1、55 超重与失重目标导航1.认识超重与失重现象，知道产生超重、失重的条件(重点)2会用牛顿运动定律分析超重、失重问题.(重点难点)3能够联系实际，探究与日常生活有关的物理问题新知初探自学导引 什么是超重和失重 1超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)_ 物体_的现象叫做超重 2失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)_物体_的现象叫做失重大于重力小于重力3完全失重：物体以大小等于g的加速度竖直下落时，对悬挂物或支持物_的现象叫完全失重 完全没有作用力想一想我们常听说宇航员在太空中处于完全失重状态，是说宇航员在太空中不受重力的作用吗？提示：宇航员在太空中处于完全失重状态，是指他不会对与
2、他接触的物体产生正压力的作用,但是他仍然受重力的作用，并且重力就是他受到的合外力要点探究讲练互动 要点一 对超重现象的理解 学案导引 1超重时物体所受的重力增加了吗？2超重时物体一定向上运动吗?加速方向呢?1.对超重的理解(1)物体处于超重时地球对物体的引力并没有变化，即重力并没有发生变化，变化的只是物体受到的支持力或拉力，也就是我们所说的视重比原来大了(2)物体超重与运动状态的关系2超重现象的说明(1)当物体加速向上运动时，设物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为F(即视重)，竖直方向上由牛顿第二定律得Fmgma，所以Fmgma.(2)物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量
3、，即ay0时，则当ay方向竖直向上时，物体处于超重状态(2012宝鸡高一期末)一质量为 m 的人站在电梯中，电梯减速下降，加速度大小为13g，g 为重力加速度，则人对电梯底部的压力为多少？例1【思路点拨】解此题按以下思维流程以人为研究对象 分析受力并确定加速度方向 由牛顿第二定律列式求解 由牛顿第三定律得到压力【精讲精析】电梯减速下降，说明速度向下，但加速度向上，以人作为研究对象，分析受力如图，则由牛顿第二定律得：Nmgma，所以 Nmgma.由牛顿第三定律得人对电梯底部的压力 N为NNmgma43mg.【答案】43mg【规律总结】在超重现象中，物体所受的重力始终不变,只是测力计的示数(又称视
4、重)发生了变化，好像物体的重力有所增大物体具有向上的加速度时，处于超重状态超重与物体的运动方向无关，所以在分析超重现象时，对加速度方向的分析是关键变式训练一个站在升降机上的人，用弹簧测力计提着一条质量为1 kg的鱼，弹簧测力计的读数为12 N，该人的体重为750 N，则他对升降机底板的压力为(g取10 m/s2)()A750 N B762 N C900 N D912 N解析：选D.1 kg的鱼的重力应为10 N，而弹簧测力计的拉力为12 N，可知鱼所受的合力F(1210)N2 N，由牛顿第二定律Fma，可知鱼此时的加速度为2 m/s2，方向向上，也表明升降机及升降机中的人正做加速度向上的运动将
5、人和鱼看做一个整体可得N(Mm)g(Mm)a，N为地板对人向上的作用力,而人对地板的反作用力与N相等，方向向下，由计算可得N912 N，故选D.要点二 对失重现象的理解 学案导引 1失重时物体的重力真的减小了吗？2失重时物体的速度一定向下吗？加速度的方向呢？3完全失重时物体间水平支撑面(点)处的弹力是零吗？1.对失重与完全失重的理解(1)物体处于失重和完全失重状态时，物体的重力并没有改变，改变的只是物体对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力(2)完全失重状态不限于自由落体运动，物体只要具有竖直向下的大小等于重力加速度g的加速度，就处于完全失重状态(3)在完全失重状态下，由重力产生的一切现象都不
6、存在了如物体对水平支持面没有压力，对竖直悬绳没有拉力；不能用天平测物体的质量；液柱不产生压强；浸没在液体中的物体不受浮力等(4)物体失重与运动状态的关系2失重分析 当物体有向下的加速度时，由牛顿第二定律得：mgFma,所以Fmgma 可见：视重F比mg少ma，失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度,同时可看出，物体所受的重力也没变一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为mA5 kg的物体A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40 N，如图所示，g取10 m/s2，求此时人对地板的压力例2【思路点拨】解此题注意两点：
7、(1)人、物体A、升降机三者具有相同的加速度(2)弹簧测力计示数与A的重力的关系【精讲精析】依题意可知，弹簧测力计的读数为40 N，而物体A的重力GmAg50 N，显然弹簧测力计的读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体A处于失重状态由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度，因此人也处于失重状态以A为研究对象，受力分析如图甲所示甲由牛顿第二定律得：mAgTmAa所以 amAgTmA510405m/s22 m/s2人的受力如图乙所示，由牛顿第二定律得 MgNMa，所以NMgMa400 N 由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400 N，方向向下【答案】400 N 向下【规律总结】在失重现象中，物
8、体所受的重力始终不变物体具有向下的加速度时,处于失重状态，失重与物体的运动方向无关互动探究上题中，人看到测力计的示数为零，则(1)此时人对地板的压力为多少？(2)升降机的运动情况可能是什么？解析：(1)测力计示数为零，表明物体A对悬挂物的拉力为零，此时应处于完全失重状态，ag，方向向下，故人对地板的压力也为零(2)人和升降机有相同加速度g，方向向下，升降机可能加速下降，也可能减速上升 答案：(1)0(2)加速下降或减速上升热点示例创新拓展 超重、失重的综合应用 经典案例(12分)(2012山东青岛高一检测)一质量为m40 kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t0时刻由静止开始上升，在0到6 s
9、内体重计示数F的变化如图所示试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g10 m/s2)【审题指导】(1)由小孩的体重和各时间段体重计的示数确定各时间段电梯的运动情况(2)由运动情况可知a、t确定各时间段位移(3)由各时间段的位移求电梯上升的高度【解题样板】由题图可知，在t0到t12s的时间内，体重计的示数440 N大于mg，故电梯应做向上的加速运动设这段时间内体重计作用于小孩的力为F1，电梯及小孩的加速度为a1，根据牛顿第二定律，得：F1mgma1(2分)a1F1mgm44040040m/s21 m/s2(1 分)在这段时间内电梯上升的高度s112a1t2112122 m2 m(
10、1 分)在 t12 s 到 t25 s 的时间内，体重计的示数等于 mg，故电梯应匀速上升运动，速度为 t1时刻电梯的速度，即 v1a1t112 m/s2 m/s(2 分)在这段时间内电梯上升的高度s2v1(t2t1)2(52)m6 m(1分)在t25 s到t36 s的时间内，体重计的示数为320 N小于mg，故电梯应做减速上升运动设这段时间内体重计作用于小孩的力为F2，电梯及小孩的加速度为a2，由牛顿第二定律得：F2mgma2(2分)a2F2mgm32040040m/s22 m/s2(1 分)在这段时间内电梯上升的总高度s3v1(t3t2)12a2(t3t2)22(65)m12(2)(65)2 m1 m(1 分)电梯上升的总高度ss1s2s3(261)m9 m(1 分)【答案】9 m【借题发挥】此题是牛顿第二定律与运动学规律在超重、失重现象中的应用，充分利用图像中提供的信息，把握加速度的桥梁作用是解题的关键