新教材高中物理第四章运动和力的关系6超重和失重学案新人教版必修.docVIP

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6超重和失重

知识点一重力的测量

(1)“实重”：是指物体实际的重力,它不因物体运动状态的改变而改变；

(2)“视重”：是指物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力,它与物体的运动状态有关．

知识点二超重和失重

(1)超重：

①定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象．

②产生条件：物体具有竖直向上的加速度．

(2)失重：

①定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)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)完全失重：

①定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象．

②产生条件：a＝g方向竖直向下．

姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程,如图所示．下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是(设蹬地的力为恒力)(D)

A．两过程中姚明都处于超重状态

B．两过程中姚明都处于失重状态

C．前过程为超重,后过程不超重也不失重

D．前过程为超重,后过程为完全失重

考点一对超重和失重现象的理解

1．视重

当将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”,大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．

2．超重、失重的分析

提示：物体只要有向上的加速度就处于超重状态,只要有向下的加速度就处于失重状态,无论超重或失重,物体所受重力不变．

【例1】质量为60kg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10m/s2)

(1)升降机匀速上升．

(2)升降机以3m/s2的加速度加速上升．

(3)升降机以4m/s2的加速度加速下降．

【审题指导】eq\x(\a\al(判断加速度,方向))―→eq\x(\a\al(列牛顿第二定,律方程))―→eq\x(\a\al(F与mg大,小关系))

【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＝FN－G＝0,所以人受到的支持力FN＝G＝mg＝600N.

根据牛顿第三定律得人对体重计的压力就等于体重计的示数,即600N,处于平衡状态．

(2)当升降机以3m/s2的加速度加速上升时,由牛顿第二定律得FN－G＝ma,FN＝ma＋G＝m(g＋a)＝780N.

由牛顿第三定律得,此时体重计的示数为780N,大于人的重力,人处于超重状态．

(3)当升降机以4m/s2的加速度加速下降时,由牛顿第二定律得G－FN＝ma,FN＝G－ma＝m(g－a)＝360N,

由牛顿第三定律得此时体重计的示数为360N,小于人的重力600N,人处于失重状态．

【答案】(1)600N平衡状态(2)780N超重状态

(3)360N失重状态

总结提能判断超重、失重状态的方法

物体究竟处于超重状态还是失重状态,可用三个方法判断：

(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．

(2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态,具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态．

(3)从运动的角度判断,当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重状态,当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态．

一个质量为50kg的人站在升降机中的台秤上,随升降机在竖直方向上运动．台秤示数为400N,则升降机的运动状态为(g取10m/s2)(B)

A．匀减速下降,a＝2m/s2B．匀加速下降,a＝2m/s2

C．匀加速上升,a＝8m/s2D．匀减速上升,a＝8m/s2

解析：人的重力G＝mg＝500N,视重F＝400N,由牛顿第二定律得mg－F＝ma,故a＝2m/s2,且方向向下,所以升降机的运动状态为匀加速下降或匀减速上升,只有选项B正确．

考点二超重和失重的应用

(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的,大小为G＝mg.只要物体所在的位置的重力加速度一定,物体所受的重力就一定．因此超重和失重仅仅是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生变化．其实物体的重力依然存在,且并不发生变化．

(2)“超重”和“失重”由加速度的方向决定,与物体的速度方向无关．用牛顿运动定律分析实验现象时,我们并没有重点考虑物体的速度方向,而是着重把握物体加速度方向．当物体有竖直向上的加速度时超重,有竖直向下的加速度时失重,超重、失重与物体的运动方向无必然的关系．

(3)在完全失重状态下(a＝g)平时一切由重力产生或与重力有关的物理现象均消失．如物体在液体中不受浮力,天平无法测量物体的