资源简介

(共34张PPT)
超重和失重
一、力的测量
二、超重与失重
三、小试牛刀
四、完全失重
新课导入
太空站往往有很多有趣的现象，是什么原因造成了空间站和地面的这些区别？
天宫空间站
重力的测量
01
重力的测量
1.天平测物体的质量
2. G=mg
利用测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
01
重力的测量
最常用方法：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
如果下蹲 体重计的示数还是不变吗
01
重力的测量
超重和失重
01
视重和实重
视重:测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。
依据：牛顿第三定律
实重:物体实际的重力大小。
结论:静止或匀速状态下，视重=实重。
什么情况下视重与视重不相等呢？
02
下蹲过程分析
如图，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和体重计对人的支持力 FN，下蹲时分为几个运动阶段？
G
FN
人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速至少两个阶段。
加速向下
设竖直向下方向为坐标轴正方向。
人加速向下运动的过程中，根据牛顿第二定律
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。
mg － FN = ma
FN = m（g－a）< mg
03
失重
失重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。
特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。
举例：
流浪地球：太空电梯下坠
“核心是位于同步轨道的船坞区，这个位置上完全失重，适合构建巨构建筑及建造和停泊星舰。”
“太空电梯”
失重
减速向下
设竖直向下方向为坐标轴正方向。
人减速向下运动的过程中
加速度方向与运动方向相反，有
此时，体重计的示数（视重）大于人受到的（实重）重力。
mg － FN =－ ma
FN = m（g+a） > mg
04
超重
超重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。
特征：物体加速度向上，视重变大，实重不变。
举例：
三体：深海模式
“当恒星级战舰以120G的最大加速度飞行时，叫作前进四。这种状态下，飞船的加速度已经远远超出了人类身体能够承受的极限，所有船员必须进入深海状态”。
“前进四”
超重
05
超重、失重的本质
1. 所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变。
2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即“实重”并没有变化。
06
规律总结
类型 v方向 a方向 现象
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
向上
向上
向下
向下
向上
向下
向下
向上
超重
失重
超重
失重
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。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。
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。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。
思考与讨论
在电梯里放一台体重计， 人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数的变化。
思考与讨论
Phyphox简要介绍
Phyphox软件通过调用手机的内置传感器，包括加速度传感器、磁力传感器、陀螺仪(旋转传感器)、光传感器、压力传感器、麦克风以及GPS 等。可根据手机的运动情况和周围环境进行相应 的数据测量。
思考与讨论
利用Phyphox测量物体加速度
小试牛刀
教材例题
【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。
【分析 】人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力 FN，受力分析如图 所示。
教材例题
【解析】设竖直向上方向为坐标轴正方向。根据牛顿第二定律
FN－mg＝ma
FN ＝m（g ＋ a）＝ 60×（9.8 ＋ 0.25）N ＝ 603 N
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 FN′为
FN ＝－ FN ＝－ 603 N
人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下。
思考与讨论
思考：当悬绳断裂升降机以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？
由FN = m(g – a)得：FN =0
当物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零，这种现象又是什么现象呢？
完全失重
01
完全失重
完全失重：
当加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
由FN = m(g – a)得：FN =0
教材习题
装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
完全失重：太空授课
总结归纳
1.重力的测量
公式法：G＝mg
平衡条件：F＝mg
2.超重
3.失重
4.完全失重
视重（力）小于（实重）重力
视重（力）大于（实重）重力
加速度向上
加速度向下
视重为零 a=g
课后搜寻
超重和失重现象在实际中还有许多，请你通过读书、上网、观看相关影视作品、或请教专业人员等多种途径进一步学习和了解。
感谢聆听

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