a′=F/m2-g=(-10)m/s2=2m/s2.所以升降机匀加速上升加速度为2m/s2.答案：60kg2m/s2第31页【变式训练】在升降机内，某同学站在磅秤上，发觉自己体重降低了20%，于是他做出了以下判断，你认为正确是（）A.升降机可能以0.8g加速度加速上升B.升降机可能以0.2g加速度加速下降C.升降机可能以0.2g加速度减速上升D.升降机可能以0.8g加速度减速下降第32页【解析】选B、C.判断物体是超重或失重，只要看加速度方向即可，只要物体有向上加速度就超重，只要物体有向下加速度就失重，本题中他发觉体重降低了20%，是失重现象，物体含有向下加速度，所以物体可能做向上减速运动，也可能是向下加速运动，又由牛顿第二定律可求得a=0.2g,故B、C正确，A、D选项错误.第33页【典例3】（·泰安高一检测）质量为50kg人站在升降机中，取竖直向上方向为正方向，升降机运动v-t图象如图所表示，在t=0至t=2s内，人对升降机地板压力为_____N；在t=6s至t=10s内，人对升降机地板压力为_______N.(g取10m/s2)第34页【思绪点拨】解答此题应把握以下两点：第35页【标准解答】0～2s时由图象a1=方向向上由牛顿第二定律N1-mg=ma1得N1=550N由牛顿第三定律对地板压力N1′=N1=550N6s～10s时，由图象a2=方向向下同理：mg-N2=ma2压力N2′=N2解得N2′=475N答案：550475第36页第37页1.（·温州高一检测）质量为60kg人，站在升降机内台秤上，测得体重为480N，则升降机运动应是（）A.匀速上升或匀速下降B.加速上升C.减速上升D.减速下降【解析】选C.人对台秤压力小于人重力，处于失重状态，可能加速下降或减速上升，C正确，A、B、D错误.第38页2.(·佛山高一检测）图6-4-5是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空情景，宇航员在火箭发射与飞船回收过程中均要经受超重与失重考验，以下说法正确是（）A.火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B.飞船加速下落时，宇航员处于失重状态第39页C.飞船落地前减速，宇航员对座椅压力大于其重力D.火箭上升加速度逐步减小时，宇航员对座椅压力小于其重力【解析】选B、C.当物体含有竖直向上加速度时，处于超重状态，弹力大于重力，故A、D错误，C正确；当物体含有竖直向下加速度时，物体处于失重状态，故B正确.第40页3.（·兰州高一检测）在以加速度a=13g匀加速上升电梯里，有一质量为m人，以下说法正确是（）A.人重力为mgB.人重力仍为mgC.人对电梯压力为mgD.人对电梯压力为mg第41页【解析】选B、D.超、失重时人所受重力不变,故B正确，A错误；对人由牛顿第二定律N-mg=ma,故人所受支持力N=mg，人对电梯压力大小也是mg，故C错误，D正确.第42页4.（·德州高一检测）将金属块m,用轻质弹簧卡压在一矩形箱中（如图6-4-6所表示），在箱上底板和下底板有压力传感器，箱能够沿竖直轨道运动，当箱以a=2.0m/s2加速度竖直向上做匀减速运动时，上、下底板压力传感器分别显示6.0N和10.0N（取g=10m/s2）.(1)若上底板压力传感器示数为下底板压力传感器二分之一，试判断箱运动情况.第43页(2)要使上底板压力传感器示数为零，箱沿竖直方向运动情况可能是怎样？【解析】当上底板压力传感器示数为6N，下底板压力传感器示数为10.0N时,对物体有：mg+F上-F弹=ma,F弹=F下代入数据得：m=0.50kg第44页（1）弹簧弹力不变mg+F弹/2-F弹=ma1,得a1=0箱静止或做匀速运动；（2）上底板压力为零，取向上为正，则F弹-mg=ma2;代入数据得：a2=10m/s2,要使上底板示数为零，则箱向上加速度大于或等于10m/s2均可.此时箱向上加速运动或向下减速运动，而且加速度a≥10m/s2.答案：(1)静止或匀速运动（2）向上加速或向下减速，加速度a≥10m/s2第45页第46页1.（4分）游乐园中，游客乘坐能加速或减速上升升降机，能够体会超重和失重感觉，以下描述正确是（）A.当升降机加速上升时，机内游客处于失重状态B.当升降机减速下降时，机内游客处于失重状态C.当升降机减速上升时，机内游客处于失重状态D.当升降机加速下降时，机内游客处于超重状态【解析】选C.A、B项升降机含有向上加速度，游客处于超重状态.C、D项中升降机含有向下加速度，游客处于失重状态，故A、B、D错误，C正确.第47页2.（·杭州高一检测）(4分)某试验小组，利用DIS系统观察超重和失重现象，他们在电梯内做试验，在电梯地板上放置一个压力传感器，在传感器上放一个重为20N物块，如图1甲所表示，试验中计算机显示出传感器所受物块压力大小随时间改变关系，如图乙所表示.以下依据图象分析得出结论中正确是()第48页A.从时刻t1到t2，物块处于失重状态B.从时刻t3到t4，物块处于失重状态C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最终停在高楼层D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最终停在低楼层第49页【解析】选B、C.由图可知在0～t1、t2

～t3及t4之后，传感器所受压力大小等于物块重力大小；t1

～t2时间段内，传感器所受压力大小大于物块重力，处于超重状态，加速度向上；t3

～t4时间段内，压力小于物块重力，处于失重状态，加速度向下.总而言之选项B、C正确.第50页3.（4分）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资箱子，如图2所表示.设投放初速度为零，箱子所受空气阻力与箱子下落速度平方成正比，且运动过程中箱子一直保持图示姿态.在箱子下落过程中，以下说法正确是()A.箱内物体对箱子底部一直没有压力B.箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到支持力最大C.箱子靠近地面时，箱内物体受到支持力比刚投下时大第51页D.若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”【解析】选C.对箱子及箱内物体整体分析,由牛顿第二定律得(M+m)g-kv2=(M+m)a,刚投放箱子时,v=0,a=g,物体对箱底压力为零,伴随下落速度增大,空气阻力增大,加速度a减小,对箱内物体mg-N=ma,则N=m(g-a)将逐步增大,当a=0时N=mg,故物体不会“飘起来”,故C正确,A、B、D错误.第52页4.(·广东高考）（4分）某人在地面上用弹簧测力计称得体重为490N.他将弹簧测力计移至电梯内称其体重,t0至t3时间段内，弹簧测力计示数如图3所表示，电梯运行v-t图可能是（取电梯向上运动方向为正）()第53页第54页【解析】选A、D.由图可知，在t0～t1时间内，弹簧测力计示数小于实际重量，则处于失重状态，此时含有向下加速度,应向上减速或向下加速运动;在t1～t2阶段弹簧测力计示数等于实际重量，则既不超重也不失重，匀速运动或静止,在t2～t3阶段，弹簧测力计示数大于实际重量，则处于超重状态，含有向上加速度，应向上加速或向下减速,故A、D都有可能.第55页5.（4分）以下仪器在太空中国际空间站上能正常使用有（）A.天平B.温度计C.弹簧测力计D.水银气压计【解析】选B、C.太空中国际空间站处于完全失重状态下，在此环境下与重力相关仪器将不能使用，故A、D错误，B、C正确.第56页第57页【思维拓展】6.(10分)学校教学大楼安装了电梯,为了测定电梯在开启时(视为匀加速运动)加速度,可在电梯内放一台磅秤.当一人站在磅秤上时,发觉电梯开启前后磅秤示数增加了5kg,试估算电梯运动加速度为多少.(当地重力加速度为9.73m/s2,人体重约为60kg)第58页【解析】磅秤示数增加了Δm=5kg,说明在电梯开启加速时,人对电梯压力就增大了Δmg,即N=mg+Δmg.设人质量为m,则在电梯静止时,人对电梯压力大小为mg.由题意可知,当电梯做加速运动时,磅秤示数变为mg+Δmg,此值即为电梯在加速时人对电梯压力N.此时对人进行受力分析,如图所表示.由牛顿第二定律得:N-m=ma,即:(mg+Δmg)mg=ma,Δmg=ma,a=Δmg/m=5×m/s2=0.81m/s2.

答案：0.81m/s2第59页7.（·通州高一检测）(10分)据报载，我国航天第一人杨利伟质量为63kg（装备质量不计）.求：（1）假设飞船以8.6m/s2加速度竖直上升，这时他对坐椅压力多大？（2）杨利伟训练时承受压力可到达8个G，这表示什么意思？（3）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感觉.第60页【解析】（1）以杨利伟为研究对象，受力分析如图所表示，由牛顿第二定律得：N-mg=ma,N=mg+ma=1159.2N.由牛顿第三定律可知：他对坐椅压力与坐椅对他支持力大小相等，方向相反，即N′=N=1159.2N.第61页（2）杨利伟训练时承受压力可达8个G，即N=8G=8mg>mg,处于超重状态.此时加速度：N-mg=ma，即：8mg-mg=ma，a=7g.所以，杨利伟可承受以7g加速度加速上升或减速下降时压力.（3）当飞船返回地面时，减速下降,加速度方向向上，处于超重状态.地面对脚支持力增大，由牛顿第三定律知，脚对地面压力增大.故双脚有显著压迫感,因为处于超重状态,头部血压降低,所以可能出现头晕等现象.答案：（1）1159.2N（2）（3）看法析第62页8.（新题快递）（10分）法国人劳伦特·菲舍尔在澳大利亚伯斯冒险世界进行了超高空特技跳水演出，他从30m高塔上竖直跳下并准确地落入水池中.已知水对他阻力（包含浮力）是他所受重力3.5倍，设他起跳速度为零，在空中下落加速度为8m/s2，g取10m/s2.试问：需要准备一个最少多深水池？第63页【解析】当人在空中运动时，由运动学规律有v2=2a1s1当人在水中运动时，由牛顿第二定律和运动学规律有mg-3.5mg=ma2-v2=2a2s2联立以上各式，代入数据解得水池深度最少为s2=9.6m答案：9.6m第64页第65页1.年奥运会在北京举行,由此推进了全民健身运动蓬勃发展.体重为m=50kg小芳在本届校运会上,最终一次以背越式成功地跳过了1.80m高度,成为高三组跳高冠军.若忽略空气阻力,g取10m/s2.则以下说法正确是（）A.小芳在下降过程中处于失重状态B.小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态C.小芳起跳时地面对她支持力小于她重力D.小芳起跳时地面对她支持力等于她重力第66页【解析】选A.小芳上升和下降过程中只受重力,加速度方向向下,a=g处于完全失重状态,A正确,B错误;起跳时有向上加速度,N-mg=ma,故N=mg+ma＞mg,即支持力大于重力,C、D错误.第67页2.某电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然发觉绳子断了，由此判断此时电梯情况是（）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.电梯加速度方向一定向上第68页【解析】选D.因为绳子突然断了，说明绳子拉力一定变大了，由此可知，电梯一定有一方向向上加速度，但电梯并不一定向上运动，故A错误；电梯减速上升加速度向下，B错误；电梯匀速上升，绳子不可能断，C错误，D正确.第69页3.以下说法中正确是（）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第70页【解析】选B.当加速度竖直向下时,物体处于失重状态;当加速度竖直向上时,物体处于超重状态;当竖直方向加速度为零时,物体既不处于超重状态,也不处于失重状态.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时加速度为零,处于平衡状态,A选项不正确;蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度均竖直向下,都处于失重状态,B选项正确;举重运动员在举起杠铃后不动那段时间内加速度为零,处于平衡状态,C选项不正确;游泳运动员仰卧在水面静止不动时加速度为零,处于平衡状态,D选项不正确.第71页4.一物体挂在弹簧测力计下端，弹簧测力计上端固定在电梯天花板上，在以下哪种情况下弹簧测力计读数最小（）A.电梯匀加速上升，且a=B.电梯匀减速上升，且a=C.电梯匀加速下降，且a=D.电梯匀减速下降，且a=第72页【解析】选B.A、