滬科版必修1 5.5 超重與失重 學(xué)案.doc

5.5 超重與失重 學(xué)案學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì).2.能應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理超重、失重問(wèn)題.3.會(huì)利用超重、失重知識(shí)解釋一些現(xiàn)象一、超重1定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χ挝锏膲毫?大于物體重力的現(xiàn)象叫做超重2產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度二、失重1定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?小于物體重力的現(xiàn)象叫做失重2產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度三、完全失重1定義：物體對(duì)懸掛物或支持物完全沒(méi)有作用力，稱為處于完全失重狀態(tài)2產(chǎn)生條件：物體豎直向下的加速度等于g.一、什么是超重和失重問(wèn)題設(shè)計(jì)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(kāi)始他總覺(jué)得有種“飄飄然”的感覺(jué)，背的書(shū)包也感覺(jué)變“輕”了快到樓底時(shí)，他總覺(jué)得自己有種“腳踏實(shí)地”的感覺(jué)，背的書(shū)包也似乎變“重”了這是什么原因呢？為了研究超重、失重現(xiàn)象，小星在電梯里放了一臺(tái)臺(tái)秤如圖1所示設(shè)小星的質(zhì)量為50 kg，g取10 m/s2.當(dāng)小星感覺(jué)“飄飄然”時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為400 n；當(dāng)他感覺(jué)“腳踏實(shí)地”時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為600 n；當(dāng)電梯門(mén)打開(kāi)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為500 n.以上三種情況下小星的重力變化了嗎？超重、失重時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)如何變化？圖1答案沒(méi)變；超重時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)比小星的重力大，失重時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)比小星的重力小要點(diǎn)提煉1實(shí)重與視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化(2)視重：當(dāng)物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力不等于物體的重力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)叫做物體的視重2超重與失重時(shí)，視重與實(shí)重的關(guān)系(1)超重時(shí)，視重大于實(shí)重(2)失重時(shí)，視重小于實(shí)重二、超重與失重的產(chǎn)生條件問(wèn)題設(shè)計(jì)小星發(fā)現(xiàn)當(dāng)他下樓時(shí)，臺(tái)稱的示數(shù)總是分別會(huì)按順序出現(xiàn)400 n、600 n和500 n而上樓時(shí)臺(tái)稱的示數(shù)總會(huì)按順序出現(xiàn)600 n、400 n和500 n，你能利用所學(xué)的知識(shí)分析電梯各階段所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)嗎？答案下樓的過(guò)程當(dāng)臺(tái)秤的示數(shù)是400 n時(shí)，由牛頓第二定律知小星的加速度a m/s22 m/s2，方向豎直向下，因小星與電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，所以電梯正以2 m/s2的加速度豎直向下做加速運(yùn)動(dòng)同理可得當(dāng)臺(tái)秤示數(shù)是600 n時(shí)，電梯以2 m/s2的加速度豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)示數(shù)為500 n時(shí)，電梯停止運(yùn)動(dòng)上樓的過(guò)程，當(dāng)臺(tái)秤的示數(shù)是600 n時(shí)，由牛頓第二定律知小星的加速度a m/s22 m/s2，方向豎直向上，故小星與電梯以2 m/s2的加速度豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)同理當(dāng)示數(shù)是400 n時(shí)，電梯以2 m/s2的加速度向上做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)示數(shù)為500 n時(shí)，電梯停止運(yùn)動(dòng)要點(diǎn)提煉判斷超重、失重狀態(tài)的方法1從受力的角度判斷超重：物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力失重：物體所受向上的拉力(或支持力)小于重力完全失重：物體所受向上的拉力(或支持力)等于零2從加速度的角度判斷超重：物體具有豎直向上的加速度失重：物體具有豎直向下的加速度完全失重：物體具有豎直向下的加速度，且加速度大小等于g.一、超重與失重的判斷例1“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)，某人身系彈性繩自高空p點(diǎn)自由下落，圖2中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，c點(diǎn)是人能到達(dá)的最低點(diǎn)，b點(diǎn)是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從p點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c的過(guò)程中()圖2a人在pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)b人在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)c人在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài)d人在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零解析人在pa段只受重力作用，ag，完全失重，a正確；人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重，b正確；人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重，c錯(cuò)誤；人到c點(diǎn)時(shí)，拉力最大，合力最大，加速度最大，d錯(cuò)誤答案ab針對(duì)訓(xùn)練1下列說(shuō)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(guò)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)答案b解析當(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(guò)程中加速度方向均豎直向下，且ag，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)，fmg，既不超重也不失重二、關(guān)于超重與失重的計(jì)算例2有一根鋼絲能承受的最大拉力為100 n，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)的電梯中，這根鋼絲下懸掛了12 kg的物體恰好沒(méi)有斷，問(wèn)電梯可能做怎樣的運(yùn)動(dòng)？(取g10 m/s2)解析鋼絲的拉力恰為100 n時(shí)，物體一定處于失重狀態(tài)，所以電梯具有向下的加速度對(duì)物體由牛頓第二定律得：f合mgfma解得：a1.67 m/s2電梯的運(yùn)動(dòng)情況有兩種可能：一是以1.67 m/s2的加速度向下勻加速運(yùn)動(dòng)；二是以1.67 m/s2的加速度向上勻減速運(yùn)動(dòng)答案電梯以1.67 m/s2的加速度向下勻加速運(yùn)動(dòng)，或者電梯以1.67 m/s2的加速度向上勻減速運(yùn)動(dòng)針對(duì)訓(xùn)練2在升降機(jī)中，一個(gè)人站在磅秤上，發(fā)現(xiàn)自己的體重減輕了20%，于是他作出下列判斷，其中正確的是()a升降機(jī)以0.8g的加速度加速上升b升降機(jī)以0.2g的加速度加速下降c升降機(jī)以0.2g的加速度減速上升d升降機(jī)以0.8g的加速度減速下降答案bc解析a、d項(xiàng)的加速度a0.8g，方向豎直向上，由牛頓第二定律有fmgma得f1.8mg，其中f為人的視重，即人此時(shí)處于超重狀態(tài)，a、d錯(cuò)誤b、c項(xiàng)的加速度a0.2g，方向豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律有mgfma，得f0.8mg，人的視重比實(shí)際重力小100%20%，b、c正確超重和失重分析 特征狀態(tài)加速度a視重(f)與重力(mg)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力圖平衡a0fmg靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)超重方向向上fm(ga)mg向上加速，向下減速失重方向向下fm(ga)mg向下加速，向上減速1(對(duì)超重和失重的理解)四位同學(xué)對(duì)超重、失重現(xiàn)象作了如下總結(jié)，其中正確的是()a超重就是物體重力增加了，失重就是物體重力減小了b物體加速度向上屬于超重，物體加速度向下屬于失重c不論超重、失重、還是完全失重物體所受重力不變d超重就是物體對(duì)豎直懸掛物的拉力(或?qū)λ街С治锏膲毫?大于重力的現(xiàn)象，失重則是小于重力的現(xiàn)象答案bcd2(超重和失重的判斷)跳水運(yùn)動(dòng)員從10 m跳臺(tái)騰空躍起，先向上運(yùn)動(dòng)一段距離達(dá)到最高點(diǎn)后，再自由下落進(jìn)入水池，不計(jì)空氣阻力，關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中上升過(guò)程和下落過(guò)程以下說(shuō)法正確的有()a上升過(guò)程處于超重狀態(tài)，下落過(guò)程處于失重狀態(tài)b上升過(guò)程處于失重狀態(tài)，下落過(guò)程處于超重狀態(tài)c上升過(guò)程和下落過(guò)程均處于超重狀態(tài)d上升過(guò)程和下落過(guò)程均處于完全失重狀態(tài)答案d解析跳水運(yùn)動(dòng)員在空中時(shí)無(wú)論上升還是下落，加速度方向均向下，由于不計(jì)空氣阻力，故均為完全失重狀態(tài)，故選d.3(超重和失重的判斷)在探究超重和失重規(guī)律時(shí)，某體重為g的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲和起立的動(dòng)作傳感器和計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到壓力隨時(shí)間t變化的圖像，則下列圖像中可能正確的是()答案d4(關(guān)于超重和失重的計(jì)算)一個(gè)質(zhì)量為50 kg的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛了一只彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下面掛著一個(gè)質(zhì)量為ma5 kg的物體a，當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人看到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為40 n，如