高中物理人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重教学演示课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册6 超重和失重教学演示课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了加速度g，牛顿第二定律，平衡条件等内容，欢迎下载使用。
一、重力的测量1．填一填(1)方法一：先测量物体做自由落体运动的 ，再用天平测量物体的 ，利用 _____________可得G＝mg。(2)方法二：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于 根据力的 可得重力等于测力计的示数，即G＝F。2．判一判(1)物体的重力大小G＝mg是根据牛顿第二定律确定的。( )(2)弹簧测力计测量重力时，其示数一定等于物体的重力大小。( )(3)在加速上升的电梯中用弹簧测力计测一物体的重力，弹簧测力计的示数大于物体的重力。( )
3．想一想我们测量体重时，站在台秤上应保持什么状态？测量体重的原理是什么？提示：保持静止状态，二力平衡。
二、超重和失重1．填一填
2．判一判(1)物体处于超重状态时重力增大了。( )(2)物体处于失重状态时重力减小了。( )(3)物体处于超重或失重状态时，物体的重力没有变化。( )(4)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。( )
3．想一想 在乘用竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯上升时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到目的楼层时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，在电梯下降时，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到目的楼层时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。(1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？提示：竖直向上，超重。(2)电梯向上将要到达目的楼层减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？提示：竖直向下，失重。(3)若电梯下降启动的瞬间或到达目的楼层前减速运动时，人处于超重还是失重状态？提示：向下启动瞬间，加速度向下，失重；向下减速运动时加速度向上，超重。
主题探究(一)　对超重和失重的理解【重难释解】1.弹簧测力计的示数分析当用弹簧测力计竖直悬挂物体时，弹簧测力计的示数等于弹簧测力计所受的拉力。非平衡状态下，弹簧测力计的示数与物体的重力大小不相等。
2．平衡、超重、失重、完全失重状态的比较
[特别提醒]　在完全失重状态下：(1)平常由重力产生的一切物理现象都会消失。例如：单摆停止摆动、液体对器壁没有压强、浸在液体中的物体不受浮力等。(2)工作原理与重力有关的仪器也不能使用。例如：天平、液体气压计等，注意弹簧测力计不能测量重力，但可以测量拉力等。
典例1　 “蹦极” 是一项体育运动。某人(视为质点)身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示。图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中 (　　)A．在ab段，人处于失重状态B．在a点，人的速度最大C．在bc段，人处于失重状态D．在c点，人的速度为零，加速度也为零
[解析]　在ab段，弹性绳的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，人向下做加速运动，处于失重状态，随弹性绳的拉力的增大，向下的合外力减小，所以向下的加速度逐渐减小；在bc段，弹性绳的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，人向下做减速运动，处于超重状态，而且加速度随弹性绳的拉力的增大而增大，所以在ac段人的速度先增加后减小，加速度先减小后增加，在b点人的速度最大，在c点，弹性绳的形变量最大，即弹性绳的拉力最大，向上的加速度最大，人的速度为零，故选项A正确，B、C、D错误。[答案]　A　
判断超重、失重状态的方法(1)从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态。(3)注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。
【素养训练】1． 一人站在体重计上。当他静止时台秤指针指在45 kg刻度处。则在他快速蹲下不动的整个过程中，台秤指针 (　　)A．一直指在大于45 kg刻度处B．一直指在小于45 kg刻度处C．先指在大于45 kg刻度处，后指在小于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处D．先指在小于45 kg刻度处，后指在大于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处答案：D
2．在一个封闭装置中，用弹簧测力计测一物体的重力，根据读数与物体实际重力之间的关系，判断以下说法中正确的是(　　)A．读数偏大，表明装置一定加速上升B．读数偏小，表明装置一定加速下降C．读数为0，表明装置运动的加速度等于重力加速度，但无法判断是向上运动还是向下运动D．读数准确，表明装置一定匀速上升或下降答案：C
主题探究(二)　超重和失重现象的应用【重难释解】解决超重和失重问题的一般思路超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：(1)分析物体运动的加速度方向；(2)判断物体处于超重状态还是失重状态；(3)对物体进行受力分析；(4)利用牛顿第二定律分析和求解。
典例2　 如图所示为阿联酋迪拜哈利法塔，又称“迪拜塔”，塔高828 m，为世界第一高楼。楼层总数162层，配备56部电梯，最高速可达17.4 m/s。游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示。下列相关说法正确的是 (　　)
A．t＝6 s时，电梯处于失重状态B．7～53 s时间内，绳索拉力最小C．t＝59 s时，电梯处于超重状态D．t＝60 s时，电梯速度恰好为0[解析]　根据a-t图像可知当t＝6 s时，电梯的加速度向上，电梯处于超重状态，故A错误；53～55 s时间内，加速度的方向向下，电梯处于失重状态，绳索的拉力小于重力；而7～53 s时间内，a＝0，电梯处于平衡状态，绳索拉力等于电梯的重力，大于电梯失重时绳索的拉力，所以这段时间内绳索拉力不是最小，故B错误；t＝59 s时，电梯减速向上运动，a＜0，加速度方向向下，电梯处于失重状态，故C错误；根据a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，由几何知识可知，60 s内a-t图像与坐标轴所围的面积代数和为0，所以速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t＝60 s时，电梯速度恰好为0，故D正确。[答案]　D
【素养训练】1．“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在身体上，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g。据图可知，此人在蹦极过程中最大加速度约为 (　　)A．g　　　　　　　　B．2gC．3g D．4g答案：B
2． (多选)如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N。在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为12 N。关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2) (　　)A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2答案：AD
一、培养创新意识和创新思维1． 如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔，静止时用手指堵住小孔不让它漏水。忽略空气阻力，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，则下列说法正确的是 (　　)A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
解析：题中几种运动，对整体分析，都只受重力作用，运动加速度为g，方向竖直向下，容器中的水处于完全失重状态，对容器底部无压力，故在底部的小孔处水不会漏出。故D正确，A、B、C错误。答案：D
2． (多选)如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)，至回到出发点的过程中，下列说法正确的是 (　　)A．上升过程A、B处于超重状态，下降过程A、B处于失重状态B．上升和下降过程A、B两物体均为完全失重C．上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力D．若将A、B两物体叠放着一起自由释放、水平抛出或者斜向上抛出，A、B间均无弹力作用
解析：以A、B整体为研究对象：在上升和下降过程中仅受重力，由牛顿第二定律知加速度为g，方向竖直向下，故全过程A、B都处于完全失重状态，A错误，B正确。再以A为研究对象：因加速度为g，方向竖直向下，由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，即A和B之间没有作用力，故C错误。同理可知，无论将A、B两物体叠放着一起自由释放、水平抛出或者斜向上抛出，A、B两物体均处于完全失重状态，故A、B间均无弹力作用，故D正确。答案：BD　
二、注重学以致用和思维建模1．如图所示为运动员跳高时的精彩瞬间，下列说法正确的是 (　　)A．运动员在最高点处于平衡状态B．运动员在下降过程中处于超重状态C．运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态D．运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力
解析：运动员在最高点只受重力作用，不是处于平衡状态，选项A错误；运动员在下降过程中加速度向下，处于失重状态，选项B错误；运动员起跳以后在上升过程中加速度向下，处于失重状态，选项C正确；运动员起跳时加速上升，则地面对他的支持力大于他所受的重力，选项D错误。答案：C
2．(2021年1月新高考8省联考·广东卷改编)(多选)研究“蹦极”运动时，在运动员身上系好弹性绳并安装传感器，可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据，得到如图所示的“速度—位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略，根据图像信息，下列说法正确的有 (　　)A．弹性绳原长为15 mB．当运动员下降10 m时，处于失重状态C．当运动员下降15 m时，绳长达到最长D．当运动员下降20 m时，其加速度方向竖直向上