人教版 (2019)必修 第一冊(cè)6 超重和失重試講課ppt課件

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人教版（2019）高中物理必修一4.6《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)課題《超重和失重》教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)①.   理解視重的概念②.   超重和失重現(xiàn)象的定義和本質(zhì)③.   運(yùn)用牛頓定律分析超重和失重現(xiàn)象能力目標(biāo)①.      理解超重和失重的定義和本質(zhì)②.      會(huì)判斷超重失重狀態(tài)③.      會(huì)使用牛頓定律分析計(jì)算超重失重問題教學(xué)重點(diǎn)①.   超重和失重的定義和本質(zhì)②.   判斷超重和失重狀態(tài)③.    運(yùn)用牛頓定律計(jì)算超重和失重問題教學(xué)難點(diǎn)①.   超重和失重現(xiàn)象的定義和本質(zhì)②.   判斷超重和失重狀態(tài)③.   運(yùn)用牛頓定律計(jì)算超重和失重問題教學(xué)準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備：上課教材，教參，課件，練習(xí)題學(xué)生準(zhǔn)備：教材，筆，草稿本，練習(xí)冊(cè)
教學(xué)過程1.新課導(dǎo)入在我們坐電梯的時(shí)候，有時(shí)會(huì)感覺電梯地板對(duì)我們腳的作用力在不斷的發(fā)生變化，有時(shí)增大，有時(shí)減小。為什么會(huì)有這種感覺呢？如果大家玩過跳樓機(jī)，在往上加速上升的時(shí)候，我們會(huì)覺得凳子對(duì)我們的力比較大，而在下降自由下落的過程中，我們幾乎完全感覺不到凳子對(duì)人的作用力。這就是我們今天要學(xué)的超重和失重。2.講授新知重力的測(cè)量?         在我們現(xiàn)實(shí)生活中是如何來測(cè)重力的呢？我們一般有兩種方法①.   先測(cè)出物體的質(zhì)量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，根?jù)G=mg，求出物體重力。②.   將一個(gè)物體懸掛或放置在測(cè)力計(jì)上，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)大小就等于物體重力。在實(shí)際生活中，第二種方法是非常常用的測(cè)重力的方法，但通過描述我們也能得到，這種方法并不是直接測(cè)得物體重力的，它本質(zhì)是測(cè)物體對(duì)測(cè)力計(jì)的力的大小，我們?cè)俑鶕?jù)力的平衡間接得到物體的重力。體重計(jì)的示數(shù)稱為視重，反映了人對(duì)體重計(jì)的壓力。 超重和失重如果一個(gè)人站在重力計(jì)上，蹲下再站起來會(huì)發(fā)生什么情況呢？在這個(gè)過程種，人會(huì)先后經(jīng)歷加速、減速、靜止多個(gè)階段，會(huì)發(fā)現(xiàn)重力計(jì)上的示數(shù)會(huì)不斷的發(fā)生變化。這是因?yàn)槿藢?duì)重力計(jì)的力的大小不等于重力的大小。?       物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作失重現(xiàn)象。?       物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作超重現(xiàn)象。注：超重和失重并非物體的重力發(fā)生了變化，而時(shí)視重不等于重力的現(xiàn)象。   例：如圖所示，質(zhì)量為50kg的小紅同學(xué)站在升降機(jī)中的磅秤上，某一時(shí)刻她發(fā)現(xiàn)磅秤的示數(shù)為60kg，則以下說法正確的是（　?。?/span>A．小紅處于失重狀態(tài) B．小紅處于超重狀態(tài)C．小紅處于完全失重狀態(tài) D．升降機(jī)做勻速直線運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】ABC．由題意可知，磅秤對(duì)人的支持力大于重力，屬于超重狀態(tài)，AC錯(cuò)誤，B正確；D．由于人處于超重狀態(tài)，有加速度，升降機(jī)和人處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，故升降機(jī)此刻不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。故選B。失重?         物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作失重現(xiàn)象。人加速向下運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)牛頓第二定律，有：mg－＝ ma＝m(g－a)<mg此時(shí)繩對(duì)人的拉力小于人自身重力，人處于失重狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受重力完全用于物體加速，此時(shí)物體處于完全失重狀態(tài)。超重?         物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象，叫作超重現(xiàn)象。人加速向上運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)牛頓第二定律，有：-mg＝ma＝m(g+a)>mg此時(shí)凳子對(duì)人的支持力大于人自身重力，人處于超重狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)物體向上的加速度越大，支持力越大，超重現(xiàn)象越明顯。例：一個(gè)質(zhì)量是70kg的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛了一個(gè)彈簧秤，彈簧秤下面掛著一個(gè)質(zhì)量為m=6kg的物體A，當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，他看到彈簧秤的示數(shù)為48N，g取10m/s2，求：（1）此時(shí)升降機(jī)的加速度的大??；（2）此時(shí)人對(duì)地板的壓力；（3）電梯保持這個(gè)加速度運(yùn)動(dòng)2s恰好停止，求這兩秒內(nèi)電梯上升的高度。【答案】（1）a=2m/s2  ； （2）560N ；（3）4m。【解析】（1）對(duì)物塊A由牛頓第二定律得:解得：m/；（2）對(duì)人由牛頓第二定律得：解得：由牛頓第三定律得，此時(shí)人對(duì)地板的壓力：（3）， 解得： 超重和失重的判斷那么是否向上運(yùn)動(dòng)就超重，向下運(yùn)動(dòng)就失重呢？很顯然并非如此，那么我們?cè)趺磥砼袛辔矬w是超重還是失重呢。超重和失重的判斷超重和失重只看加速度方向：?         當(dāng)加速度a的方向向上時(shí)，為超重；?         當(dāng)加速度a的方向向下時(shí)，為失重。   例：如圖所示，置于電梯水平地板上的臺(tái)式彈簧秤上放有重物，在電梯沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的某段時(shí)間內(nèi)，彈簧秤讀數(shù)比電梯靜止時(shí)增大了，則電梯該段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)情況可能是（　?。?/span>A．向上勻速運(yùn)動(dòng) B．向下勻速運(yùn)動(dòng)C．向上加速運(yùn)動(dòng) D．向下加速運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】重物僅受豎直向下的重力和豎直向上的支持力，電梯沿豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤讀數(shù)比電梯靜止時(shí)增大了，說明支持力大于重力，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度豎直向上，因此電梯是向上加速上升或向下減速下降，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。 例：隨著生活水平的提高，肥胖問題日漸突出，控制體重逐漸引起人們的重視。如圖所示，一個(gè)小朋友正站在體重計(jì)上測(cè)量體重，下列說法中正確的是（　　）A．小朋友下蹲過程，體重計(jì)示數(shù)將變小B．小朋友下蹲過程，體重計(jì)示數(shù)先變小后變大C．靜止時(shí)，小朋友對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)小朋友的支持力是一對(duì)平衡力D．靜止時(shí)，小朋友所受的重力和小朋友對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)相互作用力【答案】B【解析】AB．小朋友下蹲過程，速度先增大后減小，加速度先向下后向上，先失重后超重，體重計(jì)示數(shù)先變小后變大，A錯(cuò)誤，B正確；C．靜止時(shí)，小朋友處于平衡狀態(tài)，小朋友對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)小朋友的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，C錯(cuò)誤；D．靜止時(shí)，小朋友所受的重力和小朋友對(duì)體重計(jì)的壓力方向相同，不是一對(duì)相互作用力，D錯(cuò)誤。故選B。      例：如圖所示，電梯的頂部掛有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，其下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為10N。若某時(shí)刻電梯中質(zhì)量為50kg的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變?yōu)?/span>8N，重力加速度g取，則此時(shí)人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及對(duì)電梯的壓力大小可能是（　?。?/span>A．加速上升，400N B．減速上升，600NC．減速下降，600N D．加速下降，400N【答案】D【解析】物體的重量為10N，而彈簧秤的示數(shù)為8N，物體處于失重狀態(tài)，加速度向下，因此電梯可能在加速下降或減速上升；根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)重物：根據(jù)題中數(shù)據(jù)解得：m/對(duì)人：代入數(shù)據(jù)解得：N=400N根據(jù)牛頓的第三定律可知，人對(duì)電梯的壓力大小為400N。故選D。3課堂小結(jié)?          重力的測(cè)量---視重?          超重和失重的定義?          超重和失重的計(jì)算?          超重和失重的判斷           4課堂練習(xí)練1：某人乘電梯從10樓到1樓，從電梯啟動(dòng)到停在1樓的過程，經(jīng)歷了勻加速、勻速和勻減速三個(gè)階段。電梯在這三個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)階段中，該人所受的重力和他對(duì)電梯地板的壓力相比較，其大小關(guān)系分別是（　?。?/span>A．重力大于壓力，重力等于壓力，重力小于壓力B．重力小于壓力，重力等于壓力，重力大于壓力C．重力大于壓力，重力小于壓力，重力小于壓力D．重力小于壓力，重力小于壓力，重力大于壓力【答案】A【解析】某人乘電梯從10樓到1樓，速度方向向下。電梯啟動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)階段，加速度方向向下，由牛頓第二定律可知重力大于電梯地板對(duì)他的支持力，由牛頓第三定律可知，他對(duì)電梯地板的壓力等于電梯地板對(duì)他的支持力，即重力大于壓力，處于失重狀態(tài)；在勻速運(yùn)動(dòng)階段，處于平衡狀態(tài)，重力等于壓力；在減速運(yùn)動(dòng)階段，加速度方向向上，由牛頓第二定律可知重力小于電梯地板對(duì)他的支持力，由牛頓第三定律可知，他對(duì)電梯地板的壓力等于電梯地板對(duì)他的支持力，即重力小于壓力，處于超重狀態(tài)；故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)BCD錯(cuò)誤。故選A。練2：如圖所示，里約奧運(yùn)會(huì)男子跳高決賽中，加拿大選手德勞恩以2米38的成績獲得金牌。若不計(jì)空氣阻力，則下列對(duì)德勞恩跳高過程分析正確的是（　?。?/span>A．在最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài)B．上升過程處于超重狀態(tài)C．起跳時(shí)他對(duì)地面的壓力的大小始終等于他的重力D．起跳時(shí)地面對(duì)他的支持力和他對(duì)地面的壓力大小相等【答案】D【解析】A．人在最高點(diǎn)時(shí)由于重力的作用，具有向下的加速度，故不處于平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B．上升過程中加速度向下，人處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．起跳時(shí)人受重力和支持力作用，人向上加速運(yùn)動(dòng)，故支持力大于本身的重力，C錯(cuò)誤；D．地面對(duì)他的支持力和他對(duì)地面的壓力為作用力和反作用力，二者大小相等，D正確。練3：如圖所示，一個(gè)圓形水杯底部有一小孔。用手堵住小孔，往杯子里倒半杯水，現(xiàn)使杯子做以下幾種運(yùn)動(dòng)，不考慮杯子轉(zhuǎn)動(dòng)及空氣阻力，下列說法正確的是（　　）A．杯子做自由落體運(yùn)動(dòng)，小孔中有水漏出B．杯子做平拋運(yùn)動(dòng)，小孔中沒有水漏出C．用手握住杯子向下勻速運(yùn)動(dòng)，不堵住小孔也沒有水漏出D．將杯子豎直向上拋出，向上運(yùn)動(dòng)時(shí)有水漏出，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)無水漏出【答案】B【解析】ABD．將杯子與水視為一整體，平拋運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)都只受重力，它們有共同的加速度g豎直向下，處于完全失重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律此時(shí)水與杯子無相互用力，相對(duì)靜止，不會(huì)有水漏出，所以B正確，A、D錯(cuò)誤；C．杯子勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，水受重力且水與杯底有相互用用力，會(huì)漏出，C錯(cuò)誤。故選B。練4：（多選）一人乘坐豎直運(yùn)動(dòng)的電梯，其運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為v的正方向，則（　?。?/span>A．時(shí)人回到出發(fā)點(diǎn)B．內(nèi)人對(duì)地板的壓力為零C．0~2s內(nèi)人對(duì)地板的壓力先增大后減小D．和時(shí)人對(duì)地板的壓力相等【答案】CD【解析】A．因0-4s內(nèi)速度一直為正，則時(shí)電梯到達(dá)最高點(diǎn)，人沒有回到出發(fā)點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．內(nèi)電梯靜止，則人對(duì)地板的壓力等于人的重力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．0-2s內(nèi)電梯的加速度先增加后減小，根據(jù):F=mg+ma，可知，電梯對(duì)人的支持力先增加后減小，根據(jù)牛頓第三定律可知，人對(duì)地板的壓力先增大后減小，選項(xiàng)C正確；D．和時(shí)電梯的加速度都為零，此時(shí)人對(duì)地板的壓力都等于人的重力，選項(xiàng)D正確。故選CD。  練5：用細(xì)線拉一質(zhì)量為m的小球豎直向上做加速度大小為g的勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，g為重力加速度，則下列分析正確的是（　　）A．細(xì)線的拉力大小為 B．小球的重力變?yōu)?/span>C．小球的重力減小了 D．小球處于超重狀態(tài)【答案】A【解析】小球豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，則加速度向下，失重，根據(jù)牛頓第二定律：可得細(xì)線的拉力大小為，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。練6：圖甲中的塔吊是現(xiàn)代工地必不可少的建筑設(shè)備，圖乙為的建筑材料被吊車從地面拉起運(yùn)動(dòng)過程的簡化圖像，g取，下列判斷正確的是（　　）A．前10s懸線的拉力恒為1500N B．46S末材料離地面的距離為22mC．在30-36s鋼索最容易發(fā)生斷裂 D．36-46s材料處于減速狀態(tài)【答案】B【解析】A．由圖可知前10s內(nèi)建筑材料的加速度:由牛頓第二定律得:，可知懸線的拉力為：，A錯(cuò)誤；B．由圖象面積可得整個(gè)過程上升高度為：下降的高度為：，46s末塔吊的建筑材料離地面的距離為，B正確；C．因30s～36s建筑材料加速度向下，處于失重狀態(tài)，前10s建筑材料加速度向上，處于超重狀態(tài)，前10s鋼索最容易發(fā)生斷裂，C錯(cuò)誤；D．由圖可知，36-46s建筑材料速度的方向向下，是向下做加速運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。故選B。  練7：蹦極是一項(xiàng)極限運(yùn)動(dòng)，在做好充足的防護(hù)措施的情況下，人們可以感受完全失重的刺激。蹦極所用的繩索可看成彈性繩，人蹦極下降過程中的加速度隨下降位移變化的圖像如圖所示，忽略空氣阻力以及繩索的重力，g為重力加速度，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．從0到，加速度等于gB．從x1到x2，人處于減速狀態(tài)C．下降x1開始，人將處于超重狀態(tài)D．下降x2時(shí)，人的速度達(dá)到最大【答案】AD【解析】A．從0到x1，人做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度等于重力加速度，所以a0等于g，故A正確；B．從x1到x2，人的加速度向下，人在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．從x1到x2，人的加速度向下，人處于失重狀態(tài)，x2后，人的加速度向上，處于超重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D．人下降到x2時(shí)，人的加速度為0，處于平衡狀態(tài)，則速度達(dá)到最大，故D正確。故選AD。              練8：如圖所示為一種巨型娛樂器械，可以使人體驗(yàn)超重和失重狀態(tài)。一個(gè)可乘坐二十多人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下。落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下。己知座艙開始下落的高度是，當(dāng)落到離地面的位置時(shí)開始制動(dòng)，座艙做勻減速運(yùn)動(dòng)。若座艙中某人的質(zhì)量為60kg。不計(jì)空氣阻力。求：（1）座艙運(yùn)動(dòng)的最大速度；（2）座艙運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；（3）當(dāng)落到離地面的位置時(shí)，座艙對(duì)人的作用力。【答案】（1）m/s；（2）；（3）0【解析】（1）座艙自由下落的高度為: 由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)最大速度為v，有：，得：（2）由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律:，得自由下落階段時(shí)間：。設(shè)減速階段加速度大小為a，有：，解得：則減速階段時(shí)間為：，運(yùn)動(dòng)總時(shí)間：（3）離地時(shí)，還處于自由下落階段，人處于完全失重狀態(tài)，人對(duì)座艙的壓力為0。   課后作業(yè)教師自己安排板書設(shè)計(jì)①.    超重和失重的相關(guān)計(jì)算②.    超重和失重的判斷教學(xué)反思