《超重和失重-》导学案

《超重与失重》导学案课前自主预习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．(单选)下列说法中正确的是()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的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6．(单选)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．完全失重等于零5．A6．B课堂互动探究知识点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高了，而是自身的重心位置相对平衡位置提高，产生向下的加速度，这就是“__________现象”。反之，若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、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(1)超重mgaGF图4-6-1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，受力如图所示由牛顿第二定律F=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+mamg(2)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，受力如图所示由牛顿第二定律F合=ma，有：mg-F=maF=mg-ma由牛顿第三定律知：F′=F=mg-ma即体重计示数为F=mg-mamg3．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mgaFG图4-6-2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](单选)某人站在一静止的台秤上，当他猛地下蹲的过程中，若不考虑台秤的惯性，则台秤的示数()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)站在电梯上的人，当电梯竖直减速下降时，下面说法中正确的是()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课堂互动探究知识点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，这是因为物体处于_________________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.水银气压计图4-6-3解析：在轨道上运行的人造卫星中，物体处于失重状态，凡是工作原理与重力有关的仪器在卫星中不能正常使用，凡是与重力有关的实验，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：(单选)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，若升降机以加速度g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是()A．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变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，但只要在竖直方向上有分量，物体也处于超、失重状图4-6-4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，则以下判断中正确的是()A．读数变大，表明装置加速上升B．读数变小，表明装置加速下降C．读数为零，表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，表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，这表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．(单选)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．那么下列说法中正确的是()A．顾客始终受到三个力的作用B．顾客始终处于超重状态C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下D．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。图4-6-5向上匀速时，支持等于重力，B错；电梯向“右上方”加速运动，则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，体重计上的读数为_____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=70(9.8+9.8)=1372N。答案:686N，1372N2.(单选)在升降机中要使用天平来称物体的质量，下列判断正确的是()A．不论升降机做何种运动，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，物体与砝码同处于超重状态，当砝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．(单选)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从高处竖直滑下．若G＞T，要使下滑时绳子不断，则运动员应该()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GT，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210/ms)()A．2mB．3mC．4mD．8m解析：由题意可知物体处于失重状态，由()Tmga可得，物体向下的加速度大小为22/tagmsm，即物体做向上匀减速运动或者向下匀加速运动。由2012svtat可得当物体向上做减速运动时位移为211(3121)22smm。当物体向下做加速运动时位移为221(3121)42smm。所以正确答为AC。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？(2/10smg)解析：物体0-2s内，支持力为N=