獅子和鹿教案

高考物理超重和失重001。

牛頓第三定律、超重和失重
◎知識(shí)梳理
1.牛頓第三定律
(1).作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力不一定；
(2)．作用力和反作用力作用在兩個(gè)物體上，而一對平衡力作用在一個(gè)物體上
(3)．作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失；而對于一對平衡力，其中一個(gè)力變化不一定引起另外一個(gè)力變化
兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，公式可寫為。
作用力與反作用力的二力平衡的區(qū)別
內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡
受力物體作用在兩個(gè)相互作用的物體上作用在同一物體上
依賴關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)消失相互依存，不可單獨(dú)存在無依賴關(guān)系，撤除一個(gè)、另一個(gè)可依然存在，只是不再平衡
疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力運(yùn)動(dòng)效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零；形變效果不能抵消
力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以不是同性質(zhì)的力
2.超重和失重
超重現(xiàn)象是指：NG或TG；加速度a向上；
失重現(xiàn)象是指：GN或GT；加速度a向下；
完全失重是指：T=0或N=0；加速度a向下；大小a=g
3.力學(xué)基本單位制：（在國際制單位中）
基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成單位制.
a：長度的單位——米；b：時(shí)間的單位——秒；c：質(zhì)量的單位——千克
4.牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適應(yīng)于宏觀低速，且只適應(yīng)于慣性參照系。
◎例題評析
【例15】彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，彈簧拉著物體在下列各種情況下，彈簧的示數(shù)：(g=10m/s2)
（1）、彈簧秤以5m/s的速度勻速上升或下降時(shí)，示數(shù)為。
（2）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，示數(shù)為。
（3）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻加速下降時(shí)，示數(shù)為。
（4）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速上升時(shí)，示數(shù)為。
（5）、彈簧秤以5m/s2的加速度勻減速下降時(shí)，示數(shù)為。
【分析與解答】(1)10N(2)15N(3)5N(4)5N(5)15N
【例16】如圖所示，浸在液體中的小球固定在輕彈簧的一端，彈簧另一端固定在容器底部，已知小球密度ρ，液體密度為ρ1(ρρ1)，體積為V，彈簧勁度系數(shù)為K，求下列兩種情況下彈簧的形變量：(1)整個(gè)系統(tǒng)勻速上升；(2)整個(gè)系統(tǒng)自由下落。
【分析與解答】：（1）小球受力為：重力，彈簧彈力，液體浮力，設(shè)小球體積為V，彈簧形變量為，整個(gè)系統(tǒng)勻速上升，小球受力平衡，則：

(2)在整個(gè)系統(tǒng)自由下落時(shí)，在地面的觀察者看來，小球自由下落，由于物體處于完全失重狀態(tài)，浮力消失，f=0，因此F也為零，即。
【例17】電梯地板上有一個(gè)質(zhì)量為200kg的物體，它對地板的壓力隨時(shí)間變化的圖象如圖所示.則電梯從靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，在7s內(nèi)上升的高度為多少？

【分析與解答】：以物體為研究對象，在運(yùn)動(dòng)過程中只可能受到兩個(gè)力的作用：重力mg=2000N，地板支持力F.在0～2s內(nèi)，F(xiàn)＞mg，電梯加速上升，2～5s內(nèi)，F(xiàn)=mg，電梯勻速上升，5～7s內(nèi)，F(xiàn)＜mg，電梯減速上升.
若以向上的方向?yàn)檎较颍缮厦娴姆治隹芍?～2s內(nèi)電梯的加速度和上升高度分別為
a1==m/s2=5m/s2
電梯在t=2s時(shí)的速度為
v=a1t1=5×2m/s=10m/s，
因此，在2～5s內(nèi)電梯勻速上升的高度為
h2=vt2=10×3m=30m.
電梯在5～7s內(nèi)的加速度為
a2==m/s2=－5m/s2
即電梯勻減速上升，在5～7s內(nèi)上升的高度為
h3=vt3+a2t32
=10×2m－×5×22m=10m
所以，電梯在7s內(nèi)上升的總高度為
h=h1+h2+h3=（10+30+10）m=50m.
答案：50m

◎能力訓(xùn)練5
1．某同學(xué)要在升降機(jī)內(nèi)用天平來稱量質(zhì)量，下列哪些情況可以實(shí)現(xiàn)?
A．升降機(jī)勻速下降
B．升降機(jī)減速下降
C．升降機(jī)做自由落體運(yùn)動(dòng)
D．升降機(jī)減速上升，但加速度數(shù)值小于重力加速度
2．如圖所示，一根細(xì)線一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木塊浸沒在水中，整個(gè)裝置在臺(tái)秤上，現(xiàn)將細(xì)線割斷，在木球上浮的過程中不計(jì)水的阻力，則臺(tái)秤上的示數(shù)：
A．增大B．減小C．不變D．無法確定

3．如圖，在傾角為θ的斜面上，放置質(zhì)量為2m和m兩木塊，中間連一尚未發(fā)生形變的輕彈簧，兩木塊同時(shí)由靜止釋放，在斜面光滑和不光滑兩種情況下，彈簧(兩木塊與斜面的摩擦因數(shù)相同)
A．均被壓縮B．均被拉長C．前者保持原長，后者被壓縮D．均保持原長

4.某人在地面上最多能舉起60kg的重物，當(dāng)此人站在以5m/s2的加速度加速上升的升降機(jī)中，最多能舉起多少千克的重物?（g取10m/s2）
5.一種能獲得強(qiáng)烈失重、超重感覺的巨型娛樂設(shè)施中，用電梯把乘有10多人的座艙送到大約二十幾層樓高的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停下.已知座艙開始下落時(shí)的高度為76m，當(dāng)落到離地面28m時(shí)開始制動(dòng).若某人手托著質(zhì)量為5kg的鉛球進(jìn)行這個(gè)游戲，問：
（1）當(dāng)座艙落到離地高度40m左右的位置時(shí)，托著鉛球的手感覺如何？
（2）當(dāng)座艙落到離地高度15m左右的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住鉛球？（g取10m/s2）
●模擬測試
一、選擇題
1.牛頓是物理學(xué)史上最偉大的科學(xué)家，他的一生對物理學(xué)產(chǎn)生了巨大的貢獻(xiàn)，但他還是虛心地說“我之所以比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募缟稀！迸ｎD所說的巨人是指
（A）亞里士多德；（B）伽利略；（C）笛卡爾；（D）法拉第。
2.意大利的物理學(xué)家伽利略提出“著名的斜面試驗(yàn)”，逐漸增大斜面傾角并由此推理得出的結(jié)論是
A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)．B．無論物體是否運(yùn)動(dòng)，都具有慣性．
C．力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因．D．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因．
3.在人類登上月球之前，科學(xué)家曾經(jīng)擔(dān)心人類踏上月球表面的時(shí)候，會(huì)使月面上的灰塵揚(yáng)起來淹沒宇航員，塵土長時(shí)間內(nèi)不會(huì)沉下來，科學(xué)家的擔(dān)心是因?yàn)榭紤]到
A.月球上的重力加速度較小.B.月球上沒有水.
C.月球上沒有空氣.D.月球上的溫差太大.
4.如圖所示，小車內(nèi)有一個(gè)光滑的斜面，當(dāng)小車在水平軌道上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，小物塊A恰好能與斜面保持相對靜止．在小車運(yùn)動(dòng)過程中的某時(shí)刻，突然使小車停止，則物體A的運(yùn)動(dòng)可能
（A）沿斜面加速下滑
（B）沿斜面減速上滑
（C）仍與斜面保持相對靜止
（D）離開斜面做平拋運(yùn)動(dòng)
5.如圖所示，ab、cd是豎直平面內(nèi)兩根固定的細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，圓周半徑為R，b點(diǎn)為圓周的最低點(diǎn)，c點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)?，F(xiàn)有兩個(gè)小滑環(huán)A、B分別從a、c處由靜止釋放，滑環(huán)A經(jīng)時(shí)間t1從a點(diǎn)到達(dá)b點(diǎn)，滑環(huán)B經(jīng)時(shí)間t2從c點(diǎn)到達(dá)d點(diǎn)；另有一小球C從b點(diǎn)以初速度v0＝4gR沿bc連線豎直上拋，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)間為t3，不計(jì)一切阻力與摩擦，且A、B、C都可視為質(zhì)點(diǎn)，則t1、t2、t3的大小關(guān)系為
（A）t1＝t2＝t3
（B）t1＝t2＞t3
（C）t2＞t1＞t3
（D）A、B、C三物體的質(zhì)量未知，因此無法比較
6.如圖所示，在空雪碧瓶底四周鉆幾個(gè)小孔，盛滿水后，讓盛滿水的雪碧瓶自由下落，則下落過程中不可能出現(xiàn)的圖是
7.豎直向上射出的子彈，達(dá)到最高點(diǎn)后又返回原處，假設(shè)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，子彈受到的阻力與速度的大小成正比，則整個(gè)過程中，加速度大小的變化是
A．始終變大B．始終變小
C．先變大后變小D．先變小后變大
8．質(zhì)量為m1和m2的兩個(gè)物體，由靜止開始從同一高度下落，運(yùn)動(dòng)中所受阻力分別為f1和f2，如果物體m1先落在地面，那是因?yàn)椤?br> A.m1m2B.f1f2
C.D.
9．如圖所示，物體靜止于光滑水平面M上，力F作用于物體O點(diǎn)，現(xiàn)要使物體沿著OO‘方向做勻加速運(yùn)動(dòng)（F和OO’都在M平面內(nèi)），那么必須同時(shí)再加一個(gè)力F1，這個(gè)力的最小值為…………………………………………………………………………
A.
B.
C.

D.

10.一質(zhì)點(diǎn)由靜止開始，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，最后做末速度為零的勻減速運(yùn)動(dòng)，三個(gè)過程所經(jīng)歷的時(shí)間之比為3：4：1，全過程中的最大速度為v.則全過程的平均速度為
A.V/3B.V/4C.3V/4D.4V/5

二．填空題
11.一電梯啟動(dòng)時(shí)勻加速上升，加速度為2m/s2，制動(dòng)時(shí)勻減速上升，加速度為-1m/s2，上升高度為52米。則當(dāng)上升的最大速度為6m/s時(shí)，電梯升到樓頂?shù)淖疃虝r(shí)間是s。如果電梯先加速上升，最后減速上升，全程共用時(shí)間為16s，則上升的最大速度是m/s。
12.放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。取重力加速度g＝10m/s2。由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m=kg和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)
μ=。
13.纜車沿著坡度為300的山坡以加速度a上行。在纜車中放一個(gè)與山坡表面平行的斜面，
斜面上放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊，小物塊相對斜面靜止，如圖。小物塊受到的摩擦力大小為_____________，方向___________________。（設(shè)纜車保持豎直狀態(tài)運(yùn)行）

三．計(jì)算題
14（12分）．如圖，傾角θ＝370的光滑斜面底端有一擋板，斜面上有質(zhì)量分別為mA=1kg、mB=2kg的兩物塊A、B，用勁度系數(shù)為K＝200N/m的輕彈簧相連，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一沿斜面向上的恒力F拉動(dòng)物塊A，經(jīng)時(shí)間t=0.2s使B恰離開擋板，此時(shí)A的加速度大小為aA=1m/s2.(取sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2)求：
（1）從開始到B剛離開擋板時(shí)A移動(dòng)的位移？
（2）作用在物體A上拉力F的大小？

15．如圖所示，木塊重60N，放在傾角θ=37°的斜面上，用F=10N的水平力推木塊，木塊恰能沿斜面勻速下滑，求：

(1)木塊與斜面間的摩擦力大?。?br> (2)木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù).
(sin37°=0.6，cos37°=0.8)
16.(12分)A、B兩個(gè)物體用細(xì)繩相連在一起,用豎直向上的拉力F將它們向上提起,如圖所示.細(xì)繩能承受的最大拉力為100N,兩個(gè)物體的質(zhì)量都為5kg,要使繩子在提起兩物體的過程中繩不被拉斷,求拉力F的范圍.(g取10m/s)
17.噴氣式飛機(jī)在高空飛行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴出高速氣體，使飛機(jī)受到一向前的推力。飛機(jī)在某一高度飛行時(shí)，豎直方向合力為零，飛機(jī)在豎直方向除受重力外還受向上的升力，飛機(jī)所受向上的升力是由機(jī)翼上下表面的壓力差產(chǎn)生的，飛機(jī)的機(jī)翼后部裝有襟翼，調(diào)整襟翼的角度，可改變升力的大小。飛機(jī)飛行時(shí)還受空氣阻力，實(shí)驗(yàn)證實(shí)飛機(jī)所受空氣阻力與速度平方成正比，即f=Kv2，K為空氣阻力系數(shù)，空氣阻力系數(shù)與飛機(jī)的形狀、大小、襟翼的角度等因素有關(guān)，當(dāng)飛機(jī)載重增大時(shí)，所需升力也增大，調(diào)整襟翼的角度可增大升力，這時(shí)空氣阻力系數(shù)也將增大。
有一總質(zhì)量為M的噴氣式客機(jī)在上海機(jī)場升空到某一高度后水平飛向北京，升空到這一高度時(shí)客機(jī)的速度為V1，加速度為a1。經(jīng)一段時(shí)間速度變?yōu)閂2，此時(shí)的加速度為a2，再經(jīng)一段時(shí)間速度變?yōu)閂3，此時(shí)客機(jī)所受合力為零。客機(jī)加速過程中推力不變，由于客機(jī)加速過程時(shí)間較短，客機(jī)耗油量忽略不計(jì)，空氣阻力系數(shù)恒為K，求：
(1)機(jī)翼上下表面的有效面積均為S，加速過程中機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)差△P為多少？
(2)a1與a2的比值為多少?
(3)客機(jī)速度達(dá)V3后以這一速度勻速飛往北京，勻速飛行時(shí)客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為P，經(jīng)時(shí)間t客機(jī)飛至北京上空時(shí)(高度未變)，機(jī)翼上下表面的壓強(qiáng)差減小為△P′?？蜋C(jī)飛至北京上空時(shí)空氣阻力系數(shù)變大、變小、還是不變？簡要說明理由?？蜋C(jī)從上海勻速飛至北京上空的過程中客機(jī)的耗油量為多少？克服阻力所做的功為多少？
18．如圖所示，質(zhì)量分別為＝1kg和＝2kg的A、B兩物塊并排放在光滑水平面上，若對A、B分別施加大小隨時(shí)間變化的水平外力和，若＝（9-2t）N，＝（3＋2t）N，則：

（1）經(jīng)多長時(shí)間兩物塊開始分離?
（2）在同一坐標(biāo)中畫出兩物塊的加速度和隨時(shí)間變化的圖像?
（3）速度的定義為v＝/st，“v-t”圖像下的“面積”在數(shù)值上等于位移s；加速度的定義為a＝v/t，則“a-t”圖像下的“面積”在數(shù)值上應(yīng)等于什么?

（4）由加速度和隨時(shí)間變化圖像可求得A、B兩物塊分離后2s其相對速度為多大?

延伸閱讀

超重和失重學(xué)案

4.6超重和失重學(xué)案（粵教版必修1）
1．力的合成和分解的兩種重要方法是：_________________、____________________.
2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：vt＝______________，s＝________________________，v2t－v20＝2asv＝________________＝.
3．自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：vt＝______，s＝________________，v2t＝2gs
4．牛頓第二定律：F＝ma，特點(diǎn)是：______性、矢量性、同向性．
5．(1)視重：重力是地球?qū)ξ矬w的吸引作用，當(dāng)物體掛在豎直方向放置的彈簧秤下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧秤或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“______”，大小等于測力計(jì)所受拉力或臺(tái)秤所受的壓力．視重實(shí)際上反映的是“彈力”，只有在平衡狀態(tài)時(shí)，這個(gè)“彈力”即______與物體的______才有相等的關(guān)系．
(2)超重現(xiàn)象：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對________________(或?qū)覓煳锏睦?大于______________的情況，即______大于______時(shí)，稱為超重現(xiàn)象．
(3)失重現(xiàn)象：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對__________________(或?qū)覓煳锏睦?小于______________的情況，即______小于______時(shí)，稱為失重現(xiàn)象．
(4)完全失重：當(dāng)物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?________的狀態(tài)，即視重________時(shí)，稱為完全失重狀態(tài)．
6．產(chǎn)生超重或失重現(xiàn)象的條件
(1)物體具有________________時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象．
(2)物體具有________________時(shí)產(chǎn)生失重現(xiàn)象．
(3)物體具有__________________時(shí)，物體出現(xiàn)完全失重狀態(tài).
超重和失重
[問題情境]
小星家住十八樓，每天上學(xué)放學(xué)均要乘垂直升降電梯上下樓．上學(xué)時(shí)，在電梯里，開始他總覺得有種“飄飄然”的感覺，背的書包也感覺變“輕”了．快到底樓時(shí)，他總覺得自己有種“腳踏實(shí)地”的感覺，背的書包也似乎變“重”了．這是什么原因呢？

[要點(diǎn)提煉]
1．視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于測力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力．
2．超重、失重的分析
特征

狀態(tài)加速
度a視重(F)
與重力
(mg)關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力示
意圖
平衡a＝0F＝mg靜止或____________

超重向上F＝m(g＋
a)mg向上________或向下______運(yùn)動(dòng)

失重向下F＝m(g－
a)mg向下________或向上________運(yùn)動(dòng)

完全
失重a＝gF＝0自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、正常運(yùn)行的衛(wèi)星

[問題延伸]
超重和失重是常見的現(xiàn)象，那么當(dāng)物體發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力真的增加或減少了嗎？超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么？你是怎樣理解的？
例1彈簧上掛一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？(取g＝10m/s2)
(1)以v＝5m/s的速度勻速下降；
(2)以a＝5m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以a＝5m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直減速上升．

變式訓(xùn)練1一個(gè)人站在磅秤上，在他蹲下的過程中，磅秤的示數(shù)將()
A．先小于體重，后大于體重，最后等于體重
B．先大于體重，后小于體重，最后等于體重
C．先小于體重，后等于體重
D．先大于體重，后等于體重
例2北京歡樂谷游樂場天地雙雄是目前亞洲唯一的雙塔太空梭．它是能體驗(yàn)強(qiáng)烈失重、超重感覺的娛樂設(shè)施，先把乘有十多人的座艙，送到76m高的地方，讓座艙自由落下，當(dāng)落到離地面28m時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)開始啟動(dòng)，座艙勻減速運(yùn)動(dòng)到地面時(shí)剛好停止．若某游客手中托著質(zhì)量為1kg的飲料瓶進(jìn)行這個(gè)游戲，g取9.8m/s2，問：
(1)當(dāng)座艙落到離地面高度為40m的位置時(shí)，飲料瓶對手的作用力多大？
(2)當(dāng)座艙落到離地面高度為15m的位置時(shí)，手要用多大的力才能托住飲料瓶？

圖1
變式訓(xùn)練2如圖1所示，電梯的頂部掛有一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是()
A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2
【即學(xué)即練】
1．下列說法中正確的是()
A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)
B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)
C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)
D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)
圖2
2．如圖2所示，斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體沿斜面下滑時(shí)有()
A．勻速下滑時(shí)，M對地面壓力等于(M＋m)g
B．加速下滑時(shí)，M對地面壓力小于(M＋m)g
C．減速下滑時(shí)，M對地面壓力小于(M＋m)g
D．無論如何下滑，M對地面壓力始終等于(M＋m)g
圖3
3．直升機(jī)懸停在空中向地面投放裝有救災(zāi)物資的箱子，如圖3所示．設(shè)投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運(yùn)動(dòng)過程中箱子始終保持圖示姿態(tài)．在箱子下落過程中，下列說法正確的是()
A．箱內(nèi)物體對箱子底部始終沒有壓力
B．箱子剛從飛機(jī)上投下時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力最大
C．箱子接近地面時(shí)，箱內(nèi)物體受到的支持力比剛投下時(shí)大
D．若下落距離足夠長，箱內(nèi)物體有可能不受底部支持力而“飄起來”
圖4
4．升降機(jī)地板上放一個(gè)彈簧式臺(tái)秤，秤盤上的物體質(zhì)量為20kg.如圖4所示．
(1)當(dāng)升降機(jī)以4m/s的速度勻速上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？
(2)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度勻加速豎直上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？
(3)當(dāng)升降機(jī)以1m/s2的加速度勻減速上升時(shí)，臺(tái)秤的讀數(shù)是多少？

參考答案
課前自主學(xué)習(xí)
1．平行四邊形定則(或三角形定則)力的正交分解法
2．v0＋atv0t＋12at212(v0＋vt)
3．gt12gt24.瞬時(shí)
5．(1)視重視重重力(2)支持物的壓力物體所受重力視重重力(3)支持物的壓力物體所受重力
視重重力(4)等于零等于零
6．(1)向上的加速度(2)向下的加速度(3)向下的加速度a＝g
核心知識(shí)探究
[問題情境]
每個(gè)人在乘電梯時(shí)都會(huì)有這種感覺，這就是我們常說的超重、失重現(xiàn)象．只要你留心觀察，在我們的日常生活中就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多超重、失重現(xiàn)象．
[要點(diǎn)提煉]
2．勻速直線運(yùn)動(dòng)加速減速加速減速
[問題延伸](1)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體所受的重力始終不變，只是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化，看起來物重好像有所增大或減小，這是超重和失重的實(shí)質(zhì)．
(2)發(fā)生超重或失重的現(xiàn)象與物體的速度方向無關(guān)，只取決于物體加速度的方向．
(3)物體具有向上的加速度，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以是加速向上，也可以是減速下降，這時(shí)物體對支持物的壓力將大于物體的重力，物體處于超重狀態(tài)，超出的部分為ma；物體減速上升或加速下降時(shí)，具有向下的加速度，物體對支持物的壓力將小于物體的重力，這時(shí)物體處于失重狀態(tài)．
解題方法探究
例1(1)10N(2)15N(3)5N(4)0N
解析對物體受力分析，如圖所示．
(1)勻速下降時(shí)，由平衡條件得F＝mg＝10N.
(2)取向上為正方向，由牛頓第二定律，知F－mg＝ma，F(xiàn)＝m(g＋a)＝15N.
(3)取向下方向?yàn)檎较颍膳ｎD第二定律，知mg－F＝ma，F(xiàn)＝m(g－a)＝5N.
(4)取向下方向?yàn)檎较?，由牛頓第二定律，知mg－F＝mg，F(xiàn)＝0N
處于完全失重狀態(tài)．
變式訓(xùn)練1A[人蹲下的過程經(jīng)歷了加速向下，減速向下和靜止這三個(gè)過程．
在加速向下時(shí)，人獲得向下的加速度a，由牛頓第二定律得：
mg－FN＝ma
FN＝m(g－a)mg
由此可知彈力FN將小于重力mg.
在向下減速時(shí)，人獲得向上的加速度a，由牛頓第二定律得：
FN－mg＝ma
FN＝m(g＋a)mg
彈力FN將大于mg.
當(dāng)人靜止時(shí)，F(xiàn)N＝mg.]
例2(1)0(2)41.16N
解析(1)在離地面高于28m時(shí)，座艙做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，因?yàn)?0m28m所以飲料瓶對手沒有作用力，由牛頓第三定律可知，手對飲料瓶也沒有作用力．
(2)設(shè)手對飲料瓶的作用力為F，座艙自由下落高度為h1后的速度為v，制動(dòng)時(shí)的加速度為a，制動(dòng)高度為h2，由v2t－v20＝2as得，v2t＝2gh1，v2t＝2ah2
聯(lián)立解得，a＝h1h2g
對飲料瓶根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律F－mg＝ma得，F(xiàn)＝mg(h1h2＋1)＝mgh1＋h2h2
代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)＝41.16N.
變式訓(xùn)練2BC[由電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可知重物的重力為10N，質(zhì)量為1kg；當(dāng)彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，則重物受到的合力為2N，方向豎直向下，由牛頓第二定律得物體產(chǎn)生向下的加速度，大小為2m/s2，因沒有明確電梯的運(yùn)動(dòng)方向，故電梯可能向下加速，也可能向上減速．]
即學(xué)即練
1．B[當(dāng)加速度方向豎直向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)加速度方向豎直向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下降的過程中加速度方向均豎直向下，且a＝g，為完全失重狀態(tài)，所以B正確．而A、C、D中運(yùn)動(dòng)員均為平衡狀態(tài)，F(xiàn)＝mg，既不超重也不失重．]
2．AB[對M和m組成的系統(tǒng)，當(dāng)m勻速下滑時(shí)，系統(tǒng)在豎直方向上沒有加速度，所以不失重也不超重，對地面的壓力等于系統(tǒng)的重力；當(dāng)m加速下滑時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)在豎直方向上有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，對地面的壓力小于系統(tǒng)的重力．當(dāng)m減速下滑時(shí)，系統(tǒng)在豎直方向上具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，對地面的壓力大于系統(tǒng)的重力．]
3．C[對于箱子和箱內(nèi)物體組成的整體，a＝M＋mg－fM＋m，隨著下落速度的增大，空氣阻力f增大，加速度a減小直至箱子做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)a＝0.對箱內(nèi)物體，mg－FN＝ma，所以FN＝m(g－a)將逐漸增大，故C正確，A、B、D錯(cuò)．]
4．(1)200N(2)220N(3)180N
解析選取物體為研究對象，它受兩個(gè)力，重力mg和支持力FN，F(xiàn)N的大小即為臺(tái)秤的讀數(shù)．
(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，a＝0
所以FN－mg＝0，F(xiàn)N＝mg＝200N.
(2)當(dāng)升降機(jī)勻加速上升時(shí)，a方向向上，由牛頓第二定律得FN－mg＝ma，F(xiàn)N＝m(g＋a)＝220N.
(3)當(dāng)升降機(jī)勻減速上升時(shí)，a方向向下，由牛頓第二定律得mg－FN＝ma，F(xiàn)N＝m(g－a)＝180N.

高一物理教案：《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非常活躍，幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。那么，你知道高中教案要怎么寫呢？下面是小編幫大家編輯的《高一物理教案：《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)》，相信能對大家有所幫助。

高一物理教案：《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)目標(biāo)：

(1)知道什么是超重和失重.

(2)知道產(chǎn)生超重和失重的條件.

2、能力目標(biāo)：觀察能力、對知識(shí)的遷移能力

3、情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開闊視野.

教學(xué)建議

教材分析

本節(jié)通過對運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)中測力計(jì)的示數(shù)變化，討論了什么是超重現(xiàn)象、失重現(xiàn)象以及完全失重現(xiàn)象，并指出了它們的產(chǎn)生條件.

教法分析

1、通過實(shí)例讓學(xué)生分清“實(shí)重”和“視重”.從而建立超重和失重的概念.同時(shí)認(rèn)識(shí)到物體的重力大小是不會(huì)隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化的.

2、依據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系明確給出超重和失重的產(chǎn)生條件.

3、借助實(shí)驗(yàn)和課件建立感性認(rèn)識(shí)，輔助理解;與實(shí)際生活緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：超重和失重的概念及產(chǎn)生條件.

教學(xué)難點(diǎn)：視重和實(shí)重的區(qū)別.

示例：

(一)什么是超重和失重

視頻：臺(tái)秤稱物體視重.

問題：1、物體的實(shí)際重力變化了沒有?2、臺(tái)秤的視數(shù)變化了沒有?怎樣變的?3、物體的重力和臺(tái)秤的視數(shù)反映的力從性質(zhì)上說有什么不同?

通過學(xué)生的觀察和討論引出(分析時(shí)要建立如課本所示的模型)：

實(shí)重：即物體的實(shí)際重力，它不隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化的.

視重：指物體對支持物的壓力或懸掛它的物體的拉力，它隨物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而變化.

超重：視重大于實(shí)重的現(xiàn)象.

失重：視重小于實(shí)重的現(xiàn)象.

完全失重：視重等于零的現(xiàn)象.

(二)超重和失重的產(chǎn)生條件

分析典型例題1，總結(jié)出物體超重還是失重僅與其運(yùn)動(dòng)的加速度方向有關(guān)，而與其運(yùn)動(dòng)方向無關(guān).

超重產(chǎn)生條件：物體存在豎直向上的加速度.設(shè)物體向上的加速度為 ，則該物體的視重大小為 .

失重產(chǎn)生條件：物體存在豎直向下的加速度.設(shè)物體向下的加速度為 ，則該物體的視重大小為 .當(dāng) 時(shí)， =0，出現(xiàn)完全失重現(xiàn)象.

當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)加速度 =0時(shí)，視重等于實(shí)重，即物體對水平面的壓力或懸繩對物體的拉力大小等于物體的重力.

為了加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，提供課件：完全失重現(xiàn)象.(也可作該實(shí)驗(yàn))

探究活動(dòng)

題目：做一個(gè)關(guān)于失重或超重的實(shí)驗(yàn)裝置(或設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn))

(提示：用火柴盒和發(fā)光二極管演示完全失重現(xiàn)象)

組織：自愿結(jié)組.

方式：展示、比賽，評出優(yōu)勝獎(jiǎng).

評價(jià)：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣.

高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析

高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析

專題輔導(dǎo)：高一物理《超重和失重》知識(shí)點(diǎn)解析
【例1】豎直升降的電梯內(nèi)的天花板上懸掛著一根彈簧秤，如圖24－1所示，彈簧秤的秤鉤上懸掛一個(gè)質(zhì)量m＝4kg的物體，試分析下列情況下電梯的運(yùn)動(dòng)情況(g取10m/s2)：

(1)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T1＝40N，且保持不變．
(2)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T2＝32N，且保持不變．
(3)當(dāng)彈簧秤的示數(shù)T3＝44N，且保持不變．
解析：選取物體為研究對象，它受到重力mg和豎直向上的拉力T的作用．規(guī)定豎直向上方向?yàn)檎较颍?br> (1)當(dāng)T1＝40N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T1－mg＝ma1，解得這時(shí)

靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
(2)當(dāng)T2＝32N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T2－mg＝ma2，解得這

示物體的加速度方向與所選定的正方向相反，即電梯的加速度方向豎直向下．電梯加速下降或減速上升．
(3)當(dāng)T3＝44N時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有T3－mg＝ma3，解得這時(shí)

的加速度方向與所選的正方向相同，即電梯的加速度方向豎直向上．電梯加速上升或減速下降．
點(diǎn)撥：當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，亦即具有豎直向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，亦即具有豎直向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)．
【例2】舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，而在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中卻只能舉起100kg的重物，求升降機(jī)運(yùn)動(dòng)的加速度．若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降機(jī)中，此運(yùn)動(dòng)員能舉起質(zhì)量多大的重物？(g取10m/s2)
解析：運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起120kg的重物，則運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力F＝m1g＝120×10N＝1200N，
在運(yùn)動(dòng)著的升降機(jī)中只能舉起100kg的重物，可見該重物超重了，升降機(jī)應(yīng)具有向上的加速度

當(dāng)升降機(jī)以2.5m/s2的加速度加速下降時(shí)，重物失重．對于重物，

點(diǎn)撥：題中的一個(gè)隱含條件是：該運(yùn)動(dòng)員能發(fā)揮的向上的最大支撐力(即舉重時(shí)對重物的最大支持力)是一個(gè)恒量，它是由運(yùn)動(dòng)員本身的素質(zhì)決定的，不隨電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變．
【例3】如圖24－2所示，是電梯上升的v～t圖線，若電梯的質(zhì)量為100kg，則承受電梯的鋼繩受到的拉力在0～2s之間、2～6s之間、6～9s之間分別為多大？(g取10m/s2)
解析：從圖中可以看出電梯的運(yùn)動(dòng)情況為先加速、后勻速、再減速，根據(jù)v－t圖線可以確定電梯的加速度，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可列式求解
對電梯的受力情況分析如圖24－2所示：

(1)由v－t圖線可知，0～2s內(nèi)電梯的速度從0均勻增加到6m/s，其加速度a1＝(vt－v0)/t＝3m/s2
由牛頓第二定律可得F1－mg＝ma1
解得鋼繩拉力F1＝m(g＋a1)＝1300N
(2)在2～6s內(nèi)，電梯做勻速運(yùn)動(dòng)．F2＝mg＝1000N
(3)在6～9s內(nèi)，電梯作勻減速運(yùn)動(dòng)，v0＝6m/s，vt＝0，加速度a2＝(vt－v0)/t＝－2m/s2
由牛頓第二定律可得F3－mg＝ma2，解得鋼繩的拉力F3＝m(g＋a2)＝800N．
點(diǎn)撥：本題是已知物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況，而電梯的運(yùn)動(dòng)情況則由圖象給出．要學(xué)會(huì)從已知的v～t圖線中找出有關(guān)的已知條件．
【問題討論】在0～2s內(nèi)，電梯的速度在增大，電梯的加速度恒定，吊起電梯的鋼繩拉力是變化的，還是恒定的？
在2～6s內(nèi)，電梯的速度始終為0～9s內(nèi)的最大值，電梯的加速度卻恒為零，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？
在6～9s內(nèi)，電梯的速度在不斷減小，電梯的加速度又是恒定的，吊起電梯的鋼繩拉力又如何？
請你總結(jié)一下，吊起電梯的鋼繩的拉力與它的速度有關(guān)，還是與它的加速度有關(guān)？
【例4】如圖24－3所示，在一升降機(jī)中，物體A置于斜面上，當(dāng)升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，物體A恰好靜止不動(dòng)，若升降機(jī)以加速度g豎直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下關(guān)于物體受力的說法中正確的是

[]
A．物體仍然相對斜面靜止，物體所受的各個(gè)力均不變
B．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體不受任何力作用
C．因物體處于失重狀態(tài)，所以物體所受重力變?yōu)榱?，其它力不?br> D．物體處于失重狀態(tài)，物體除了受到的重力不變以外，不受其它力的作用
點(diǎn)撥：(1)當(dāng)物體以加速度g向下做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)，其視重為零，因而支持物對其的作用力亦為零．
(2)處于完全失重狀態(tài)的物體，地球?qū)λ囊粗亓σ廊淮嬖冢?br> 答案：D
【例5】如圖24－4所示，滑輪的質(zhì)量不計(jì)，已知三個(gè)物體的質(zhì)量關(guān)系是：m1＝m2＋m3，這時(shí)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
點(diǎn)撥：(1)若僅需定性討論彈簧秤讀數(shù)T的變化情況，則當(dāng)m2從右邊移到左邊后，左邊的物體加速下降，右邊的物體以大小相同的加速度加速上升，由于m1＋m2＞m3，故系統(tǒng)的重心加速下降，系統(tǒng)處于失重狀態(tài)，因此T＜(m1＋m2＋m3)g．
而m2移至m1上后，由于左邊物體m1、m2加速下降而失重，因此跨過滑輪的連線張力T0＜(m1＋m2)g；由于右邊物體m3加速上升而超重，因此跨過滑輪的連線張力T0＞m3g．
(2)若需定量計(jì)算彈簧秤的讀數(shù)，則將m1、m2、m3三個(gè)物體組成的連接體使用隔離法，求出其間的相互作用力T0，而彈簧秤讀數(shù)T＝2T0，即可求解．
答案：B
跟蹤反饋
1．金屬小筒的下部有一個(gè)小孔A，當(dāng)筒內(nèi)盛水時(shí)，水會(huì)從小孔中流出，如果讓裝滿水的小筒從高處自由下落，不計(jì)空氣阻力，則在小筒自由下落的過程中
[]
A．水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出
B．水不再從小孔中噴出
C．水將以較小的速度從小孔中噴出
D．水將以更大的速度從小孔中噴出
2．一根豎直懸掛的繩子所能承受的最大拉力為T，有一個(gè)體重為G的運(yùn)動(dòng)員要沿這根繩子從高處豎直滑下．若G＞T，要使下滑時(shí)繩子不斷，則運(yùn)動(dòng)員應(yīng)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
3．在以4m/s2的加速度勻加速上升的電梯內(nèi)，分別用天平和彈簧秤稱量一個(gè)質(zhì)量10kg的物體(g取10m/s2)，則
[]
A．天平的示數(shù)為10kg
B．天平的示數(shù)為14kg
C．彈簧秤的示數(shù)為100N
D．彈簧秤的示數(shù)為140N
4．如圖24－5所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一根輕質(zhì)彈簧的上端固定在框架上，下端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，在小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒有跳起地面．當(dāng)框架對地面壓力為零的瞬間，小球加速度的大小為

[]

參考答案：1．B2．A3．AD4．D

高三物理《超重和失重現(xiàn)象》必備知識(shí)點(diǎn)

高三物理《超重和失重現(xiàn)象》必備知識(shí)點(diǎn)

1.超重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力大于物體所受重力的情況叫超重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向上的加速度。
2.失重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的情況叫失重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向下的加速度。
3.完全失重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力等于零的情況即與支持物或懸掛物雖然接觸但無相互作用。
產(chǎn)生原因：物體豎直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不會(huì)再與支持物或懸掛物發(fā)生作用。是否發(fā)生完全失重現(xiàn)象與運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)，只要物體豎直向下的加速度等于重力加速度即可。
【超重和失重就是物體的重量增加和減小嗎?】
答：不是。
只有在平衡狀態(tài)下，才能用彈簧秤測出物體的重力，因?yàn)榇藭r(shí)彈簧秤對物體的支持力(或拉力)的大小恰等于它的重力。假若系統(tǒng)在豎直方向有加速度，那么彈簧秤的示數(shù)就不等于物體的重力了，大于mg時(shí)叫“超重”小于mg叫“失重”(等于零時(shí)叫“完全失重”)。
注意：物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，地球作用于物體的重力始終存在，大小也無變化。發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)象與物體的速度V方向無關(guān)，只取決于物體加速度的方向。在“完全失重”(a=g)的狀態(tài)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，比如單擺停擺、浸在水中的物體不受浮力等。
另外，“超重”或“失重”狀態(tài)還可以從牛頓第二定律的獨(dú)立性(是指作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生對應(yīng)的加速度)上來解釋。上述狀態(tài)中物體的重力始終存在，大小也無變化，自然其產(chǎn)生的加速度(通常稱為重力加速度g)是不發(fā)生變化的，自然重力不變。