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(共16张PPT)
第七节 超重和失重
学习目标
1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。
2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤，树立严谨治学的物理观念。
一.现象观察
动手实验
观察以下过程测力计的示数及变化
1.给你一个弹簧测力计和一个钩码：
（1）钩码静止时；
（2）向上提弹簧测力计，钩码上升到最高点的过程；
（3）向下放弹簧测力计，钩码下降到最低点的过程。
2.给你一个体重计称体重：
（1）站着不动时；
（2）你开始下蹲至最低点的过程；
（3）你开始站起至直立的过程。
一.现象观察
“想象实验”
（1）电梯静止时；
（2）电梯从顶楼由静止到底楼的过程；
（3）电梯从底楼由静止到顶楼的过程。
澳门塔
1.你站在体重计上坐电梯，观察以下
过程体重计的示数及变化：
2.“感受”蹦极：
你一跃而下至最低点
的过程，弹性绳对你
的拉力如何变化？
澳门塔
运动状态 弹簧测力 计的示数 加速度
的方向
静止 等于重力 为零
由静止到向上运动 大于重力 竖直向上
由向上运动到静止 小于重力 竖直向下
由静止到向下运动 小于重力 竖直向下
由向下运动到静止 大于重力 竖直向上
二.电梯实验
教材P134“活动”：如图所示，在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使重物在竖直方向做多种方式的运动。观察弹簧测力计示数的变化并完善表格。
澳门塔
二.电梯实验
教材P134“讨论交流”
我问你答
（1）重物受到哪些力的作用？
重力mg和弹簧测力计对重物的拉力T′。
mg
T′
（2）在重物上下运动的过程中，其重力是否变化？为什么？
不变。根据G=mg,因为m、g不变。
（3）弹簧测力计的示数T是由哪个力的大小决定的？
由重物对弹簧测力计的拉力T的大小决定的。
（4）在哪些情况下弹簧测力计的示数等于物体的重力？
（5）哪些情况下弹簧测力计的示数不等于物体的重力？
物体静止或做匀速直线运动时。
物体在竖直方向做变速运动时。
二.电梯实验
教材P134“讨论交流”
我问你答
（6）若物体m具有竖直向上的加速度a，为什么弹簧测力计示
数T大于重力mg
物体受力如图所示，
由F合=ma有
mg
T′
a
T′–mg=ma
由牛顿第三定律有
T=T′
∴
T=mg+ma >mg
（7）若物体m具有竖直向下的加速度a，为什么弹簧测力计示
数T小于重力mg？
mg
T′
a
物体受力如图所示，
由F合=ma有
mg–T′ =ma
由牛顿第三定律有
T=T′
∴
T=mg–ma三.超重失重
1.三个概念（教材P135）
T
N
（1）测力计的示数
物体对悬挂物（例如弹簧测力计）的拉力大小T或对支持物（例如台秤、体重计）的压力大小N，就是测力计的示数。
物体在竖直方向做变速运动时，物体对悬挂物的拉力（弹簧测力计的示数T）或对支持物的压力（台秤示数N），通常称T或N为视重。
（2）视重
（3）实重
重力是由于地球对物体的作用而产生的，始终存在，大小不会受运
动状态改变影响，通常称为实重。
三.超重失重
2.两种现象
（1）超重
概念：
物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重。
表达式：
T=mg+ma
或N=mg+ma
产生条件：
物体具有竖直向上的加速度。
（2）失重
概念：
物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重。
表达式：
T=mg–ma
或N=mg–ma
产生条件：
物体具有竖直向下的加速度。
强调
②无论物体处于超重状态还是失重状态，重力始终不变，变化的是视重。
①物体是超重还是失重，不由速度方向决定，而是由加速度方向决定。
航天员王亚平太空授课时展示水球实验
四.完全失重
弹性绳未拉直前腰部
会感受到它的存在吗？
若电梯缆绳突然断开，你的脚底还会感受到它的存在吗？
概念：
物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）等于零的现象称为完全失重。
产生条件：
物体具有竖直向下的加速度且a=g，即：物体具有重力
加速度。
弱问
物体只有做自由落体运动时，才能处于完全失重状态吗？
细思极恐！
秋千还会荡起来吗？
四.完全失重
在完全失重的情况下，由重力产生的很多现象都会消失。
水受到重力而使内部存在压力，小孔以上部分的水对以下部分的水的压力导致小孔的水流出。
当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，小孔以上部分的水对以下部分的水没有压力，水不会流出。
弹簧秤还能称出物体的重力吗？
天平还能称出物体的质量吗？
浸在水中的物体还受到浮力吗？
弱问
五.轻松回头
动手实验
观察以下过程测力计的示数及变化
1.给你一个弹簧测力计和一个钩码：
（1）钩码静止时；
（2）向上提弹簧测力计，钩码上升到最高点的过程；
（3）向下放弹簧测力计，钩码下降到最低点的过程。
2.给你一个体重计称体重：
（1）站着不动时；
（2）你开始下蹲至最低点的过程；
（3）你开始站起至直立的过程。
示数等于重力。
示数先增大（大于重力）后减小（小于重力）。
示数先减小（小于重力）后增大（大于重力）。
示数等于重力。
示数先减小（小于重力）后增大（大于重力）。
示数先增大（大于重力）后减小（小于重力）。
五.轻松回头
（1）电梯静止时；
（2）电梯从顶楼由静止到底楼的过程；
（3）电梯从底楼由静止到顶楼的过程。
1.你站在体重计上坐电梯，观察以下
过程体重计的示数及变化：
示数等于重力。
示数先减小（小于重力）后增大（大于重力）。
示数先增大（大于重力）后减小（小于重力）。
2.“感受”蹦极：
你一跃而下至最低点的过程，弹性绳对你的拉力如何变化？
弹性绳的拉力先为零后增大。
“想象实验”
（1）超重和失重的加速度一定要沿竖直方向吗？
（2）失重的加速度最大为多少？
弱问
解：
vt －v0
t
a=
由图乙及 ，有
0 ～2s,小球匀加速直线运动过程
2～5s,小球匀减速直线运动过程
0 ～2s,小球受力如图所示，
由F合=ma，有
0 －30
3
a2=
=－10m/s2
④
2 ～5s,小球受力如图所示，
由F合=ma，有
例.只有自身强大，才不会受人欺负。我国全自主生产的直20武装直升机已经列装部队，它能够在航母上垂直起降，某次竖直起飞的v-t图如图所示，已知其最大起飞重量为10t, g取10m/s2。求：直升机对周围空气的作用力F。
mg
F′
a1
mg
F′
a2
30 －0
2
a1=
=15m/s2
①
F′－mg=ma1
②
又 F=F′
③
联立① ②③解得
F=2.5×104N
方向竖直向下
mg－F′=ma2
⑤
联立③④⑤解得
F=0
课堂练习.质量为0.5kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.3。A的右边被一根用1.2N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。现在要使弹簧能拉动物块A相对木箱底面向右移动。
（1）如果让木箱在竖直方向上运动，其加速度应满足什么条件？
（2）如果让木箱在水平方向上运动，其加速度应满足什么条件？
A
解：
（1）物块A相对木箱底面恰好向右移动时受力如图所示，
N
mg
F
N
a
N
mg
F
N
a
水平方向，由力的平衡条件，有
F= N
竖直方向，由F合=ma ，有
mg–N=ma
联立解得 a=2m/s2
∴ a≥2m/s2
（1）物块A相对木箱底面恰好向右移动时受力如图所示，
竖直方向，由力的平衡条件，有
N=mg
水平方向，由F合=ma ，有
N–F=ma
联立解得 a=0.6m/s2
∴ a≥0.6m/s2
敲黑板
第七节 超重和失重
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