2019-2020年粵教版必修一4.6《超重和失重》WORD教案04.doc

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2019-2020年粵教版必修一4.6《超重和失重》WORD教案04 一、學法指導 （一） 實重與視重 I 實重：物體實際所受的重力。物體所受重力不會因物體運動狀態(tài)的改變而變化。 2 視重：當物體在豎直方向有加速度時（即a0)，物體對彈簧的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的重力，此時彈簧秤或臺秤的示數(shù)叫物體的視重。 說明：在用彈簧秤測量物體的重力時，必須在靜止或勻速直線運動狀態(tài)下進行，就是因為當物體在豎直方向有加速度時，視重不再等于實重。 （二） 超重現(xiàn)象 I．超重現(xiàn)象：物體有向上的加速度時，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?，即視重大于物體所受重力（實重）的情況稱為超重現(xiàn)象。 2．產(chǎn)生條件： （1） 物體加速度a的方向豎直向上。 （2） 物體加速度a有豎直向上的分量aL，（即氣0 0）。 3 視重大?。簱?jù)牛頓第二定律有F一mg＝ma．所以F＝m(g＋a）＞mg 4 注意： （1） 超重現(xiàn)象與物體運動的速度大小和方向都無關。物體處于超重狀態(tài)時，可以向上運動，也可以向下運動，但加速度a的方向一定向上。所以，物體可能是“加速向上”運動，也可能是“減速向下”運動。 （2） 雖然超重現(xiàn)象的產(chǎn)生僅取決于加速度的方向，但超重的多少卻與加速度的大小有關。加速度a越大，物體超重就越多。 (3）發(fā)生超重現(xiàn)象時，物體的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力。 （三） 失重現(xiàn)象 1 失重現(xiàn)象：物體有向下的加速度時，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?，即視重小于物體所受重力（實重）的情況稱為失重現(xiàn)象。 2 產(chǎn)生條件： （1） 物體加速度a的方向豎直向下。 （2） 物體加速度a有豎直向下的分量aL，（即氣0 0）。 3．視重大?。簱?jù)牛頓第二定律有mg一F＝ma，所以F＝m(g一a）＜mg 4．注意： （1） 失重現(xiàn)象與物體運動的速度大小和方向都無關。物體處于失重狀態(tài)時，可以向上運動，也可以向下運動，但加速度a的方向一定向下。所以，物體可能是“加速向下”運動，也可能是“減速向上”運動。 （2） 雖然失重現(xiàn)象的產(chǎn)生僅取決于加速度的方向，但失重的多少卻與加速度的大小有關。加速度a越大（a＜g），物體失重就越多。 （3） 發(fā)生失重現(xiàn)象時，物體的重力并沒有改變，只是物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力。 （四） 完全失重現(xiàn)象 1 完全失重現(xiàn)象：當物體向下的加速度等于重力加速度g時，物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)叫做完全失重狀態(tài)。 2 產(chǎn)生條件：物體運動的加速度為重力加速度g。 3 注意：（1)完全失重現(xiàn)象與物體運動的速度大小和方向都無關。物體處于完全失重狀態(tài)時，可以向上運動，也可以向下運動，但加速度a一定為重力加速度g.所以，物體可能是在做“自由落體”運動，也可能是在做“豎直上拋”運動或斜拋運動等。(2)物體處于完全失重狀態(tài)時，只是物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹悖亓φ粘４嬖谇也蛔儯?3)發(fā)生完全失重現(xiàn)象時，平常一切由重力產(chǎn)生的現(xiàn)象都會消失，如天平失效、測力計不能測重力、浸在液體中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等。 （五） 判斷物體失重與超重，應以牛頓第二定律為依據(jù)，解題要點如下： 1 隔離物體進行受力分析，畫出物體的受力圖 2 選取豎直向上的方向為正方向，根據(jù)牛頓第二定律列方程。 3 解方程得到物體受到的彈簧拉力，根據(jù)牛頓第三定律，得到物體給予彈簧秤的拉力。若此力大于物體重力，物體超重；若小于物體重力，物體失重。 二、例題分析 【例1】某人站在一靜止的臺秤上，當他猛地下蹲的過程中，若不考慮臺秤的慣性，則臺秤的示數(shù)（ ） A．先變大后變小，最后等于他的重力 B．變大，最后等于他的重力 C．先變小，后變大，最后等于他的重力 D．變小，最后等于他的重力 【解析】解決這類問題首先要判斷物體的運動狀態(tài)，然后根據(jù)運動狀態(tài)的變化確定物體加速度的方向，最后判斷物體是處于超重還是失重。人下蹲的過程經(jīng)歷了從靜止、加速向下、減速向下和靜止三個過程，顯然在這三個過程中，人的加速度方向是：向下、向上、為零。可見，人從靜止到最大下蹲速度的過程中處于失重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)將變??；從最大的下蹲速度到靜止，人處于超重狀態(tài)，臺秤的示數(shù)將變大；最后人處于靜止狀態(tài)，臺秤的示數(shù)等于人的重力。 【答案】C 評注：判斷物體處于超重還是失重狀態(tài)，應當看加速度的方向。加速度向上時一定處于超重狀態(tài)，加速度向下時一定處于失重狀態(tài)。物體的超重和失重與其速度的方向和大小無關。 【例2】某人在地面上最多能舉起60 kg的物體，而在一個加速下降的電梯里最多能舉起80 kg的物體。求：（g取10） （1） 此電梯的加速度多大？ （2） 若電梯以此加速度上升，則此人在電梯里最多能舉起物體的質(zhì)量是多少？ 【解析】人能夠產(chǎn)生的舉力F是恒定的，由題意可知F＝600N （1） 由牛頓第二定律得 所以＝（10一600/80）＝2.5 （2） 在加速上升的電梯里，舉力仍不變，則有F一m 3g＝m 3 a m 3＝F / (a＋g)＝600 / (10＋2.5) kg＝48 kg 評注：常見的有關超重、失重方面的問題，都是物體質(zhì)量不變，重力不變，物體受到的支持力或拉力改變，而這道題是人的舉力不變，質(zhì)量改變，即研究對象發(fā)生了改變，若忽略這點，就很容易導致錯解。 三、跟蹤訓練 1．物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸掛物的拉力）大于物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象；前者小于后者的情況稱為___________現(xiàn)象。若物體對水平支持物的壓力（或?qū)ωQ直懸掛物的拉力）等于零，物體處于___________狀態(tài)，物體所受重力仍然___________（填“存在”或“消失”）。超重還是失重是由加速度的___________決定的，若加速度___________，物體處于超重狀態(tài)。 圖4-87 2．豎直勻速提起一個質(zhì)量為m的物體，那么拉力大小為___________；以豎直向上的加速度a提起此物體，拉力大小為___________；如果以加速度a向下加速運動，則提此物體的拉力大小為___________。 3．如圖4-87所示，一個質(zhì)量為2kg的重物在豎直懸線的拉力作用下沿豎直方向向上運動的v一t圖線。從圖像可知，在___________時間內(nèi)，懸線的拉力最大，為___________N；在___________時間內(nèi)，懸線的拉力最小，為___________N。（g取10） 圖4-88 4．如圖4-88所示，滑輪的質(zhì)量不計，已知三個物體的質(zhì)量關系是：m l = m2＋m3，這時彈簧秤的讀數(shù)為T。若把物體m2從右邊移到左邊的物體m1上，彈簧秤的讀數(shù)T將（ ） A．增大 B．減小 C．不變 D．無法判斷 5．一物體掛在彈簧秤下端的掛鉤上，彈簧秤上端的小環(huán)固定在電梯的天花板上，在下列哪種情況下彈簧秤的讀數(shù)最?。? ） A．電梯勻加速上升．且a＝g/3 B。電梯勻減速上升，且a＝g/2 C．電梯勻加速下降，且a＝g/3 D。電梯勻減速下降，且a＝g/2 6．2003年10月16日我國載人航天第一次實驗成功?！吧裰菸逄枴被鸺延钪骘w船送入太空運行21小 時成功返回地面，使楊利偉成為第一個邀游太空的中國人。他在飛船上記錄、拍照、通話等活動所用的物品（如鋼筆）可以放在空中任何位置而不動，對于以上的物體說法正確的是（ ） A．物體失去了重力 B．物體處于完全失重狀態(tài) C．物體失去了慣性 D．以上說法都不對 2．一根豎直懸掛的繩子所能承受的最大拉力為T，有一個體重為G的運動員要沿這根繩子從高處豎直滑下。若G＞T，要使下滑時繩子不斷，則運動員應該（ ） A．以較大的加速度加速下滑 B．以較大的速度勻速下滑 C．以較小的速度勻速下滑 D．以較小的加速度減速下滑 8．用手托著30N的物體以g/2的加速度沿豎直方向向上做勻加速運動，物體對手的壓力是（ ） A．20N B．30N C．45N D．60N 9．某航天器由近地軌道返回地面，其運動過程為先加速，后速度逐漸變小，最后勻速降落。在這一過程中航夭器的運行加速度均小于地面的重力加速度g，且忽略由于高度引起的重力加速度的變化，那么機艙對質(zhì)量為m的物體的支持力（ ） A．先小于mg，后大于mg，最后等于mg B．先大于mg，后小于mg，最后等于mg C．總是小于mg D．總是大于mg 10．質(zhì)量為2kg的物體通過彈簧秤掛在升降機的頂板上，升降機在豎直方向勻加速運動時，彈簧秤的示數(shù)為16N，當升降機的速度為3 m/s時開始計 時，經(jīng)過1 s，升降機的位移可能是（ ） A．2m B．3m C．4m D．8m 圖4-89 11．如圖4-89所示，在臺秤的托盤上有一個支架，支架上掛著一個電磁鐵A，電磁鐵的正下方有一鐵塊B。電磁鐵不通電時，臺秤示數(shù)為G;當接通電路，在鐵塊被吸起的過程中，臺秤的示數(shù)將（ ） A．不變 B．變大 C．變小 D．忽大忽小 12．把木箱放在沿豎直方向運動的電梯地板上，則地板所受壓力最大的情況是（ ） A．電梯以a=1.5的加速度勻加速上升 B．電梯以a＝2.0的加速度勻加速上升 C．電梯以a=1.8的加速度勻減速下降 D．電梯以v=1.8的速度勻速上升 13．某航空公司的一架客機，在正常航線上做水平飛行時，由于突然受到強大的垂直氣流的作用，使飛機在l0 s內(nèi)高度下降1700 m，造成眾多乘客和機組人員的傷害事故；如果只研究飛機在豎直方向上的運動，且假定這一運動是勻變速直線運動，試計算：（g取l0） （1） 飛機在豎直方向上的加速度多大？方向怎樣？ （2） 乘客所系安全帶必須提供相當于乘客體重多少倍的豎直拉力，才能使乘客不脫離座椅？ （3） 未系安全帶的乘客，相對于機艙將向什么方向運動？最可能受到傷害的是人體的什么部位？（注：飛機上乘客所系的安全帶是固定連接在飛機座椅和乘客腰部的較寬的帶子，它使乘客與飛機座椅連為一體） 14．如圖4-90所示，是電梯在豎直方向上升的v－t圖線，若電梯的質(zhì)量為100 kg，則承受電梯的鋼繩受到的拉力在0一2s之間、2一6s之間、6一9s之間分別為多大？(g取l 0） 圖4-90 參考答案： 第六節(jié) 超重和失重 1、失重，完全失重，存在，方向，方向向上 2、mg, mg+ma, mg—ma 3、0—2s，26，6—9s，16 4、B 5、B 6、B 7、A 8、C 9、A 10、C 11、B 12、B 13、(1) 豎直向下 (2)2.4倍 (3)豎直向上做勻加速直線運動，頭部 14、1300N, 1000N, 800N