1、6超重和失重目标体系构建明确目标梳理脉络【学习目标】1通过体验或实验，认识超重和失重现象，理解产生超重和失重现象的原因。2能用牛顿定律解决有关超重和失重现象。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理落实新知知识点 1重力的测量1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_。2方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量，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_。知识点 2超重和失重1失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的
2、拉力)_小于_物体所受重力的现象，叫作失重(weightlessness)现象。(2)产生条件：物体具有_向下_的加速度。2超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_大于_物体所受重力的现象，叫作超重(overweight)现象。(2)产生条件：物体具有_竖直向上_的加速度。3完全失重(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有_作用力_，这种现象被叫作完全失重状态。(2)产生条件：加速度a_g_，方向_向下_。思考辨析判一判(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
3、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。()选一选(2021浙江衢州市高一月考)2020年11月10日由我国自主研发的载人潜水器“奋斗号”在马里亚纳海沟成功探底，探底深度为10 909 m。下列关于潜水器说法正确的是(A)A加速下潜时处于失重状态B匀速下潜时处于完全失重状态C减速下潜时处于失重状态D上升过程始终处于超重状态解析：加速下潜时具有向下的加速度，则处于失重状态，故A正确；匀速下潜时合外力为0，则处于平衡状态，故B错误；减速下潜时速度方向向下，加速度方向向上，则处于超重状态，故C错误；上升过程应先加速向上后减速向上，则
4、加速度方向先向上后向下，则先处于超重后处于失重状态，故D错误。想一想人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重。人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？提示：先减小，后增加，再还原解析：人蹲下的过程经历了加速向下(失重)、减速向下(超重)和静止这三个过程。课内互动探究细研深究破疑解难探究对超重与失重现象的理解情境导入_如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？提
5、示：(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。(2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。要点提炼_1实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力。(2)视重：当物体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超重与失重(1)超重：“视重”大于“实重”的现象(2)失重：“视重”小于“实重”的现象3对超重和失重现象的理解(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力始终不变，只是物体
6、对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来物重好像有所增大或减小。(2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。加速度向上则“超重”，加速度向下则“失重”。(3)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。典例剖析_典题1 (原创题)如图所示，苹果自空中竖直落入深水中，到达某一深度后又返回到水面，下列说法正确的是(C)A苹果在空中下落时处于“超重”状态B苹果落入水中后“重力”变小了C苹果全部进入水中向下运动时处于“超重”状态D苹果
7、在水中向上运动时处于“失重”状态思路引导：(1)加速度的方向决定“超重”或“失重”。(2)重力不随物体的运动状态而变化。解析：苹果在空中下落时加速度向下，处于“失重”状态，A错；苹果全部进入水中下落时加速度向上，处于“超重”状态，C对；苹果在水中加速上升时加速度向上，处于“超重”状态，D错；苹果在整个运动过程中“重力”没变，B错。思维升华：(1)无论超重、失重、完全失重，变化的只是视重，实际重力不变。(2)决定超重还是失重的是加速度的方向，与速度方向无关。对点训练_1(2021河南平顶山市高一期末)2020年9月18日，在世界田联钻石联赛罗马站比赛中，瑞典选手杜普兰蒂斯以6米15创造男子撑竿跳
8、室外世界纪录。关于运动员在撑杆跳高的过程中，下列说法正确的是(B)A运动员起跳上升过程中一直处于失重状态B运动员起跳瞬间地面对他的作用力大小等于他对地面的作用力的大小C运动员在最高点处于平衡状态D运动员在下降过程中处于超重状态解析：运动员上升过程中是先向上加速运动，后减速上升的，所以是先处于超重状态，后处于失重状态，A错误； 地面对运动员的作用力和运动员对地面的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等方向相反，B正确；其运动到最高点时仅受重力作用，其加速度等于重力加速度，C错误；运动员在下降过程中是加速运动，加速度向下，处于失重状态，D错误。探究超重与失重现象的分析处理情境导入_(1)用弹簧测力
9、计测物体重力时，突然向上加速，观察弹簧测力计的示数如何变化？(2)用弹簧测力计测物体重力时，突然向下加速，观察弹簧测力计的示数如何变化？(3)若将弹簧测力计和物体一起释放，观察弹簧测力计的示数如何变化？提示：(1)弹簧测力计示数变大了。(2)弹簧测力计示数变小了。(3)弹簧测力计示数变为零。要点提炼_1产生超重、失重现象的原因(1)产生超重的原因：当物体具有向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F。由牛顿第二定律可得：Fmgma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg。(2)产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a时，支持物对物体的
10、支持力(或悬绳对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律可知：mgFma所以Fm(ga)mg由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg向上加速，向下减速失重向下Fm(ga)G，电梯匀加速上升，则有a11 m/s2，h1a1t2 mt12 s时，va1t12 m/s在25 s内，F2400 N，F2G，电梯匀速上升，则有h2vt26 m在56 s内，F3320 N，F3G，电梯匀减速上升，则有a32 m/s2又va3t30，说明电梯在6 s末停止故h3t31 m所以电梯上升的高度为hh1h2h39 m。答案：9 m思维升华：结合图像分析求解超重与失重问题特别要善于从图像中获取有用信息
11、，能将图像与物体实际运动的情境结合起来，并应用相关物理规律求解。对点训练_2(2021辽宁大连市高一开学考试)如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(D)A人处于失重状态，人对体重计的压力大小为m(ga)B人处于超重状态，人对体重计的压力大小为maC人处于失重状态，人对体重计的压力大小为maD人处于超重状态，人对体重计的压力大小为m(ga)解析：由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态，对人进行受力分析，人受到的支持力为FN，由牛顿第二定律得FNmgma解得FNmgma，根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大
12、小为FNFNm(ga)，故ABC错误，D正确。核心素养提升以题说法启智培优对超重和失重判断不清而致错案例如图所示，台秤上放一装有水的杯子，杯底用细线系一光滑小球。若细线断裂，在小球加速上升的过程中，不计水的阻力，台秤的读数将(A)A变小B变大C不变 D无法确定解析：以容器和小球组成的整体为研究对象，细线断裂后，在小球加速上升的过程中，小球的加速度方向向上，小球处于超重状态，而小球上升后留下的空位由水来填充，相当于一个与小球同样大小的“水球”向下做加速运动，其处于失重状态。由于同样体积的小球质量小于“水球”的质量，所以整体处于失重状态，台秤的示数小于系统的总重力，台秤的示数变小，A正确。易错警示
13、：本题由于小球加速上升，容易误判系统处于超重状态，解决本题的关键在于小球被放置在水中，小球上升的同时有一个与小球同样大小的“水球”下落，而同样体积的“水球”质量大于小球质量，故整体处于失重状态。课堂达标检测沙场点兵名校真题1(2021山西晋中市高一期末)如图所示，小然同学站在电梯中的电子秤上，电梯静止时电子秤的示数为50 kg，某一时刻该同学发现电子秤的示数为45 kg，则在该时刻电梯的运动可能是(C)A匀速上升B加速上升C加速下降 D匀速下降解析：电梯运动时电子秤的示数小于电梯静止时的读数，可知人失重，加速度向下，则电梯可能加速下降或者减速上升。故选C。2(2021内蒙古包头市高一期末)如图
14、为某电梯铭牌，该电梯额定载重人数为14人，额定载重量为1 050 kg，当拉力超过额定载重物体的重力时电梯会鸣笛警示。该电梯在八层停靠时进入15位乘客，15位乘客总质量1 040 kg。则下列说法正确的是(C)A当第15位乘客进入电梯时，该电梯会鸣笛警示B当电梯从八层开始向下运动时，电梯会鸣笛警示C当电梯从八层下降到一层，快要停止时，电梯可能会鸣笛警示D电梯从八层下降到一层停止全过程中都不会鸣笛警示解析：由于15位乘客总质量1 040 kg，而电梯额定载重量为1 050 kg，则当第15位乘客进入电梯时，还没有达到电梯的额定载重量，从而电梯不会鸣笛警示，A错误；当电梯从八层开始向下运动时，加速
15、度向下，由牛顿第二定律、第三定律知mamgFN，FN FN，则此时乘客给电梯的压力FN小于乘客的重力，由A选项可得出电梯不会鸣笛警示，B错误；当电梯从八层下降到一层，快要停止时，加速度向上，由牛顿第二定律、第三定律知maFNmg，FNFN，则此时乘客给电梯的压力FN大于乘客的重力，则电梯可能会鸣笛警示，C正确、D错误。3(多选)(2021浙江高一月考)台秤秤盘放在箱式电梯里，在秤盘里放着一物体。如图所示，乙图为电梯匀速运动的照片。在电梯运动过程中，某人在不同时刻还拍了甲和丙两张照片，从这三张照片可判定(BCD)A拍摄甲照片时，台秤秤盘上的物体重力增加B拍摄甲照片时，电梯可能处于减速下降状态C拍
16、摄丙照片时，电梯可能处于加速下降状态D拍摄丙照片时，电梯可能处于减速上升状态解析：拍摄甲照片时物体处于超重状态，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力增加，物体的重力不变，故A错误；减速下降时加速度方向向上，物体超重，台秤示数变大，故B正确；加速下降和减速上升时加速度方向向下，物体失重，台秤示数变小，故CD正确。4(2021宁夏银川市银川一中高一检测)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9.8m/s2。答案：603 N，方向竖直向下解析：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：设竖直向上方向为坐标轴正方向，根据牛顿第二定律，有FNmgma解得FNm(ga)60(9.80.25)N603 N，根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力FNFN603 N，方向竖直向下。