55超重与失重解析课件.ppt

1、5.5超超 重重 与与 失失 重重与航天员的对话6 6时时2323分，分，“神舟神舟”五号载五号载人飞船返回舱在内蒙古草人飞船返回舱在内蒙古草原安然着陆，中国首次载原安然着陆，中国首次载人航天飞行获得圆满成功。人航天飞行获得圆满成功。杨利伟在返回后接受了中杨利伟在返回后接受了中央电视台记者的采访。央电视台记者的采访。讨论与思考上面对话中的上面对话中的“失重失重”、“负压负压”等是在怎等是在怎样的情况下产生的样的情况下产生的?你是否有过类似的经历？你是否有过类似的经历？杨利伟在飞船中实验探究实验探究 亲自体验：用手掌托着一叠较重的书，先用手掌托着一叠较重的书，先让手缓慢上下移动，体会一下书对手掌

2、的让手缓慢上下移动，体会一下书对手掌的压力，跟静止时是否相同？然后手突然竖压力，跟静止时是否相同？然后手突然竖直上升或下降，再体会一下书对手掌的压直上升或下降，再体会一下书对手掌的压力，跟静止时有什么不同？力，跟静止时有什么不同？演示实验：观察测力计静止、缓慢上升和观察测力计静止、缓慢上升和下降、突然上升和突然下降时测力计示数下降、突然上升和突然下降时测力计示数的变化的变化1、试证明：静止悬挂在弹簧秤下的物体、试证明：静止悬挂在弹簧秤下的物体 对弹簧秤的拉力等于物体的重力。对弹簧秤的拉力等于物体的重力。2、试证明：静止的书对手的压力等于书、试证明：静止的书对手的压力等于书所受的重力。所受的重力

3、。分析推理F弹对物弹对物G因为物体静止，由二力平衡得：因为物体静止，由二力平衡得：G=F弹对物弹对物由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得 F物对弹物对弹=F弹对物弹对物 所以所以 F物对弹物对弹=GF物对弹物对弹N642108中 国 制 造MADE IN CHINAX 1牛顿1.重力：由于地球吸引而使物体受到的力重力：由于地球吸引而使物体受到的力 G=mg2.重力的称量：测量显示的读数是指重力的称量：测量显示的读数是指 物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力一、重力及其称量一、重力及其称量GFNN642108中 国 制 造MADE IN CHINAX 1牛顿（视重）（视重

4、）（实重）（实重）二力平衡二力平衡 N=G相互作用力相互作用力 N=NN请注意视频现象三现象三 物体加速上升时对台秤的压力大于物体重力物体加速上升时对台秤的压力大于物体重力现象二现象二 物体匀速上升时对台秤的压力等于物体重力物体匀速上升时对台秤的压力等于物体重力现象四现象四 物体减速上升时对台秤的压力小于物体重力物体减速上升时对台秤的压力小于物体重力现象一现象一 物体静止时对台秤的压力等于物体重力物体静止时对台秤的压力等于物体重力（视重（视重=实重）实重）（视重（视重实重）实重）（视重（视重=实重）实重）（视重（视重 实重）实重）F二、超重与失重二、超重与失重aN642108中 国 制 造MA

5、DE IN CHINAX 1牛顿即即F m(g+a)FF 又牛顿第三定律得又牛顿第三定律得N642108中 国 制 造MADE IN CHINAX 1牛顿由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得 mg F ma 即即 F m(g a)GFaN642108中 国 制 造MADE IN CHINAX 1牛顿2.失重：物体对支持物压力失重：物体对支持物压力小于小于物体所受重力的现象物体所受重力的现象 （视重（视重 实重）实重）F二、超重与失重二、超重与失重即即F m(g a)FF 又牛顿第三定律得又牛顿第三定律得观看总结视频a的方向 V的方向 超重与失重加速向上水平向下减速向上水平向下超重失重超重失重无超、

6、失重无超、失重结论：物体是超重还是失重？1、不能只由物体的运动是加速，还是减速来决定。2、与物体运动方向无关，3、由由a的方向来决定。的方向来决定。a向上时超重，a向下时失重二超重和失重的条件二超重和失重的条件 超重超重向上加速向上加速向下减速向下减速加速度向上加速度向上失重失重向上减速向上减速向下加速向下加速加速度向下加速度向下理解：理解：超重和失重是物体在竖直方向上具有加速度超重和失重是物体在竖直方向上具有加速度时，物体对水平支持物的压力（或对悬挂物的拉力时，物体对水平支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不再等于重力，而非重力发生变化）不再等于重力，而非重力发生变化 当物体向下的加速度当物体向

7、下的加速度a=g时时,物物体对支持物的压力（或对悬挂体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）将等于零物的拉力）将等于零,这种状态这种状态称为完全失重现象。称为完全失重现象。实验观察实验观察例如：自由下落的过程中，物体就处于一种例如：自由下落的过程中，物体就处于一种完完全失重状态全失重状态。考虑到一般情况下会有空气阻力，并不是严考虑到一般情况下会有空气阻力，并不是严格意义的自由下落，通常也把这种接近完全格意义的自由下落，通常也把这种接近完全失重的状态称为失重的状态称为微重力状态微重力状态。思考：思考：1、水喷出来的、水喷出来的原因是什么？原因是什么？2、水不喷出是因为、水不喷出是因为水失去重力了吗？

8、水失去重力了吗？g试解释这一现象试解释这一现象内部有压力内部有压力完全失重时水内部没有压力完全失重时水内部没有压力据你估计，将瓶子竖直向上抛出的情况会如何？据你估计，将瓶子竖直向上抛出的情况会如何？在完全失重状态下所有和重力有关的仪器都无法使用！在完全失重状态下所有和重力有关的仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物体的重力，弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小但仍能测量拉力或压力的大小.无法用天平测量物无法用天平测量物体的质量体的质量完全失重带来的弊端！完全失重带来的弊端！在完全失重条件下的科学研究在完全失重条件下的科学研究液体呈绝对球形液体呈绝对球形制造理想的滚珠制造理想的

9、滚珠制造泡沫金属制造泡沫金属可以制造出几百米长的玻璃纤维可以制造出几百米长的玻璃纤维 在完全失重条件下，融化了的金属的液滴，形状绝在完全失重条件下，融化了的金属的液滴，形状绝对呈球形，冷却后可以成为理想的滚珠而在地面上对呈球形，冷却后可以成为理想的滚珠而在地面上,用用现代技术制成的滚珠，并不绝对呈球形，这是造成轴承现代技术制成的滚珠，并不绝对呈球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一磨损的重要原因之一.在太空的轨道上，可以制成一种新的在太空的轨道上，可以制成一种新的泡沫材料泡沫金属在失重条件下，在液泡沫材料泡沫金属在失重条件下，在液态的金属中通以气体，气泡将不态的金属中通以气体，气泡将不“上浮上浮

10、”，也不也不“下沉下沉”，均匀地分布在液态金属中，均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼，又得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼，又轻又结实轻又结实.同样的道理，在失重条件下，混合物同样的道理，在失重条件下，混合物可以均匀地混合，由此可以制成地面上不可以均匀地混合，由此可以制成地面上不能得到的特种合金能得到的特种合金 航天飞机上的两名宇航员在进行交接班。从图中可以航天飞机上的两名宇航员在进行交接班。从图中可以看到上班者仅看到上班者仅1根手指即可将下班者根手指即可将下班者“举举”离工作岗位。离工作岗位。乘电梯蹦

11、极乘坐过山车杯水砝码的完全失重物体实际受到的重力大小称为实重。物体实际受到的重力大小称为实重。(即真实重量即真实重量)测量出来的重力大小称为视重。测量出来的重力大小称为视重。(即表现出来的重量即表现出来的重量)视重大于实重，称为超重。视重大于实重，称为超重。视重小于实重，称为失重。视重小于实重，称为失重。视重等于零，称为完全失重。视重等于零，称为完全失重。无论是超重、失重还是完全失重，物体所受到的重力是不变无论是超重、失重还是完全失重，物体所受到的重力是不变的。不同的只是重力的作用效果。的。不同的只是重力的作用效果。在弹簧秤下端挂一质量为在弹簧秤下端挂一质量为m的钩码，分别以加速度的钩码，分别

12、以加速度a做如下运动时，弹簧秤的拉力如何？做如下运动时，弹簧秤的拉力如何？1.加速上升加速上升 2.加速下降加速下降 3.减速上升减速上升 4.减速下降减速下降视重小于实重视重小于实重视重大于实重视重大于实重视重小于实重视重小于实重视重大于实重视重大于实重当物体的加速度方向向上时，即当物体的加速度方向向上时，即a。当物体的加速度方向向下时，即当物体的加速度方向向下时，即a 。超重失重两纷纷，拉力支持定乾坤；超重失重两纷纷，拉力支持定乾坤；重力长存无变故，超失须看加速度。重力长存无变故，超失须看加速度。有质量为有质量为60kg的人站在升降机的底板上的台秤的人站在升降机的底板上的台秤上，当升降机作

13、如下运动时，对台秤的压力为多少？上，当升降机作如下运动时，对台秤的压力为多少？1.升降机以升降机以v=5m/s的速度匀速上升时；的速度匀速上升时；2.升降机以升降机以a=5m/s2的加速度加速上升时；的加速度加速上升时；3.升降机以升降机以a=5m/s2的加速度减速上升时；的加速度减速上升时；4.升降机以升降机以a=5m/s2的加速度加速下降时；的加速度加速下降时；5.升降机以升降机以a=5m/s2的加速度减速下降时；的加速度减速下降时；6.升降机以升降机以a=g的加速度加速下降时；的加速度加速下降时；练习练习1、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为、一个人站在医用体重计的测盘上不动时测

14、得重为G，当此人突然下蹲时，磅秤的读数当此人突然下蹲时，磅秤的读数（）A 先大于先大于G，后小于，后小于G B 先小于先小于G，后大于，后大于GC 大于大于GD 小于小于G思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？人下蹲过程分析：人下蹲过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。B思考：思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？如果人下蹲后又突然站起，情况

15、又会怎样？巩固练习：巩固练习：巩固练习：2、下列四个试验中，不能在绕地球飞行的太空舱中完成下列四个试验中，不能在绕地球飞行的太空舱中完成的是：的是：(ABD )A.用天平测物体的质量。用天平测物体的质量。B.用弹簧秤测物体的重力。用弹簧秤测物体的重力。C.用温度计测舱内的温度。用温度计测舱内的温度。D.用水银气压计测舱内气体的压强。用水银气压计测舱内气体的压强。练习3、一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250N的重物。求电梯的加速度。(g=10m/s2)分析：对同一个人来说，他能提供的最大举力是一定的，因此，它在电梯里对物体的支持力也为300

16、N，对物体受力分析可求出F合，从而求出加速度。解：设物体的质量为m，对其受力分析如图。mgN得：F合=N G=300 250=50(N)由题意：m=25Kg故：a=F合/m=2m/s2方向：竖直向上2.利用体重计称量体重时，人在体重计上要保持静止。利用体重计称量体重时，人在体重计上要保持静止。3.乘竖直升降的电梯，在升降过程中，体验超重和失重。乘竖直升降的电梯，在升降过程中，体验超重和失重。4.乘快速行驶的汽车，突遇上坡或下坡，体验超重和失重。乘快速行驶的汽车，突遇上坡或下坡，体验超重和失重。5.游乐园里，乘坐过山车，体验超重和失重。游乐园里，乘坐过山车，体验超重和失重。1.人起跳过程和从高处

17、跳下，体验超重和失重。人起跳过程和从高处跳下，体验超重和失重。6.飞机起飞或着陆或突遇气流，飞机上下颠簸，体验超重和失重飞机起飞或着陆或突遇气流，飞机上下颠簸，体验超重和失重 （船、跷跷板、轿子等）（船、跷跷板、轿子等）7.蹦床运动，人上下运动时，体验超重和失重。蹦床运动，人上下运动时，体验超重和失重。据报道，美国一产妇在完全失重的飞船里曾产下一男孩，现据报道，美国一产妇在完全失重的飞船里曾产下一男孩，现约约8岁，该男孩所表现出的智力和体力远远超过了同龄儿童，被岁，该男孩所表现出的智力和体力远远超过了同龄儿童，被美国人戏称为美国人戏称为“小超人小超人”。在完全失重的空间里，科学家们可以进行大量

18、的生物、生理、在完全失重的空间里，科学家们可以进行大量的生物、生理、生化、物理、医学等实验，并能取得地面上进行同样实验无法达生化、物理、医学等实验，并能取得地面上进行同样实验无法达到的优秀效果。完全失重的空间里还有许多未被开垦的处女地，到的优秀效果。完全失重的空间里还有许多未被开垦的处女地，各国宇航局都力图率先在这些领域取得突破性进展，为此，发达各国宇航局都力图率先在这些领域取得突破性进展，为此，发达国家的宇航局也曾向世人征求可在飞船里进行实验的方案。国家的宇航局也曾向世人征求可在飞船里进行实验的方案。北京市一名中学生曾设计出一个方案：即研究在完全失重的北京市一名中学生曾设计出一个方案：即研究

19、在完全失重的条件下，人的思维反应速度是不变、变快还是变慢。受到了发达条件下，人的思维反应速度是不变、变快还是变慢。受到了发达国家宇航局的关注。国家宇航局的关注。如果在座的各位同学在这方面有什么奇思妙想，不妨寄与我如果在座的各位同学在这方面有什么奇思妙想，不妨寄与我国宇航部门，希望将来在我国飞船上进行的实验里，有你们设计国宇航部门，希望将来在我国飞船上进行的实验里，有你们设计的方案。的方案。环绕地球飞行的宇宙飞船里用秤是称不出任何物体的重力的。环绕地球飞行的宇宙飞船里用秤是称不出任何物体的重力的。那说明宇宙飞船内的物体都处于完全失重状态，飞船内的空间是那说明宇宙飞船内的物体都处于完全失重状态，飞

20、船内的空间是一完全失重的空间。一完全失重的空间。n 失重环境是一个特殊环境，它对生物生长或物理现象、失重环境是一个特殊环境，它对生物生长或物理现象、化学现象等产生影响为了鼓励青少年创新，同时也化学现象等产生影响为了鼓励青少年创新，同时也为了充分应用失重环境或微重力环境的宝贵资源，美为了充分应用失重环境或微重力环境的宝贵资源，美国国家航空航天局（国国家航空航天局（NASA）每次发射航天飞机之前，）每次发射航天飞机之前，在世界各国中学生中征集飞船搭载实验方案，我国中在世界各国中学生中征集飞船搭载实验方案，我国中小学生设计的方案曾被选中例如，小学生设计的方案曾被选中例如，1990年，年，18岁岁的俞

21、纬设计的的俞纬设计的“草履虫生成草履虫生成”实验项目从全国实验项目从全国7000多多个太空搭载实验项目中脱颖而出，被美国国家航空航个太空搭载实验项目中脱颖而出，被美国国家航空航天局选中，搭乘天局选中，搭乘“发现号发现号”航天飞机进行了太空实航天飞机进行了太空实验验2003年，中国女生李桃桃提出的年，中国女生李桃桃提出的“蚕在太空吐丝蚕在太空吐丝结茧结茧”搭载实验，由美国搭载实验，由美国“哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机送号航天飞机送入太空，遗憾的是入太空，遗憾的是“哥伦比亚哥伦比亚”号返回时坠毁，失去号返回时坠毁，失去了宝贵观察记录我国从了宝贵观察记录我国从1987年开始开展太空搭载实年开始开展太空搭载实验，取得了不少实验成果，从验，取得了不少实验成果，从2003年开始，利用返回年开始，利用返回式卫星开展有偿征集太空搭载实验，云南省金实小学式卫星开展有偿征集太空搭载实验，云南省金实小学的学生申请的的学生申请的“跳舞草种子跳舞草种子”搭载实验方案获得通过，搭载实验方案获得通过，并由我国第并由我国第18个返回式卫星送上太空以上有关方面个返回式卫星送上太空以上有关方面的具体情况可上网查阅相关资料的具体情况可上网查阅相关资料课外实践：n到宾馆乘坐电梯，体验宾馆电梯起动或停止时人的感受；到游乐场感受过山车或极速升降机n上网查看超重和失重相关资料