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6.4 超重與失重 學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象,理解產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的原因。2能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決有關(guān)超重和失重問(wèn)題?!局R(shí)導(dǎo)學(xué)】1超重與失重(1)超重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ物體所受重力的情況稱(chēng)為超重現(xiàn)象。(2)失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ物體所受重力的情況稱(chēng)為失重現(xiàn)象。如果物體對(duì)支持物、懸掛物的作用力的_,即物體正好以大于等于_,方向_的加速度運(yùn)動(dòng),此時(shí)物體處于完全失重狀態(tài)?!疽曋?、超重和失重】 視重:我們通常用彈簧稱(chēng)或帶有水平支持面的臺(tái)秤測(cè)量物體的重力,也就是說(shuō),通過(guò)測(cè)量物體對(duì)彈簧秤的拉力或臺(tái)秤感知重力。我們把彈簧秤或臺(tái)秤的示數(shù)叫做物體的視重。 超重與失重:所謂的超重和失重,是把物體的視重和物體的重力進(jìn)行改變,相對(duì)而言的,如果物體視重大于重力,就說(shuō)物體處于超重狀態(tài);如果物體視重小于重力,就說(shuō)物體處于失重狀態(tài);如果視重為零,就說(shuō)物體處于完全失重狀態(tài)。 注意:(1)無(wú)論物體處于超重還是失重狀態(tài),物體的重力都沒(méi)有改變,改變的只是物體對(duì)水平面的壓力或者對(duì)豎直懸線的拉力。(2)由牛頓第二定律知;物體的視重之所以不等于重力,是因?yàn)槲矬w具有豎直方向的加速度,水平方向的加速度不影響物體的視重?!纠}解析】 例1 設(shè)想某同學(xué)站在一高層公寓中的電梯中,手中的彈簧秤下掛一質(zhì)量為m的鉤碼,試分析各種情況下彈簧秤的示數(shù)(鉤碼的視重) 解析:電梯有七種運(yùn)動(dòng)狀態(tài):靜止、加速向上運(yùn)動(dòng)、勻速向上運(yùn)動(dòng)、減速向上運(yùn)動(dòng)、加速向下運(yùn)動(dòng),勻速向下運(yùn)動(dòng),減速向下運(yùn)動(dòng)。靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)是平衡狀態(tài),鉤碼所受的合外力為零,彈簧秤的示數(shù)F=mg(視重=重力)加速向上和減速向下,電梯的加速度都向上,由牛頓第二定律F-mg=ma 彈簧秤的示數(shù)F=mg+ma(視重大于重力,超重了ma)加速向下和減速向上,電梯的加速度都向下,由牛頓第二定律mg-F=ma 彈簧秤的示數(shù)F=mg-ma(視重小于重力,失重了ma)如果像自由落體運(yùn)動(dòng)那樣,鉤碼的加速度是重力加速度是重力加速度g,則彈簧秤的示數(shù)F=mg-mg=0(視重為零,鉤碼處于完全失重狀態(tài))。 說(shuō)明: 完全失重不限于自由落體運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律知,只要物體只受重力作用,其加速度為g,物體就處于完全失重狀態(tài)。比如:不計(jì)空氣阻力作用時(shí)的各種拋體運(yùn)動(dòng),后邊還要學(xué)習(xí)的環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的空間站中的物體等,都處于完全失重狀態(tài)。 在完全失重狀態(tài)中,有很多特殊現(xiàn)象,如:物體對(duì)水平面沒(méi)有壓力,對(duì)豎直懸線沒(méi)有拉力,不能用天平測(cè)量物體的質(zhì)量,液柱不產(chǎn)生壓強(qiáng),浸沒(méi)在液體中的物體不受浮力?!久麕熜〗Y(jié) 感悟反思】1超重不是重力增加,失重也不是重力減小,完全失重也不是重力消失,在超重、失重現(xiàn)象中,物體所受的重力不變。2.物體加速度向上,出現(xiàn)超重現(xiàn)象;加速度向下,出現(xiàn)失重現(xiàn)象,與速度方向無(wú)關(guān)?!拘≡嚿硎?輕松過(guò)關(guān)】1關(guān)于超重和失重,下列說(shuō)法正確的是()A超重就是物體受的重力增加了B失重就是物體受的重力減少了C完全失重就是物體一點(diǎn)重力都沒(méi)有人D不論超重、失重或安全失重,物體所受的重力是不變的2下列說(shuō)法中正確的是()A只要物體向上運(yùn)動(dòng),速度越大,超重部分越大B只要物體向下運(yùn)動(dòng),物體就失重C只要物體具有豎直向上加速度,物體就處于超重狀態(tài),與物體運(yùn)動(dòng)方向和速度大小無(wú)關(guān)D只要物體在豎直方向運(yùn)動(dòng),物體就一定處于超重或失重狀態(tài)3重2 kg的物體用彈簧秤掛在可豎直升降的電梯里,讀數(shù)為26 N,由此可知,該物體處于_狀態(tài),電梯做_運(yùn)動(dòng),其加速度大小等于_m/s2。(g取10 m/s2)第 8 題圖4如圖所示,在傾角為的斜面上放著一個(gè)質(zhì)量為m的光滑小球,球被豎直的木板擋住,則球?qū)δ景宓膲毫Υ笮椋ǎ〢mgcosBmgtan CD5一個(gè)質(zhì)量是50 kg的人站在升降機(jī)的地板上,升降機(jī)的頂部懸掛了一個(gè)彈簧秤,彈簧秤下面掛著一個(gè)質(zhì)量為m=5 kg的物體A,當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí),他看到彈簧秤的示數(shù)為40 N, g取10 m/s2,求此時(shí)人對(duì)地板的壓力。6找一條紙帶,在紙帶中間部位剪個(gè)小缺口,紙帶的一端固定一重物,另一端用手拿住,小心提起重物,這時(shí)紙帶沒(méi)有斷。然后向上加速提起重物,紙帶就斷了;或者提起重物急劇向下運(yùn)動(dòng)后突然停住,紙帶也會(huì)斷裂。做一做,觀察現(xiàn)象說(shuō)明理由。答案:1D2C3超重 變速 34B5以A為研究對(duì)象,對(duì)A進(jìn)行受力分析如圖所示,選向下的方向?yàn)檎较?,由牛頓第二定律可行mg-FT=ma,所以,再以人為研究對(duì)象,他受到向下的重力m人g和地板的支持力FN。仍選向下的方向?yàn)檎较?,同樣由牛頓第二定律可得方程m人g-FN=m人aFTm人g所以。則由牛頓第三定律可知,人對(duì)地板的壓力為400N,方向豎直向下。 6實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)重物以加速度a向上運(yùn)動(dòng)時(shí),重物受到重力G和紙帶的拉力F作用,由牛頓第二定律知:F-mg=ma,所以F=m(g+a)。這時(shí)拉力
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