《超重和失重》运动和力的关系PPT

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《超重和失重》运动和力的关系PPT
第一部分内容：课标要求
1.知道测量重力的两种方法。
2.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象。
3.掌握处理滑块与滑板模型问题。
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超重和失重PPT，第二部分内容：自学新教材
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____状态，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)人站在体重计上静止不动时视重等于重力。 ( )
二、超重和失重
1．填一填
超重
定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的现象
产生条件：物体具有____的加速度
失重
定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)____物体所受重力的现象
产生条件：物体具有____的加速度
完全失重
定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力
产生条件：物体的加速度a＝g
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
在乘竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯里上楼时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到楼顶时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，在电梯里，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到楼底时，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？
(2)电梯向上将要到达目的地减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？
(3)若电梯下降启动的瞬间或到达楼底前减速运动时，人处于超重还是失重状态？
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超重和失重PPT，第三部分内容：提升新知能
突破点一 对超重和失重的理解
1．重力与视重的区别
(1)重力：物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。
(2)视重：当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
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，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；工作原理与重力有关的仪器也不能再使用，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]　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
[规律方法]
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。
[对点练清]
1．如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)
A．失重、失重B．超重、超重
C．失重、超重D．超重、失重
2．[多选]有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是 (　　)
A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B．座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态       
D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态
3.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。假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，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
突破点二 超重和失重现象的应用
超重和失重现象的应用，实质上就是牛顿第二定律的应用，解题的一般思路：
(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]　质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。
(1)匀速上升；
(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。
[对点练清]
4.[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) 了 (　　)
A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2
B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2
5．[多选]如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲—起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知(　　)
A．该同学体重约为650 N
B．该同学做了两次下蹲—起立的动作
C．该同学做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s起立
D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
突破点三 滑块与滑板模型
[学透用活]
1．模型概述：一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动，两者之间有相对运动，可能发生同向相对滑动或反向相对滑动。问题涉及两物体的运动时间、速度、加速度、位移等各量的关系。
2．滑块——滑板模型的三个基本关系
加速度关系
滑块与滑板保持相对静止，可以用“整体法”求出它们一起运动的加速度
如果滑块与滑板之间发生相对运动，应采用“隔离法”分别求出滑块与滑板运动的加速度。应注意发掘滑块与滑板是否发生相对运动等隐含条件
速度关系
滑块与滑板保持相对静止时，二者速度相同，分析清楚此时的摩擦力作用情况
滑块与滑板之间发生相对运动时，二者速度不相同，明确滑块与滑板的速度关系，从而确定滑块与滑板受到的摩擦力情况。应注意摩擦力发生突变的情况
位移关系
滑块和滑板向同一方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之差
滑块和滑板向相反方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的位移之和
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超重和失重PPT，第四部分内容：训练新素养
一、通过弹簧测力计观察超重现象(核心素养之科学探究)
[选自鲁科版教材P129“迷你实验室”]
在弹簧测力计上挂一个重物，观察并记下静止时测力计的示数。
让挂着重物的测力计缓缓地向上或向下做匀速运动，观察测力计的示数有无变化。
使挂着重物的测力计突然竖直向上做加速运动(如图)，仔细观察在加速的瞬间测力计示数有无变化。如有变化，是变大还是变小？
[提示]　当弹簧测力计缓缓地向下或向上做匀速运动时，弹簧测力计示数与静止时相同，没有发生变化。原因是重物随弹簧测力计匀速运动时，处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于重物的重力。
当弹簧测力计突然竖直向上加速运动时，测力计示数增大了。由牛顿第二定律可知，T－mg＝ma，此时测力计的示数T＝mg＋ma>mg，故示数增大了,这就是所谓的超重现象。
二、典题好题发掘，练典题做一当十
[选自鲁科版教材P131例题]
一个质量为70 kg的人乘电梯下楼。若电梯以3 m/s2的加速度匀减速下降[图(a)]。求这时他对电梯地板的压力。(取重力加速度g＝10 m/s2)
[分析]人向下做匀减速直线运动，说明加速度方向与速度方向相反，即加速度方向向上。可根据牛顿第二定律求出支持力，然后由牛顿第三定律求得人对地板的压力。
[讨论]人对电梯地板的压力大于自身重力，出现超重现象。无论物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向向上，就必然产生超重现象。该情境中若加速度较大，人会有怎样的感受？
[策略提炼]
解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。在解决此类问题时，要注意分析运动情况及受力情况，尤其要注意加速度的方向。
如果物体的加速度方向向上，则该物体处于超重状态；若加速度方向向下，则该物体处于失重状态。　　
[迁移]若加速度方向向下，情况会怎么样呢？
在例题中，若电梯离开某楼层匀加速下降，其他条件不变，则人对电梯地板的压力又为多大？请计算得出结果。
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