用牛顿运动定律解决问题(二)

4.7用牛顿运动定律解决问题（二）通渭县第二中学苟斌超重和失重2010.12.22物理现象：超重现象站在静止或者做匀速直线运动的电梯里时，人受到重力和台称对人的支持力的关系有：0GFN由牛顿第三定律可知：GFN以向上为正方向，当电梯具有向上的加速度时，即加速上升或者减速下降时：GFN人对称的压力大于其本身的重力。失重现象：以向上为正方向，当电梯具有向下的加速度时，即加速下降或者减速上升时：GFN人对称的压力小于其本身的重力。怎么解释以上的这两种现象呢？这就是我们本节课要学习的超重和失重现象。用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？物体处于平衡状态弹簧秤的示数是哪个力？物体拉弹簧的力根据平衡条件和牛顿第三定律知道：弹簧秤的示数等于物体重力的大小.用弹簧秤测物体的重力时，突然向上加速运动时，弹簧秤的示数如何变化？物体的受力情况FGav物体向上加速运动时：加速度向上根据牛顿第二定律：F－G＝maF＝ma＋G＞G物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的拉力F′（弹簧秤的示数）大于物体的重力。超重的定义物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受到的重力的情况称为超重现象。一个质量为70Kg的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。（g=10m/s2）vaF－mg＝maFmg解人向下做匀减速直线运动，加速度方向向上。根据牛顿第二定律得：F＝910N根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下。实验和例题可以看出产生超重现象的条件物体存在向上的加速度两种情况：加速上升减速下降超重对宇航员的影响宇航员在飞船起飞和返回地面时，处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的9倍，超重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到3倍重力时既感到呼吸困难；超重达到4倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力。宇航员的平躺姿势FGav物体向上减速时：加速度向下根据牛顿第二定律：G－F＝maF＝G－ma＜G物体所受的拉力F与物体对弹簧秤的压力F′（弹簧秤的示数）小于物体的重力用弹簧秤匀速拉物体时，突然向上减速运动，弹簧秤的示数如何变化？失重的定义物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受到的重力的情况称为失重现象。在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：mg－F＝maF＝mg－ma根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。①当a1=2.5m/s2,F1=300N②当自由下落时，a2=g,F2=0NvaFmg实验和例题可以看出产生失重现象的条件物体存在向下的加速度两种情况：加速下降减速上升什么是完全失重？物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0的情况称为完全失重现象。实验和例题可以看出产生完全失重现象的条件物体的的加速度等于g两种情况：自由落体竖直上抛环绕地球飞行的宇宙飞船里用秤是称不出任何物体的重力的。那说明宇宙飞船内的物体都处于完全失重状态，飞船内的空间是一完全失重的空间。3.在体重计上做下蹲的过程中，体重计的示数怎样变化？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）。如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？练习4、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？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？分析人和升降机以共同的加速度上升，因而人的加速度是已知的，题中又给出了人的质量，为了能够应用牛顿第二定律，应该把人作为研究对象。人在升降机中受到两个力：重力G和地板的支持力F.升降机地板对人的支持力和人对升降机地板的压力是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出前者就可以知道后者。人在G和F的合力作用下，以0.5m/s2的加速度竖直向上运动。练习4、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？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？解答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)=515N根据牛顿第三定律，人对地板的压力的大小也是515N，方向与地板对人的支持力的方向相反，即竖直向下。测力计的示数表示的是测力计受到的压力，所以测力计的示数就是515N。这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的水流出。当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，小孔以上部分的水对以下部分的水的没有压力，小孔没有水流出。瓶中的水会流出吗?静止时自由落体运动超重和失重的本质重力不变物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化产生超重、失重现象的条件:物体具有向上的加速度时，超重，。物体有向下的加速度时，失重。超重、失重的实质:物体处于超重与失重状态时，其重力并没改变，只是它对支持物的压力（或悬挂物的拉力）变大或变小。本节课我已经学到了:1，课本P91第3，4题2，复习本节内容，预习下节