《超重和失重》運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系PPT
第一部分內(nèi)容:課標(biāo)要求
1.知道測(cè)量重力的兩種方法。
2.知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象,會(huì)根據(jù)條件判斷超重、失重現(xiàn)象。
3.掌握處理滑塊與滑板模型問(wèn)題。
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超重和失重PPT,第二部分內(nèi)容:自學(xué)新教材
一、重力的測(cè)量
1.填一填
(1)方法一:先測(cè)量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的____,再用天平測(cè)量物體的____,利用____可得G=mg。
(2)方法二:將待測(cè)物體懸掛或放置在測(cè)力計(jì)上,使它處于____狀態(tài),根據(jù)力的____可得重力等于測(cè)力計(jì)的示數(shù),即G=F。
2.判一判
(1)物體的重力大小G=mg是根據(jù)牛頓第二定律確定的。( )
(2)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力時(shí)其示數(shù)一定等于物體的重力大小。( )
(3)人站在體重計(jì)上靜止不動(dòng)時(shí)視重等于重力。 ( )
二、超重和失重
1.填一填
超重
定義:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?____物體所受重力的現(xiàn)象
產(chǎn)生條件:物體具有____的加速度
失重
定義:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?____物體所受重力的現(xiàn)象
產(chǎn)生條件:物體具有____的加速度
完全失重
定義:物體對(duì)支持物(或懸掛物)完全沒(méi)有作用力
產(chǎn)生條件:物體的加速度a=g
2.判一判
(1)物體處于超重狀態(tài)時(shí)重力增大了。 ( )
(2)物體處于失重狀態(tài)時(shí)重力減小了。 ( )
(3)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí),物體的重力沒(méi)有變化。 ( )
(4)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體處于完全失重狀態(tài)。 ( )
3.想一想
在乘豎直升降電梯上下樓時(shí),你是否有這樣的感覺(jué):在電梯里上樓時(shí),開(kāi)始時(shí)覺(jué)得自己有“向下墜”的感覺(jué),好像自己變重了,快到樓頂時(shí)又覺(jué)得自己有“向上飄”的感覺(jué),好像自己變輕了。下樓時(shí),在電梯里,開(kāi)始覺(jué)得有種“向上飄”的感覺(jué),背的書(shū)包也感覺(jué)變“輕”了,快到樓底時(shí),覺(jué)得自己有種“向下墜”的感覺(jué),背的書(shū)包也似乎變“重”了。
(1)電梯向上啟動(dòng)瞬間加速度方向如何?人處于超重還是失重狀態(tài)?
(2)電梯向上將要到達(dá)目的地減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向如何?人處于超重還是失重狀態(tài)?
(3)若電梯下降啟動(dòng)的瞬間或到達(dá)樓底前減速運(yùn)動(dòng)時(shí),人處于超重還是失重狀態(tài)?
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超重和失重PPT,第三部分內(nèi)容:提升新知能
突破點(diǎn)一 對(duì)超重和失重的理解
1.重力與視重的區(qū)別
(1)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)物體豎直懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱(chēng)為“視重”,大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力。
2.平衡、超重、失重、完全失重狀態(tài)的比較
[特別提醒]
在完全失重狀態(tài)下,平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)消失。例如:?jiǎn)螖[停止擺動(dòng)、液體對(duì)器壁沒(méi)有壓強(qiáng)、浸在液體中的物體不受浮力等;工作原理與重力有關(guān)的儀器也不能再使用,如天平、液體氣壓計(jì)等,注意彈簧測(cè)力計(jì)不能測(cè)量重力,但可以測(cè)量拉力等。
[典例1] 一人站在體重計(jì)上。當(dāng)他靜止時(shí)臺(tái)秤指針指在45 kg刻度處。則在他快速蹲下不動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,臺(tái)秤指針( )
A.一直指在大于45 kg刻度處
B.一直指在小于45 kg刻度處
C.先指在大于45 kg刻度處,后指在小于45 kg刻度處,最后指在等于45 kg刻度處
D.先指在小于45 kg刻度處,后指在大于45 kg刻度處,最后指在等于45 kg刻度處
[規(guī)律方法]
判斷超重、失重狀態(tài)的方法
(1)從受力的角度判斷:當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài),小于重力時(shí)處于失重狀態(tài),等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。
(2)從加速度的角度判斷:當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài),具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài),向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)。
(3)注意:超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向即速度方向無(wú)關(guān)。
[對(duì)點(diǎn)練清]
1.如圖,跳高運(yùn)動(dòng)員起跳后向上運(yùn)動(dòng),越過(guò)橫桿后開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),則運(yùn)動(dòng)員越過(guò)橫桿前、后在空中所處的狀態(tài)分別為( )
A.失重、失重B.超重、超重
C.失重、超重D.超重、失重
2.[多選]有一種大型娛樂(lè)器械可以讓人體驗(yàn)超重和失重,其環(huán)形座艙套在豎直柱子上(如圖所示),由升降機(jī)送上幾十米的高處,然后讓座艙自由下落。落到一定位置時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng),座艙做減速運(yùn)動(dòng),到地面時(shí)剛好停下。下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.座艙自由下落的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)
B.座艙自由下落的過(guò)程中人處于失重狀態(tài)
C.座艙減速下落的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)
D.座艙下落的整個(gè)過(guò)程中人處于失重狀態(tài)
3.如圖所示,一個(gè)盛水的容器底部有一小孔,靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水。假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平動(dòng),且忽略空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.容器自由下落時(shí),小孔向下漏水
B.將容器豎直向上拋出,容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí),小孔向下漏水;容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí),小孔不向下漏水
C.將容器水平拋出,容器在運(yùn)動(dòng)中小孔向下漏水
D.將容器斜向上拋出,容器在運(yùn)動(dòng)中小孔不向下漏水
突破點(diǎn)二 超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用
超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用,實(shí)質(zhì)上就是牛頓第二定律的應(yīng)用,解題的一般思路:
(1)分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向;
(2)判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài);
(3)對(duì)物體進(jìn)行受力分析;
(4)利用牛頓第二定律分析和求解。
[典例2] 質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上,如圖所示。重力加速度g取10 m/s2,當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí),求體重計(jì)的示數(shù)。
(1)勻速上升;
(2)以4 m/s2的加速度加速上升;
(3)以5 m/s2的加速度加速下降。
[對(duì)點(diǎn)練清]
4.[多選]如圖所示,電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤,秤下端掛了一個(gè)質(zhì)量為1 kg的重物,電梯勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)為10 N。在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?2 N。關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2) 了 ( )
A.電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為2 m/s2
B.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為4 m/s2
C.電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為4 m/s2
D.電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為2 m/s2
5.[多選]如圖所示,是某同學(xué)站在壓力傳感器上,做下蹲—起立的動(dòng)作時(shí)記錄的壓力隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)。由圖線(xiàn)可知( )
A.該同學(xué)體重約為650 N
B.該同學(xué)做了兩次下蹲—起立的動(dòng)作
C.該同學(xué)做了一次下蹲—起立的動(dòng)作,且下蹲后約2 s起立
D.下蹲過(guò)程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)
突破點(diǎn)三 滑塊與滑板模型
[學(xué)透用活]
1.模型概述:一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),兩者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),可能發(fā)生同向相對(duì)滑動(dòng)或反向相對(duì)滑動(dòng)。問(wèn)題涉及兩物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間、速度、加速度、位移等各量的關(guān)系。
2.滑塊——滑板模型的三個(gè)基本關(guān)系
加速度關(guān)系
滑塊與滑板保持相對(duì)靜止,可以用“整體法”求出它們一起運(yùn)動(dòng)的加速度
如果滑塊與滑板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),應(yīng)采用“隔離法”分別求出滑塊與滑板運(yùn)動(dòng)的加速度。應(yīng)注意發(fā)掘滑塊與滑板是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)等隱含條件
速度關(guān)系
滑塊與滑板保持相對(duì)靜止時(shí),二者速度相同,分析清楚此時(shí)的摩擦力作用情況
滑塊與滑板之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),二者速度不相同,明確滑塊與滑板的速度關(guān)系,從而確定滑塊與滑板受到的摩擦力情況。應(yīng)注意摩擦力發(fā)生突變的情況
位移關(guān)系
滑塊和滑板向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí),它們的相對(duì)滑行距離等于它們的位移之差
滑塊和滑板向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí),它們的相對(duì)滑行距離等于它們的位移之和
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超重和失重PPT,第四部分內(nèi)容:訓(xùn)練新素養(yǎng)
一、通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)觀察超重現(xiàn)象(核心素養(yǎng)之科學(xué)探究)
[選自魯科版教材P129“迷你實(shí)驗(yàn)室”]
在彈簧測(cè)力計(jì)上掛一個(gè)重物,觀察并記下靜止時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)。
讓掛著重物的測(cè)力計(jì)緩緩地向上或向下做勻速運(yùn)動(dòng),觀察測(cè)力計(jì)的示數(shù)有無(wú)變化。
使掛著重物的測(cè)力計(jì)突然豎直向上做加速運(yùn)動(dòng)(如圖),仔細(xì)觀察在加速的瞬間測(cè)力計(jì)示數(shù)有無(wú)變化。如有變化,是變大還是變。
[提示] 當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)緩緩地向下或向上做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)與靜止時(shí)相同,沒(méi)有發(fā)生變化。原因是重物隨彈簧測(cè)力計(jì)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),處于平衡狀態(tài),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于重物的重力。
當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)突然豎直向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)力計(jì)示數(shù)增大了。由牛頓第二定律可知,T-mg=ma,此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)T=mg+ma>mg,故示數(shù)增大了,這就是所謂的超重現(xiàn)象。
二、典題好題發(fā)掘,練典題做一當(dāng)十
[選自魯科版教材P131例題]
一個(gè)質(zhì)量為70 kg的人乘電梯下樓。若電梯以3 m/s2的加速度勻減速下降[圖(a)]。求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力。(取重力加速度g=10 m/s2)
[分析]人向下做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),說(shuō)明加速度方向與速度方向相反,即加速度方向向上?筛鶕(jù)牛頓第二定律求出支持力,然后由牛頓第三定律求得人對(duì)地板的壓力。
[討論]人對(duì)電梯地板的壓力大于自身重力,出現(xiàn)超重現(xiàn)象。無(wú)論物體是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng),只要加速度方向向上,就必然產(chǎn)生超重現(xiàn)象。該情境中若加速度較大,人會(huì)有怎樣的感受?
[策略提煉]
解決超重與失重的問(wèn)題,其實(shí)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的運(yùn)用。在解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí),要注意分析運(yùn)動(dòng)情況及受力情況,尤其要注意加速度的方向。
如果物體的加速度方向向上,則該物體處于超重狀態(tài);若加速度方向向下,則該物體處于失重狀態(tài)!
[遷移]若加速度方向向下,情況會(huì)怎么樣呢?
在例題中,若電梯離開(kāi)某樓層勻加速下降,其他條件不變,則人對(duì)電梯地板的壓力又為多大?請(qǐng)計(jì)算得出結(jié)果。
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