1、第四章第四章 运动和力的关系运动和力的关系 6超重和失重超重和失重 目标体系构建目标体系构建 课前预习反馈课前预习反馈 课内互动探究课内互动探究 核心素养提升核心素养提升 素养脉络构建素养脉络构建 课堂达标检测课堂达标检测 夯基提能作业夯基提能作业 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 目标体系构建目标体系构建 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 【学习目标学习目标】 1.知道超重知道超重、失重现象失重现象，理解产生超重和失重现象理解产生超重和失重现象 的原因的原因。 2能用牛顿定律解决有关超重和失重问题能用牛顿定律解决有关超重和失重问题。 【思维脉络
2、思维脉络】 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 课前预习反馈课前预习反馈 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 1方法一：方法一：先测量物体做自由落体运动的先测量物体做自由落体运动的_，再用天平测再用天平测 量物体的量物体的_，利用牛顿第二定律可得：利用牛顿第二定律可得：G_。 2方法二：方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量利用力的平衡条件对重力进行测量，将待测物体悬挂或将待测物体悬挂或 放置在测力计上放置在测力计上，使它处于使它处于_。这时物体所受的重力和测力计这时物体所受的重力和测力计 对物体的拉力或支持力的大小对物体的拉力或支持力的大小_，测力
3、计的示数反映了物体所受的测力计的示数反映了物体所受的 重力重力_。 知识点知识点 1 重力的测量重力的测量 加速度加速度g 质量质量 mg 静止状态静止状态 相等相等 大小大小 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 1失重失重 (1)定义：物体对支持物的压力定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)_物体所受物体所受 重力的现象重力的现象，叫作失重叫作失重(weightlessness)现象现象。 (2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度的加速度。 2超重超重 (1)定义：物体对支持物的压力定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的
4、拉力)_物体所受物体所受 重力的现象重力的现象，叫作超重叫作超重(overweight)现象现象。 (2)产生条件：物体具有产生条件：物体具有_的加速度的加速度。 知识点知识点 2 超重和失重超重和失重 小于小于 向下向下 大于大于 竖直向上竖直向上 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 3完全失重完全失重 (1)定义：物体对支持物定义：物体对支持物(或悬挂物或悬挂物)完全没有完全没有_，这种现象被这种现象被 叫作完全失重状态叫作完全失重状态。 (2)产生条件：加速度产生条件：加速度a_，方向方向_。 作用力作用力 g 向下向下 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修
5、第一册 RJ 判一判判一判 (1)物体向上运动时一定处于超重状态物体向上运动时一定处于超重状态。( ) (2)物体减速向下运动时处于失重状态物体减速向下运动时处于失重状态。( ) (3)物体处于失重状态时重力减小了物体处于失重状态时重力减小了。( ) (4)超重就是物体的重力变大的现象超重就是物体的重力变大的现象。( ) (5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。( ) (6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态做自由落体运动的物体处于完全失重状态。( ) 预习自测预习自测 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ A“水球
6、水球”的形成是因为太空中物体不受的形成是因为太空中物体不受 重力重力 B“水球水球”处于失重状态处于失重状态 C“水球水球”处于超重状态处于超重状态 D在在“天宫一号天宫一号”上可以利用体重计称量上可以利用体重计称量 航天员的质量航天员的质量 选一选选一选 如图所示如图所示，2013年年6月月20日上午日上午，我国首次太空授课在我国首次太空授课在 距地球距地球300多千米的多千米的“天宫一号天宫一号”上举行上举行，关于航天员王亚平在关于航天员王亚平在“天宫一天宫一 号号”上所做的上所做的“水球水球”。下列说法正确的是下列说法正确的是( ) B 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册
7、 RJ 解析：解析：A错：错：“水球水球”有质量有质量，在太空中受到重力在太空中受到重力。B对对，C错：错： “天宫一号天宫一号”中的物体处于完全失重状态中的物体处于完全失重状态，物体飘浮在空中物体飘浮在空中，液体呈现液体呈现 球形球形。D错：错：“天宫一号天宫一号”上物体处于完全失重状态上物体处于完全失重状态，物体对体重计没有物体对体重计没有 压力压力，所以体重计不能使用所以体重计不能使用。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 想一想想一想 人站在体重计上静止时人站在体重计上静止时，体重计的体重计的 示数就显示了人的体重示数就显示了人的体重。人从站立状态到完全蹲下人从站
8、立状态到完全蹲下， 体重计的示数如何变化体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化为什么会发生这样的变化？ 提示：提示：先减小先减小，后增加后增加，再还原再还原 解析：解析：人蹲下的过程经历了加速向下人蹲下的过程经历了加速向下(失重失重)、减减 速向下速向下(超重超重)和静止这三个过程和静止这三个过程。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 课内互动探究课内互动探究 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 你乘坐过高速电梯吗你乘坐过高速电梯吗？电梯在启动电梯在启动、停停 止的过程中你有怎样的感受止的过程中你有怎样的感受？将你的体验与将你的体验与 同学交流
9、一下同学交流一下，体会其中蕴含的物理规律体会其中蕴含的物理规律。 提示：提示：电梯启动时感到脚对地板的压力电梯启动时感到脚对地板的压力 增大增大，电梯在停止的过程中感到脚对地板的电梯在停止的过程中感到脚对地板的 压力减小了压力减小了。 一一 对超重与失重现象的理解对超重与失重现象的理解 情境导入情境导入 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 1实重与视重实重与视重 (1)实重：物体实际所受的重力实重：物体实际所受的重力。 (2)视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力弹簧测力 计或台秤的示数称为计或台秤的示数称为
10、“视重视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤 所受的压力所受的压力。 2超重与失重超重与失重 (1)超重：超重：“视重视重”大于大于“实重实重”的现象的现象 (2)失重：失重：“视重视重”小于小于“实重实重”的现象的现象 要点提炼要点提炼 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 3对超重和失重现象的理解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处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变物体所受的重力始终不变，只是物只是物 体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化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
11、有所看起来物重好像有所 增大或减小增大或减小。 (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，只取决于物体加速只取决于物体加速 度的方向度的方向。加速度向上则加速度向上则“超重超重”，加速度向下则加速度向下则“失重失重”。 (3)在完全失重状态下在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消平常由重力产生的一切物理现象都完全消 失失，比如物体对桌面无压力比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力浸在水中的物体不受浮力 等等。靠重力才能使用的仪器靠重力才能使用的仪器，也不能再使用也不能再使用，如天平如天平、液体气压计等液体
12、气压计等。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ (原创题原创题)如图所示如图所示，苹果自空中竖直落苹果自空中竖直落 入深水中入深水中，到达某一深度后又返回到水面到达某一深度后又返回到水面，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) 典例剖析典例剖析 典题典题 1 C A苹果在空中下落时处于苹果在空中下落时处于“超重超重”状态状态 B苹果落入水中后苹果落入水中后“重力重力”变小了变小了 C苹果在水中向下运动时处于苹果在水中向下运动时处于“超重超重”状态状态 D苹果在水中向上运动时处于苹果在水中向上运动时处于“失重失重”状态状态 思路引导：思路引导：(1)加速度的方向决定加速度的
13、方向决定“超重超重”或或“失重失重”。 (2)重力不随物体的运动状态而变化重力不随物体的运动状态而变化。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 解析：解析：苹果在空中下落时加速度向下苹果在空中下落时加速度向下，处于处于“失重失重”状态状态，A错；苹错；苹 果在水中下落时加速度向上果在水中下落时加速度向上，处于处于“超重超重”状态状态，C对；苹果在水中上升对；苹果在水中上升 时加速度向上时加速度向上，处于处于“超重超重”状态状态，D错；苹果在整个运动过程中错；苹果在整个运动过程中“重重 力力”没变没变，B错错。 思维升华：思维升华：(1)无论超重无论超重、失重失重、完全失重完
14、全失重，变化的只是视重变化的只是视重，实际实际 重力不变重力不变。 (2)决定超重还是失重的是加速度的方向决定超重还是失重的是加速度的方向，与速度方向无关与速度方向无关。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 1(2019广东省惠州市高一上学期期末广东省惠州市高一上学期期末)金属小桶侧面有一小孔金属小桶侧面有一小孔A， 当桶内盛水时当桶内盛水时，水会从小孔水会从小孔A中流出中流出。如果让装满水的小桶自由下落如果让装满水的小桶自由下落，不不 计空气阻力计空气阻力，则在小桶自由下落过程中则在小桶自由下落过程中( ) A水继续以相同的速度从小孔中喷出水继续以相同的速度从小孔中喷出
15、 B水不再从小孔喷出水不再从小孔喷出 C水将以更大的速度喷出水将以更大的速度喷出 D水将以较小的速度喷出水将以较小的速度喷出 对点训练对点训练 B 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 解析：解析：水桶自由下落水桶自由下落，处于完全失重状态处于完全失重状态，故其中的水也处于完全故其中的水也处于完全 失重状态失重状态，对容器壁无压力对容器壁无压力，故水不会流出；故选故水不会流出；故选B。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ (1)用弹簧测力计测物体重力时用弹簧测力计测物体重力时，突然向上加速突然向上加速，观察弹簧测观察弹簧测 力计的示数如何变化力计的示数
16、如何变化？ (2)用弹簧测力计测物体重力时用弹簧测力计测物体重力时，突然向下加速突然向下加速，观察弹簧测观察弹簧测 力计的示数如何变化力计的示数如何变化？ (3)若将弹簧测力计和物体一起释放若将弹簧测力计和物体一起释放，观察弹簧测力计的示数观察弹簧测力计的示数 如何变化如何变化？ 二二 超重与失重现象的分析处理超重与失重现象的分析处理 情境导入情境导入 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 提示：提示：(1)弹簧测力计示数变大了弹簧测力计示数变大了。 (2)弹簧测力计示数变小了弹簧测力计示数变小了。 (3)弹簧测力计示数变为零弹簧测力计示数变为零。 返回导航 第四章 运动和
17、力的关系 物理必修 第一册 RJ 1产生超重产生超重、失重现象的原因失重现象的原因 (1)产生超重的原因：产生超重的原因： 当物体具有向上的加速度当物体具有向上的加速度a时时，支持物对物体的支持力支持物对物体的支持力(或悬绳的拉或悬绳的拉 力力)为为F。由牛顿第二定律可得：由牛顿第二定律可得：Fmgma 所以所以Fm(ga)mg 由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力或对悬绳的拉力)Fmg。 要点提炼要点提炼 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ (2)产生失重现象的原因：产生失重现象的原因： 当物体具有向下的加速度当物体具有
18、向下的加速度a时时，支持物对物体的支持力支持物对物体的支持力(或悬绳对物或悬绳对物 体的拉力体的拉力)为为F。由牛顿第二定律可知：由牛顿第二定律可知：mgFma 所以所以Fm(ga)mg 由牛顿第三定律可知由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力物体对支持物的压力(或对悬绳的拉或对悬绳的拉 力力)Fmg 向上加速， 向下向上加速， 向下 减速减速 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 特征特征 状态状态 加速度加速度 视重视重(F)与重力关系与重力关系 运动情况运动情况 受力图受力图 失重失重 向下向下 Fm(ga)G，电梯匀加速上升，则有，电梯匀加速上升，则有 a1F 1
19、G m 1 m/s2，h11 2a1t 2 1 2 m t12 s 时时，va1t12 m/s 在在 25 s 内内，F2400 N，F2G，电梯匀速上升电梯匀速上升，则有则有 h2vt26 m 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 在在 56 s 内内，F3320 N，F3G，电梯匀减速上升电梯匀减速上升， 则有则有 a3G F3 m 2 m/s2 又又 va3t30，说明电梯在说明电梯在 6 s 末停止末停止 故故 h3v 2t3 1 m 所以电梯上升的高度为所以电梯上升的高度为 hh1h2h39 m。 答案：答案：9 m 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第
20、一册 RJ 思维升华：思维升华：结合图像分析求解超重与失重问题结合图像分析求解超重与失重问题 特别要善于从图像中获取有用信息特别要善于从图像中获取有用信息，能将图像与物体实际运动的情能将图像与物体实际运动的情 境结合起来境结合起来，并应用相关物理规律求解并应用相关物理规律求解。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 2如图所示如图所示，一个质量一个质量M50 kg的人站在升降机的地板上的人站在升降机的地板上，升降机升降机 的顶部悬挂了一只弹簧测力计的顶部悬挂了一只弹簧测力计，测力计下挂着一个质量测力计下挂着一个质量m5 kg的物体的物体 A。当升降机向上运动时当升降机向上运
21、动时，她看到弹簧测力计的示数为她看到弹簧测力计的示数为40 N，g10 m/s2，求：求： (1)升降机的加速度；升降机的加速度； (2)此时人对地板的压力此时人对地板的压力。 答案：答案：(1)2 m/s2，方向向下方向向下 (2)400 N 竖直向下竖直向下 对点训练对点训练 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 解析：解析：(1)对对 A 受力分析，根据牛顿第二定律得：受力分析，根据牛顿第二定律得： mgF 弹弹ma 得得 agF 弹弹 m (1040 5 )m/s 2 2 m/s2，则升降机的加速度为，则升降机的加速度为 2 m/s2， 方向向下。方向向下。 (2)
22、对人分析，根据牛顿第二定律得：对人分析，根据牛顿第二定律得：MgF NMa 解得：解得：F NMgMa50(102) N400 N， 则由牛顿第三定律知人对升降机地板的压力大小为则由牛顿第三定律知人对升降机地板的压力大小为 400 N，竖直向，竖直向 下。下。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 核心素养提升核心素养提升 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 直升机悬停在空中向地面投放装有某直升机悬停在空中向地面投放装有某 物体的箱子物体的箱子，如图所示如图所示。设箱子初速度为零设箱子初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱箱子所受的空气阻力与箱 子下落速度
23、的平方成正比子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱在箱 子下落过程中子下落过程中，下列说法正确的是下列说法正确的是( ) 易错点：受思维定式的影响易错点：受思维定式的影响，未作好状态分析致错未作好状态分析致错 案案 例例 C A箱内物体对箱子底部始终没有压力箱内物体对箱子底部始终没有压力 B箱子刚从飞机上投下时箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大箱内物体受到的支持力最大 C箱子落到地面前瞬间箱子落到地面前瞬间，箱内物体受到的支持力比刚投箱内物体受到的支持力比刚投 下时大下时大 D若下落距离足够长若下落距离足够长，箱内物体有可能不
24、受底部支持力箱内物体有可能不受底部支持力 而而“飘起来飘起来” 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 错解：错解：A或或D 错因分析：错因分析：误选误选A者者，对题干提供的信息审读不细致对题干提供的信息审读不细致，误认为只要物误认为只要物 体在空中释放而下落就一定处于完全失重状态体在空中释放而下落就一定处于完全失重状态。事实上事实上，箱子所受的空箱子所受的空 气阻力与箱子下落速度的平方成正比气阻力与箱子下落速度的平方成正比，解题时应认真审读题中给出的条解题时应认真审读题中给出的条 件及变化过程件及变化过程。误选误选D者者，此时注意到了箱子下落过程中受到空气阻力的此时注意到了
25、箱子下落过程中受到空气阻力的 影响影响，但对箱子和箱内物体的运动过程分析错误但对箱子和箱内物体的运动过程分析错误，想当然地认为箱内物想当然地认为箱内物 体有可能不受底部支持力而体有可能不受底部支持力而“飘起来飘起来”。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 解析：解析：箱子刚投下时不受阻力箱子刚投下时不受阻力，整体加速度为整体加速度为g，对于物体有对于物体有mg FNmg，即即FN0，此时物体对箱子底部的压力为零此时物体对箱子底部的压力为零，故故B错；随着箱子错；随着箱子 的下落的下落，因受空气阻力作用因受空气阻力作用，对整体应用牛顿第二定律得对整体应用牛顿第二定律得(Mm
26、)gkv2 (Mm)a，随着下落速度的增大随着下落速度的增大，加速度越来越小加速度越来越小，对物体应用牛顿对物体应用牛顿 第二定律得第二定律得mgFNma，随着加速度的减小随着加速度的减小，物体受到的支持力越来越物体受到的支持力越来越 大大，由牛顿第三定律可得物体对箱子底部的压力也越来越大由牛顿第三定律可得物体对箱子底部的压力也越来越大，故故A错错，C 对；若下落距离足够长对；若下落距离足够长，最后重力与阻力平衡最后重力与阻力平衡，加速度加速度a为零为零，箱子将做箱子将做 匀速直线运动匀速直线运动，此时对物体有此时对物体有mgFN，因此物体不可能因此物体不可能“飘起来飘起来”，故故 D错错。
27、返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 素养警示素养警示 分析箱子和箱内物体的运动应抓住三个关键：一是刚投下时空气阻分析箱子和箱内物体的运动应抓住三个关键：一是刚投下时空气阻 力为零；二是运动中力为零；二是运动中F阻 阻 kv2；三是当下落距离足够长时；三是当下落距离足够长时，两者最终将做两者最终将做 匀速运动匀速运动。做好受力分析及运动状态的分析做好受力分析及运动状态的分析，是正确求解问题的前提是正确求解问题的前提。 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 素养脉络构建素养脉络构建 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 课堂达标检测课堂达标检测 返回导航 第四章 运动和力的关系 物理必修 第一册 RJ 夯基提能作业夯基提能作业
