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第五章第5节超重与失重
学习目标思维导图1.通过实验,认识超重和失重现象,理解产生超重、失重现象的条件和实质。(物理观念)2.认识完全失重现象。(物理观念)
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用·随堂检测全达标
基础落实•必备知识全过关
一、超重现象1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)__________物体所受重力的现象。2.产生条件:物体具有__________的加速度。3.运动类型:超重物体做向上的__________运动或向下的__________运动。大于竖直向上加速减速
二、失重现象1.定义:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)__________物体所受重力的现象。2.产生条件:物体具有__________的加速度。3.运动类型:失重物体做向上的__________运动或向下的__________运动。4.完全失重(1)定义:物体对悬挂物的__________(或对支持物的__________)等于零的状态。(2)产生条件:物体竖直向下的加速度等于__________。(3)物体做自由落体运动时,处于__________状态。小于竖直向下减速加速拉力压力重力加速度完全失重
易错辨析判一判(1)物体向上运动时处于超重状态。()(2)物体处于完全失重状态时就不受重力了。()(3)小球沿光滑斜面下滑的过程中处于失重状态。()×解析物体向上运动时,加速度方向可能竖直向下也可能竖直向上,因此可能处于失重状态也可能处于超重状态。×解析物体无论是处于失重状态还是超重状态,物体所受的重力都没有变化。√解析小球沿光滑斜面下滑过程中在竖直方向上有向下的加速度,处于失重状态。
合格考试练一练关于超重和失重,下列说法正确的是()A.物体处于超重状态时,其重力增大了B.物体处于失重状态时,其重力减小了C.物体处于完全失重时,其重力为零D.不论物体超重、失重,还是完全失重,物体所受的重力都是不变的D解析当物体有竖直向上的加速度时,对悬挂物的拉力或支持物的压力大于重力,处于超重状态;当物体有竖直向下的加速度时,对悬挂物的拉力或支持物的压力小于重力,处于失重状态;当重力完全用来产生加速度时处于完全失重状态,物体受到的重力是不变的,D选项正确。
重难探究•能力素养全提升
探究一对超重和失重现象的理解【情境探究】用手提住弹簧测力计,做如下动作:(1)用弹簧测力计测物体重力时,突然向上加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(2)用弹簧测力计测物体重力时,突然向下加速,观察弹簧测力计的示数如何变化?(3)若将弹簧测力计和物体一起释放,观察弹簧测力计的示数如何变化?
要点提示(1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。
【知识归纳】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
3.对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小。(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向。(3)在完全失重状态下,平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失,比如物体对桌面无压力,单摆停止摆动,浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器,也不能再使用,如天平、液体气压计等。
【应用体验】典例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(示数为力的大小)的示数是多少?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。点拨
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=N-G=0,所以人受到的支持力N=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N-G=ma,N=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-N=ma,N=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
规律方法判断超重、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。
针对训练关于超重与失重,下列说法正确的是()A.物体随电梯上升时,物体总是处于超重状态B.物体随电梯下降时,物体可能处于超重状态C.在超重现象中,物体的重力增大D.在完全失重时,物体的重力减小为零B解析物体随电梯加速上升时,加速度方向向上,物体超重;物体随电梯减速上升时,加速度方向向下,物体失重,故A错误。物体随电梯加速下降时,加速度方向向下,物体失重;物体随电梯减速下降时,加速度方向向上,物体超重,故B正确。超重、失重状态时物体所受重力都不变,故C、D错误。
探究二超重、失重与图像的综合问题【情境探究】质量m=40kg的小明同学站在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,他记录了0到6s内体重计示数F的变化情况如图所示。根据记录,你能分析出电梯的运动情况吗?
要点提示0~2s内,体重计示数F>G,人所受合力方向向上,根据牛顿第二定律可知,电梯的加速度方向向上,电梯向上做加速运动;2~5s内,体重计示数F=G,人所受合力为0,电梯向上做匀速运动;5~6s内,体重计示数F
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