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(共55张PPT)
4.6 超重和失重
人教版（2019） 高一上
牛顿第一定律 惯性定律,惯性
反映物体在不受力时的运动规律
牛顿第二定律 F=ma
反映了力和运动的关系
牛顿运动定律
温故而知新
复习
牛顿第三定律 F =－ (作用力和反作用力定律)
反映了物体之间的相互作用规律
（1）从受力确定运动情况
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
（2）从运动情况确定受力
物体运
动情况
运动学
公 式
加速度
a
牛顿第
二定律
物体受
力情况
站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？
方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg。
方法二：利用力的平衡条件（二力平衡）对重力进行测量。
一、重力的测量
压力与支持力是作用力与反作用力
读数 压力 支持力
支持力N
压力N’
◆体重计的读数与物体重力的关系？
支持力N
重力G
读数
反映
压力
思考与讨论
如何测量重力？需要注意什么？
方法一：天平测质量、再利用G=mg计算
方法二：通过二力平衡
测量时保持静止状态
如果不是静止会怎样？
重力的测量
仔细观察，在测量时候向下蹲，体重计的示数会如何变化？
重力的测量
视重
实重
下蹲过程：
加速下降
减速下降
静止
情形一：加速下降
失重
情形二：减速下降
超重
情形三：静止
二、超重与失重
超重与失重
情形一：加速下降
情形二：减速下降
超重：
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象
失重：
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象
思考：出现超重与失重时，物体所受的实际重力变了吗？
2. 失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。
1.视重：人站在体重计上时，体重计的示数称为视重。
3. 超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象。
4. 实重：物体的实际重力。
注意：无论是超重还是失重，人本身的实际重力mg并没有变化。
视重和实重
视重
实重
F
F’
F’
F
G
G
弹簧测力计的示数，表示的是物体对弹簧测力计的拉力大小。台秤的示数，表示的是物体对台秤的压力大小。→视重
例题
设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g 取 9.8 m/s2
解：设竖直向上方向为坐标轴正方向
根据牛顿第二定律，有
即
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 F N ′为
人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下
超重与失重
失重
超重
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象
a向下
加速
下降
v ↓
a ↓
减速上升
v ↑
a ↓
a向上
加速
上升
v ↑
a ↑
减速下降
v ↓
a ↑
思考与讨论
人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。图 中呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况，请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况
超重与失重
超重与失重
失重
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象
a向下
加速
下降
v ↓
a ↓
减速上升
v ↑
a ↓
a向下且a=g
完全失重
物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力
什么运动
？
完全失重
F合 = mg — F=ma 所以： F = mg — m g = 0
当物体以加速度 a = g 加速下降或减速上升时：
总结：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这就是“完全失重”现象。
应用：试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
解：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。
生活中的失重和超重现象
从动力学看自由落体运动
（1）自由落体运动定义
G
F合 =G=mg
（2）自由落体加速度
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
V0=0
课堂小结
失重
超重
a向下且a=g
加速下降
v ↓a ↓
减速上升
v ↑a ↓
a向上
加速上升
v ↑a ↑
减速下降
v ↓a ↑
完全失重
生活中的超重与失重现象
a向下
『判一判』
(1)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。(　　)
(3)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。(　　)
(5)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。(　　)
学习检测
× 　
× 　
× 　
× 　
√　
√　
大展身手
冰灾会致使交通严重受阻。设有一辆
载重卡车，正以某一速度沿着平直的
冰雪路面匀速行驶，为了安全，司机
改为以原速的一半行驶，结果发现，
即使以原速的一半行驶，紧急刹车后的滑行距离(即刹车距离)仍然达到了正常路面紧急刹车的2倍。设轮胎与正常路面间的动摩擦因数 1=0.8，取g=10m/s2，试求：
(1)轮胎与冰雪路面间的动摩擦因数μ2为多大？
(2)为保证安全，卡车在冰雪路面上的刹车距离不能超过18m，则卡车在冰雪路面上的行驶速度最大不能超过多少？
(1)0.1 (2) 行驶速度最大不得超过6m/s
生活中常说的“超重”、“失重”
这个小伙子15岁，身高1.5米，质量是100公斤，他“超重”了
这辆汽车规定载重5吨，现在实际拉10吨，它“超重”了。
神州五号加速升空阶段,杨利伟要接受超重的考验,到了太空要吃失重之苦。
“失重超重”都直接涉及到离我们遥远而神秘的航天业中，是否失重超重在我们日常生活中难以看到？
生活中的超重失
利用完全失重条件的科学研究
液体呈绝对球形
制造理想的滚珠
制造泡沫金属
0
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
弹簧测力计无法测量物体的重力.
无法用天平测量物体的质量
但仍能测量拉力或压力的大小。
太空中的失重环境
人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失重状态。
物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……
空间站中的宇航员
v
a
F
mg
解：当升降机匀加速下降时，根据牛顿第二定律可知：
mg－ F ＝ma
F＝ mg － ma
根据牛顿第三定律可知:台秤的示数分别为300N和0N。
①当a1=2.5m/s2,F1=300N
②当自由下落时，a2=g,F2=0N
例2、在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？
②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？
1.关于超重和失重，下列说法中正确的是（ ）
A 超重就是物体受到的重力增加了
B 失重就是物体受到的重力减小了
C 完全失重就是物体一点重力都不受了
D 不论超重或失重，物体所受的重力都不变
D
分析：无论是超重、失重还是完全失重，物体所受到的重力是不变的。不同的只是重力的作用效果。
课堂训练
2.一小孩站在升降机中，升降机的运动情况如下时，判断超重、失重情况。
2、升降机减速上升
3、升降机加速下降
4、升降机减速下降
超重
失重
失重
超重
课堂训练
1、升降机加速上升
分析：超重还是失重由a决定，与v方向无关
丁
丙
乙
甲
m
v
a
m
v
a
m
v
a
m
a
v
NN>G 超重
NN>G 超重
G
N
G
N
G
N
G
N
向上减速运动
向上加速运动
向下加速运动
向下减速运动
物体失重和超重的情况：
总结
分析：超重还是失重由a决定，与v方向无关
课堂训练
3.弹簧上挂着一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？
（取g=10 m/s2）
（1）以v=5 m/s速度匀速下降
（2）以a=5 m/s2的加速度竖直加速上升.
（3）以a=5 m/s2的加速度竖直加速下降.
（4）以重力加速度g竖直减速上升.
课堂训练
3.弹簧上挂着一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？
（取g=10 m/s2）
（1）以v=5 m/s速度匀速下降.
解析：对物体受力分析，如图所示.
（1）匀速下降时，由平衡条件得F=mg=10 N
课堂训练
3.弹簧上挂着一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？
（取g=10 m/s2）
（2）以a=5 m/s2的加速度竖直加速上升.
解析：(2)以向上为正方向，由牛顿第二定律
F-mg=ma F=m(g+a)=15 N.
课堂训练
3.弹簧上挂着一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？
（取g=10 m/s2）
（3）以a=5 m/s2的加速度竖直加速下降.
解析：对物体受力分析，如图所示.
(3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律 mg-F=ma F=m(g-a)=5 N.
课堂训练
解析：对物体受力分析，如图所示.
（4）取向下方向为正方向，由牛顿第二定律
mg-F=mg F=0 N
处于完全失重状态.
3.弹簧上挂着一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？
（取g=10 m/s2）
（4）以重力加速度g竖直减速上升.
总结：
1、超重和失重的条件：
（1）当物体有竖直向上的加速度时，产生超重现象。
（2）当物体有竖直向下的加速度时，产生失重现象。
（3）当物体有竖直向下的加速度且a=g时，产生完全失重现象。
（即物体发生超重和失重现象时，只与物体的加速度有关，而与物体的速度方向无关。）
实质： 物体所受的重力仍然存在，且大小不变，只是对物体的拉力F拉或压力F压与重力的大小关系改变。
三、从动力学看落体运动
1、自由落体运动
（1）自由落体运动定义
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
（2）自由落体加速度
F合 =G=mg
G
v0=0
三、从动力学看落体运动
2、竖直上抛运动
（1）竖直上抛运动定义
物体以一定的初速度竖直向上抛出后只在重力作用下的运动。
（2）竖直上抛运动加速度
F合 =G=mg
方向竖直向下。
G
V0
三、从动力学看落体运动
2、竖直上抛运动
（3）竖直上抛运动研究方法
以向上方向为正方向，竖直向上抛运动是一个加速度为-g的匀减速直线运动。
（4）竖直上抛运动规律公式
G
V0
例3、从塔上以20m/s的初速度竖直向上抛一个石子，不考虑空气阻力，求5s末石子速度和5s内石子位移。(g=10m/s2)。
以向上方向为正方向。
V0
x正
x
Vt
1、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在底板上，如图，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是: ( )
A、加速上升 B、减速上升
C、加速下降 D、减速下降
分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能向上减速或向下加速
BC
f = FN
F=k x
课后探究
2．物体速度为零是否就是物体处于静止状态？
【提示】　不一定，速度为零可能合外力不为零，也就是说可能有加速度，而静止状态与匀速直线运动状态，均为平衡态．
3．竖直上抛运动的物体在最高点时，处于平衡状态吗？
【提示】　对竖直上抛的物体在最高点时，v＝0，a＝g为非平衡态
课后探究
4.一个人站在医用体重计的测盘上不动时测得重为G，当此人突然下蹲时，磅秤的读数（ ）
A. 先大于G，后小于G
B. 先小于G，后大于G
C. 大于G
D. 小于G
思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？
过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。
B
思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？
课后探究
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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