《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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