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文檔簡介

1、欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律6超重與失重超重與失重欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律目標導航目標導航學習目標:學習目標:1.通過實驗認識超重和失重現象通過實驗認識超重和失重現象 2.知道超重和失重的概念及其產生條件知道超重和失重的概念及其產生條件欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律重點難點:重點難點:1.超重和失重概念的理解超重和失重概念的理解2.超重與失重現象的分析與判斷超重與失重現象的分析與判斷欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律新知初探自學導引新知初探自學導引一、乘電梯時的發現一、乘電梯時的發現1實驗過程實驗過程(

2、如圖如圖361所示所示)(1)當彈簧測力計拉著重物在豎直方向靜止時,當彈簧測力計拉著重物在豎直方向靜止時,測力計示數測力計示數_物體的重力物體的重力等于等于欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律圖圖361欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律(2)彈簧測力計拉著物體豎直向上加速運動時,彈簧測力計拉著物體豎直向上加速運動時,測力計示數測力計示數_物體的重力;豎直向上減物體的重力;豎直向上減速運動時,測力計示數速運動時,測力計示數_物體的重力物體的重力(3)彈簧測力計拉著重物豎直向下加速時,測力彈簧測力計拉著重物豎直向下加速時,測力計示數計示數_物體的重力;豎直向下減速

3、時物體的重力;豎直向下減速時,測力計示數,測力計示數_物體的重力物體的重力大于大于小于小于小于小于大于大于欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律(3)彈簧測力計拉著重物豎直向下加速時,測力計彈簧測力計拉著重物豎直向下加速時,測力計示數示數_物體的重力;豎直向下減速時,測力物體的重力;豎直向下減速時,測力計示數計示數_物體的重力物體的重力2實驗分析實驗分析彈簧測力計的示數決定于它受到的彈簧測力計的示數決定于它受到的_大小,大小,上述情況表明彈簧測力計受到的上述情況表明彈簧測力計受到的_發生了變化發生了變化,物體的重力并,物體的重力并_變化變化小于小于大于大于拉力拉力拉力拉力沒有沒有

4、欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律二、超重和失重現象二、超重和失重現象1超重超重(1)定義:物體對懸掛物的拉力定義:物體對懸掛物的拉力(或對支持物的或對支持物的壓力壓力)_ 物體所受重力的現象物體所受重力的現象(2)產生條件:物體具有產生條件:物體具有_的加速度的加速度大于大于豎直向上豎直向上欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律2失重失重(1)定義:物體對懸掛物的拉力定義:物體對懸掛物的拉力(或對支持物的或對支持物的壓力壓力)_ 物體所受重力的現象物體所受重力的現象(2)產生條件:物體具有產生條件:物體具有_的加速度的加速度(3)完全失重完全失重定義:物體對懸

5、掛物的拉力定義:物體對懸掛物的拉力(或對支持物的或對支持物的壓力壓力)_ 的現象的現象產生條件:產生條件:a_,方向,方向_小于小于豎直向下豎直向下等于零等于零g豎直向下豎直向下欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律想一想想一想如圖如圖362,電梯在啟動向上、勻速運動和,電梯在啟動向上、勻速運動和制動三個階段,體重計的示數不同,試解釋制動三個階段,體重計的示數不同,試解釋這一現象這一現象圖圖362欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律提示:提示:電梯在啟動、勻速運動和制動三個階段,電梯在啟動、勻速運動和制動三個階段,人分別處于超重、平衡和失重狀態,即人受到的人分別處

6、于超重、平衡和失重狀態,即人受到的支持力分別大于、等于和小于人自身的重力,因支持力分別大于、等于和小于人自身的重力,因此體重計的示數在三個階段不同此體重計的示數在三個階段不同欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律要點一參考系要點一參考系學案導引學案導引1已知物體的受力情況如何求解加速度?已知物體的受力情況如何求解加速度?2對物體受力分析時應注意什么?對物體受力分析時應注意什么?要點探究講練互動要點探究講練互動欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律要點要點1對超重與失重的理解對超重與失重的理解學案導引學案導引1超重時物體重力增加了嗎?失重時物體的超重時物體重力增加了嗎

7、?失重時物體的重力減小了嗎?重力減小了嗎?2超重時物體速度方向一定向上嗎?加速度超重時物體速度方向一定向上嗎?加速度的方向呢?的方向呢?1視重:當物體掛在彈簧測力計下或放在水視重:當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時,彈簧測力計或臺秤的示數稱為平臺秤上時,彈簧測力計或臺秤的示數稱為“視重視重”,大小等于秤所受的拉力或壓力,大小等于秤所受的拉力或壓力欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律2對超、失重的理解對超、失重的理解(1)物體處于超重或失重狀態時,物體對支持物的壓物體處于超重或失重狀態時,物體對支持物的壓力力(或對懸掛物拉力或對懸掛物拉力)的大小與物體的重力大小不相的大小與

8、物體的重力大小不相等,但物體所受的重力并沒有發生變化等,但物體所受的重力并沒有發生變化(2)物體處于失重還是超重狀態,與物體的速度大物體處于失重還是超重狀態,與物體的速度大小、速度方向無關,只決定于物體的加速度方向:小、速度方向無關,只決定于物體的加速度方向:加速度方向向上則超重,加速度方向向下則失重加速度方向向上則超重,加速度方向向下則失重欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律(3)物體不在豎直方向上運動,只要其加速度物體不在豎直方向上運動,只要其加速度在豎直方向上有分量,即在豎直方向上有分量,即ay0,就存在超重、,就存在超重、失重現象當失重現象當ay方向豎直向上時,物體處于

9、超方向豎直向上時,物體處于超重狀態,當重狀態,當ay方向豎直向下時,物體處于失重方向豎直向下時,物體處于失重狀態狀態欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律(4)在完全失重狀態下,平常由重力產生的一在完全失重狀態下,平常由重力產生的一切物理現象都會完全消失,比如物體對桌面切物理現象都會完全消失,比如物體對桌面無壓力,單擺停止擺動,浸在水中的物體不無壓力,單擺停止擺動,浸在水中的物體不受浮力等靠重力才能使用的儀器,也不能受浮力等靠重力才能使用的儀器,也不能再使用,如天平、液體氣壓計等再使用,如天平、液體氣壓計等欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律特別提醒:特別提醒:(

10、1)用彈簧測力計測物體的重力時,用彈簧測力計測物體的重力時,必須保證物體處于靜止或勻速直線運動狀態當必須保證物體處于靜止或勻速直線運動狀態當物體在豎直方向有加速度時,測力計的示數不再物體在豎直方向有加速度時,測力計的示數不再等于物體的重力等于物體的重力(2)超重時物體具有向上的加速度,物體可能向超重時物體具有向上的加速度,物體可能向上加速,也可能向下減速;失重時物體具有向下上加速,也可能向下減速;失重時物體具有向下的加速度,物體可能向下加速也可能向上減速的加速度,物體可能向下加速也可能向上減速欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律 某實驗小組,利用某實驗小組,利用DIS系統觀察超

11、重和系統觀察超重和失重現象,他們在電梯內做實驗,在電梯的地板失重現象,他們在電梯內做實驗,在電梯的地板上放置一個壓力傳感器,在傳感器上放一個重為上放置一個壓力傳感器,在傳感器上放一個重為20 N的物塊,如圖的物塊,如圖363甲所示,實驗中計算甲所示,實驗中計算機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間變化機顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時間變化的關系圖像,如圖乙所示根據圖像分析得出的的關系圖像,如圖乙所示根據圖像分析得出的結論中正確的是結論中正確的是()例例1欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律圖圖363欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律A從時刻從時刻t1到到t

12、2,物塊處于失重狀態,物塊處于失重狀態B從時刻從時刻t3到到t4,物塊處于失重狀態,物塊處于失重狀態C電梯可能開始停在低樓層,先加速向上,電梯可能開始停在低樓層,先加速向上,接著勻速向上,再減速向上,最后停在高樓層接著勻速向上,再減速向上,最后停在高樓層D電梯可能開始停在高樓層,先加速向下,電梯可能開始停在高樓層,先加速向下,接著勻速向下,再減速向下,最后停在低樓層接著勻速向下,再減速向下,最后停在低樓層欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律【思路點撥思路點撥】解決此題需要把握以下三點解決此題需要把握以下三點(1)判斷超、失重現象關鍵是看加速度方向,判斷超、失重現象關鍵是看加速度

13、方向,而不是運動方向而不是運動方向(2)處于超重狀態時,物體可能做向上加速或處于超重狀態時,物體可能做向上加速或向下減速運動向下減速運動(3)處于失重狀態時,物體可能做向下加速或處于失重狀態時,物體可能做向下加速或向上減速運動向上減速運動欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律【精講精析精講精析】從從Ft圖像可以看出,圖像可以看出,0t1,Fmg,電梯可能處于靜止狀態或勻速運動狀態;,電梯可能處于靜止狀態或勻速運動狀態;t1t2,Fmg,電梯具有向上的加速度,物塊處于超重狀態,電梯具有向上的加速度,物塊處于超重狀態,可能加速向上運動或減速向下運動;可能加速向上運動或減速向下運動;t

14、2t3,Fmg,可能靜止或勻速運動;可能靜止或勻速運動;t3t4,Fmg,電梯具有向下的,電梯具有向下的加速度,物塊處于失重狀態,可能加速向下運動或減加速度,物塊處于失重狀態,可能加速向下運動或減速向上運動綜上分析可知,速向上運動綜上分析可知,B、C正確正確【答案答案】BC欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律變式訓練變式訓練1游樂園中,游客乘坐能加速或減速運動的升游樂園中,游客乘坐能加速或減速運動的升降機,可以體會超重與失重的感覺下列描述降機,可以體會超重與失重的感覺下列描述正確的是正確的是()A當升降機加速上升時,游客是處在失重狀態當升降機加速上升時,游客是處在失重狀態B當升

15、降機減速下降時,游客是處在超重狀態當升降機減速下降時,游客是處在超重狀態欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律C當升降機減速上升時,游客是處在失重狀態當升降機減速上升時,游客是處在失重狀態D當升降機加速下降時,游客是處在超重狀態當升降機加速下降時,游客是處在超重狀態解析:選解析:選BC.超重、失重關鍵看加速度的方向,超重、失重關鍵看加速度的方向,加速上升和減速下降時的加速度方向向上,處于加速上升和減速下降時的加速度方向向上,處于超重狀態;加速下降和減速上升時,加速度方向超重狀態;加速下降和減速上升時,加速度方向向下,處于失重狀態,故選向下,處于失重狀態,故選BC.欄目欄目導引導引

16、第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律要點要點2超重、失重問題的計算超重、失重問題的計算學案導引學案導引1怎樣根據物體的受力情況判斷其處于超重怎樣根據物體的受力情況判斷其處于超重或失重狀態?或失重狀態?2怎樣根據超重或失重現象判斷物體的受力怎樣根據超重或失重現象判斷物體的受力情況?情況?欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律1超重、失重的定量計算超重、失重的定量計算設物體質量為設物體質量為m,豎直方向加速度為,豎直方向加速度為a,重力加速,重力加速度為度為g,支持力為,支持力為N.(1)超重:由超重:由Nmgma可得可得Nm(ga),即視重,即視重大于重力,超重大于重力,超重“ma

17、”,加速度,加速度a越大,超重越多越大,超重越多(2)失重:由失重:由mgNma可得可得Nm(ga),即視重,即視重小于重力失重小于重力失重“ma”,加速度,加速度a越大,失重越多越大,失重越多欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律(3)完全失重:由完全失重:由mgNma和和ag聯立解得聯立解得N0,即視重為,即視重為0,失重,失重“mg”2解答超重、失重問題的步驟解答超重、失重問題的步驟(1)明確題意,確定研究對象明確題意,確定研究對象(2)對研究對象受力分析和運動情況的分析對研究對象受力分析和運動情況的分析(3)確定加速度的方向確定加速度的方向(4)根據牛頓第二定律列式求解根

18、據牛頓第二定律列式求解欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律特別提醒:特別提醒:超重、失重問題本質上是牛頓第超重、失重問題本質上是牛頓第二定律的應用,其求解的思路方法與應用牛二定律的應用,其求解的思路方法與應用牛頓第二定律的思路方法相同頓第二定律的思路方法相同欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律例例2欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律【精講精析精講精析】人在不同環境中最大人在不同環境中最大“舉力舉力”是恒定不變的,設此人的最大是恒定不變的,設此人的最大“舉力舉力”為為F.(1)以物體為研究對象,對物體進行受力分析以物體為研究對象,對物體進行受力分

19、析及運動分析,如圖及運動分析,如圖364甲所示,由牛頓第甲所示,由牛頓第二定律得:二定律得:m1gFm1a1,圖圖364欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律故故Fm1(ga1)600 N.當他在地面上舉物體時,設最多可舉起質量為當他在地面上舉物體時,設最多可舉起質量為m0的物體,則有的物體,則有m0gF,故,故m060 kg.(2)此人在某一勻加速運動的升降機中最多能舉此人在某一勻加速運動的升降機中最多能舉起起m240 kg的物體,由于的物體,由于m060 kgm240 kg,此時物體一定處于超重狀態,對物體進行,此時物體一定處于超重狀態,對物體進行受力分析和運動情況分析,如圖

20、乙所示受力分析和運動情況分析,如圖乙所示由牛頓第二定律得:由牛頓第二定律得:Fm2gm2a2,欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律【答案答案】(1)60 kg(2)5 m/s2欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律變式訓練變式訓練2一個質量為一個質量為70 kg的人乘電梯下樓電梯開始的人乘電梯下樓電梯開始以以3 m/s2的加速度勻加速向下運動時,求這時他的加速度勻加速向下運動時,求這時他對電梯地板的壓力快到此人要去的樓層時,對電梯地板的壓力快到此人要去的樓層時,電梯以電梯以3 m/s2的加速度向下勻減速下降,求這時的加速度向下勻減速下降,求這時他對電梯地板的壓力又

21、是多少?他對電梯地板的壓力又是多少?(g10 m/s2)欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律解析:當電梯勻加速向下加速運動時,加速解析:當電梯勻加速向下加速運動時,加速度向下,可得度向下,可得mgFma,即,即F490 N當當電梯向下做勻減速運動時,加速度向上,可電梯向下做勻減速運動時,加速度向上,可得得Fmgma,即,即F910 N.答案:答案:490 N910 N欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律熱點示例創新拓展熱點示例創新拓展超重、失重的實際應用超重、失重的實際應用經典案例經典案例(9分分)一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失一種巨型娛樂器械可以使人體驗

22、超重和失重一個可乘坐十多個人的環形座艙套裝在豎直重一個可乘坐十多個人的環形座艙套裝在豎直柱子上,由升降機送到距地面高幾十米處,然后柱子上,由升降機送到距地面高幾十米處,然后讓座艙自由落下落到一定位置時,制動系統啟讓座艙自由落下落到一定位置時,制動系統啟動,到地面時剛好停下動,到地面時剛好停下欄目欄目導引導引第三章牛頓運動定律第三章牛頓運動定律已知座艙開始下落時的高度為已知座艙開始下落時的高度為76 m,當落到離,當落到離地面地面28 m的位置時開始制動,座艙均勻減速的位置時開始制動,座艙均勻減速若座艙中某人用手托著一個重若座艙中某人用手托著一個重50 N的鉛球,當的鉛球,當座艙下落座艙下落2 s時,人手的感覺如何?當座艙下落時,人手的感覺如何?當座艙下落4 s時,該人需用多大

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