超重和失重

第四章牛顿运动定律第7节用牛顿运动定律解决问题（二）太空中的超重和失重现象问题情境：1、什么是超重和失重？2、什么条件下出现超重和失重？3、超重和失重的实质有何奥秘？4、超重和失重是否是重力发生变化了？一、超重、失重的定义1、定性演示：用一个弹簧挂一个钩码，观察钩码静止时和上下运动过程中弹簧长度的变化。2、定量分析知识储备库弹簧秤（台秤）的示数表示的是物体对弹簧秤的拉力大小（物体对台秤压力大小）FF’F’FGG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视为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。物体处于平衡状态时，对支持面的压力或对悬挂物的拉力等于物体本身的重力，即视重等于实重．若视重大于实重是超重，反之是失重。3、合作探究：给出器材：弹簧秤，钩码（两人一组）布置任务：1、分工协作，一个做实验，一个观察，并交流彼此感受2、让弹簧测力计分别处于静止，缓慢上升，缓慢下降向上运动（从静止开始突然加速上升，减速上升至最后停止）向下运动（从静止开始突然加速下降，减速下降至最后停止）观察测力计的读数，看弹簧测力计的读数和钩码所受重力有什么关系。运动状态速度方向加速度方向比较F与G的大小超重失重的情况匀速上升匀速下降加速上升减速上升加速下降减速下降运动状态速度方向加速度方向比较F与G的大小超重、失重的情况匀速上升上F=G匀速下降下F=G加速上升上上FG超重减速上升上下FG失重加速下降下下FG失重减速下降下上FG超重你认为什么是超重？什么是失重？4、现象：超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。思考问题：物体在什么条件下发生超重和失重？根据牛顿第二定律:F-G=ma所以F=G+maGaGF由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力F′=FG总结：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称为超重现象。FmgF′aaFGGFaG-F=mα所以：F=G-mαG由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力F′=FG根据牛顿第二定律:总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。减速上升NG失重减速下降NG超重加速下降NG失重加速上升NG超重：物体具有向上的加速度时，它就处于超重状态；物体具有向下的加速度时，它就处于失重状态与运动的方向无关。mvαmvαmvαmvαGNNGNGGN二、超重和失重的条件超重：（l）超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象．（2）超重的动力学特征：支持面（或悬线）对物体的（向上）作用力大于物体所受的重力．（3）超重的运动学特征：物体的加速度向上，它包括可能的两种运动情况：向上加速运动或向下减速运动．失重（1）失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象．（2）失重的动力学特征：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力．（3）失重的运动学特征：物体的加速度向下，它包括可能的两种运动情况：向下加速运动或向上减速运动．例：升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的人质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如图，人站在升降机的测力计上，测力计的示数是多大？解：人在升降机中受重力Ｇ和地面的支持力Ｆ．取竖直向上为正方向根据牛顿第二定律得F-G=ma由此可得F=G+ma=m(g+a)代入数据得Ｆ＝515Ｎ根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也是515Ｎ，方向竖直向下，所以测力计的示数就是515ＮＦＧ若人站在升降机里和升降机一起以重力加速度g下降，测力计的示数是多少？思考：分析：以人为研究对象，人受到重力Ｇ和支持力Ｆ作用．根据牛顿第二定律得G-F=mα=mg由此可得支持力F＝０根据牛顿第三定律，人对地板的压力也是０，测力计的示数是０完全失重现象：当物体对支持物（或对悬挂物的拉力）等于零时，我们称物体处于完全失重状态．GF=0（1）完全失重现象：当物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零时，我们称物体处于完全失重状态．（2）完全失重的动力学特征：物体处于完全失重状态时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零．（3）完全失重的运动学特征：物体处于完全失重状态时加速度向下且等于重力加速度。3.完全失重弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小。无法用天平测量物体的质量完全失重的情况下所有和重力有关的仪器都无法使用！分析：当杯子自由下落时，杯中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但杯子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。完全失重实验侧面有一个洞的水瓶里面装满水，让水瓶做自由落体运动，水会不会从洞中射出来？为什么？三、超重和失重的实质物体处于超重或失重状态时，只是物体对支持物的压力或物体对悬线的拉力不等于物体的重力，物体受到的重力大小和方向还是不变的。四、超重和失重现象的应用人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机都绕地球做圆周运动。所受的地球引力只改变物体的速度方向，不改变速度大小。航天飞机中的人和物都处于状态。近地卫星远离地球的卫星航天器中的宇航员gg0g完全失重地球在太空失重的条件下,会生产出地面上难以生产的一系列产品,建立空间工厂已经不再是幻想！利用完全失重条件的科学研究制造泡沫金属液体呈绝对球形制造理想的滚珠总结：1、什么是超重和失重？2、什么条件下出现超重和失重？3、超重和失重的实质有何奥秘？4、超重和失重是否是重力发生变化了？1.人在体重计上迅速下蹲至静止的过程中，体重计的示数怎样变化？五、课外探究活动思维点拨：分析人下蹲过程的加速度情况人下蹲过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？2、电梯中的学问：人站在体重计上,当电梯从静止开始加速上升再减速上升的过程中,体重计示数如何变化？425130011001010101101000101001011作业：学校作业1、书P9142、《学习指导》P84例1迁移应用1家庭作业《学习指导》P83---86