粤教版高中物理必修一4.6《超重与失重》word学案

【高一】超重和失重学案4.6 超重和失重学案（粤教版必修1）1．力的合成和分解的两种重要方法是： _________________、____________________.2．匀变速直线运动的规律：vt＝______________，s＝________________________，v2t－v20＝2as v＝________________＝ .3．自由落体运动的规律：vt＝______，s＝________________，v2t＝2gs4．牛顿第二定律：F＝ma，特点是：______性、矢量性、同向性．5．(1)视重：重力是地球对物体的吸引作用，当物体挂在竖直方向放置的弹簧秤下或放在水平台秤上时，弹簧秤或台秤的示数称为“______”，大小等于测力计所受拉力或台秤所受的压力．视重实际上反映的是“弹力”，只有在平衡状态时，这个“弹力”即______与物体的______才有相等的关系．(2)超重现象：当物体处于非平衡状态时，物体对________________(或对悬挂物的拉力)大于______________的情况，即______大于______时，称为超重现象．(3)失重现象：当物体处于非平衡状态时，物体对__________________(或对悬挂物的拉力)小于______________的情况，即______小于______时，称为失重现象．(4)完全失重：当物体处于非平衡状态时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________的状态，即视重________时，称为完全失重状态．6．产生超重或失重现象的条件(1)物体具有________________时产生超重现象．(2)物体具有________________时产生失重现象．(3)物体具有__________________时，物体出现完全失重状态.超重和失重[问题情境]小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到底楼时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？[要点提炼]1．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”，大小等于测力计所受的拉力或台秤所受的压力．2．超重、失重的分析特征状态加速度a视重(F)与重力(mg)关系运动情况受力示意图平衡a＝0F＝mg静止或____________超重向上F＝m(g＋a)>mg向上________或向下______运动失重向下F＝m(g－a)完全失重a＝gF＝0自由落体运动、抛体运动、正常运行的卫星[问题延伸]超重和失重是常见的现象，那么当物体发生超重或失重现象时，物体的重力真的增加或减少了吗？超重和失重现象的实质是什么？你是怎样理解的？例1 弹簧上挂一个质量m＝1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？(取g＝10 m/s2)(1)以v＝5 m/s的速度匀速下降；(2)以a＝5 m/s2的加速度竖直加速上升；(3)以a＝5 m/s2的加速度竖直加速下降；(4)以重力加速度g竖直减速上升．变式训练1 一个人站在磅秤上，在他蹲下的过程中，磅秤的示数将( )A．先小于体重，后大于体重，最后等于体重B．先大于体重，后小于体重，最后等于体重C．先小于体重，后等于体重D．先大于体重，后等于体重例2 北京欢乐谷游乐场天地双雄是目前亚洲唯一的双塔太空梭．它是能体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施，先把乘有十多人的座舱，送到76 m高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面28 m时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某游客手中托着质量为1 kg的饮料瓶进行这个游戏，g取9.8 m/s2，问：(1)当座舱落到离地面高度为40 m的位置时，饮料瓶对手的作用力多大？(2)当座舱落到离地面高度为15 m的位置时，手要用多大的力才能托住饮料瓶？图1变式训练2 如图1所示，电梯的顶部挂有一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为8 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是( )A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2【即学即练】1．下列说法中正确的是( )A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态图22．如图2所示，斜面体始终处于静止状态，当物体沿斜面下滑时有( )A．匀速下滑时，M对地面压力等于(M＋m)gB．加速下滑时，M对地面压力小于(M＋m)gC．减速下滑时，M对地面压力小于(M＋m)gD．无论如何下滑，M对地面压力始终等于(M＋m)g图33．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图3所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．在箱子下落过程中，下列说法正确的是( )A．箱内物体对箱子底部始终没有压力B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”图44．升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘上的物体质量为20 kg.如图4所示．(1)当升降机以4 m/s的速度匀速上升时，台秤的读数是多少？(2)当升降机以1 m/s2的加速度匀加速竖直上升时，台秤的读数是多少？(3)当升降机以1 m/s2的加速度匀减速上升时，台秤的读数是多少？参考答案课前自主学习1．平行四边形定则(或三角形定则) 力的正交分解法2．v0＋at v0t＋12at2 12(v0＋vt)3．gt 12gt2 4.瞬时5．(1)视重视重重力(2)支持物的压力物体所受重力视重重力(3)支持物的压力物体所受重力视重重力(4)等于零等于零6．(1)向上的加速度(2)向下的加速度(3)向下的加速度a＝g核心知识探究[问题情境]每个人在乘电梯时都会有这种感觉，这就是我们常说的超重、失重现象．只要你留心观察，在我们的日常生活中就会发现许多超重、失重现象．[要点提炼]2．匀速直线运动加速减速加速减速[问题延伸] (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，这是超重和失重的实质．(2)发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向．(3)物体具有向上的加速度，其运动状态可以是加速向上，也可以是减速下降，这时物体对支持物的压力将大于物体的重力，物体处于超重状态，超出的部分为ma；物体减速上升或加速下降时，具有向下的加速度，物体对支持物的压力将小于物体的重力，这时物体处于失重状态．解题方法探究例1 (1)10 N (2)15 N (3)5 N (4)0 N解析对物体受力分析，如图所示．(1)匀速下降时，由平衡条件得F＝mg＝10 N.(2)取向上为正方向，由牛顿第二定律，知F－mg＝ma，F＝m(g＋a)＝15 N.(3)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律，知mg－F＝ma，F＝m(g－a)＝5 N.(4)取向下方向为正方向，由牛顿第二定律，知mg－F＝mg，F＝0 N处于完全失重状态．变式训练1 A [人蹲下的过程经历了加速向下，减速向下和静止这三个过程．在加速向下时，人获得向下的加速度a，由牛顿第二定律得：mg－FN＝maFN＝m(g－a)由此可知弹力FN将小于重力mg.在向下减速时，人获得向上的加速度a，由牛顿第二定律得：FN－mg＝maFN＝m(g＋a)>mg弹力FN将大于mg.当人静止时，FN＝mg.]例2 (1)0 (2)41.16 N解析(1)在离地面高于28 m时，座舱做自由落体运动，处于完全失重状态，因为40 m>28 m所以饮料瓶对手没有作用力，由牛顿第三定律可知，手对饮料瓶也没有作用力．(2)设手对饮料瓶的作用力为F，座舱自由下落高度为h1后的速度为v，制动时的加速度为a，制动高度为h2，由v2t－v20＝2as得，v2t＝2gh1，v2t＝2ah2联立解得，a＝h1h2g对饮料瓶根据牛顿运动定律F－mg＝ma得，F＝mg(h1h2＋1)＝mgh1＋h2h2代入数据得，F＝41.16 N.变式训练2 BC [由电梯做匀速直线运动时，可知重物的重力为10 N，质量为1 kg；当弹簧秤的示数变为8 N时，则重物受到的合力为2 N，方向竖直向下，由牛顿第二定律得物体产生向下的加速度，大小为2 m/s2，因没有明确电梯的运动方向，故电梯可能向下加速，也可能向上减速．]即学即练1．B [当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态；当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下，且a＝g，为完全失重状态，所以B正确．而A、C、D中运动员均为平衡状态，F＝mg，既不超重也不失重．]2．AB [对M和m组成的系统，当m匀速下滑时，系统在竖直方向上没有加速度，所以不失重也不超重，对地面的压力等于系统的重力；当m加速下滑时，整个系统在竖直方向上有向下的加速度，处于失重状态，对地面的压力小于系统的重力．当m减速下滑时，系统在竖直方向上具有向上的加速度，处于超重状态，对地面的压力大于系统的重力．]3．C [对于箱子和箱内物体组成的整体，a＝?M＋m?g－fM＋m，随着下落速度的增大，空气阻力f增大，加速度a减小直至箱子做匀速运动时a＝0.对箱内物体，mg－FN＝ma，所以FN＝m(g－a)将逐渐增大，故C正确，A、B、D错．]4．(1)200 N (2)220 N (3)180 N解析选取物体为研究对象，它受两个力，重力mg和支持力FN，FN的大小即为台秤的读数．(1)当升降机匀速上升时，a＝0所以FN－mg＝0，FN＝mg＝200 N.(2)当升降机匀加速上升时，a方向向上，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，FN＝m(g＋a)＝220 N.感谢您的阅读，祝您生活愉快。

课题 4.6 超重与失重（高中物理粤教版必修1）教学目标1.知识与能力：掌握超重、失重概念；理解两种现象中的力的大小关系及加速度方向。

2.过程与方法：学生在观察现象时学会思考分析，提高其讨论交流能力3。

情感态度与价值观：学生体会到物理知识与生活的密切联系，提升对物理学科的兴趣教学重点⒈应用牛顿第二定律研究超重和失重的原因，能分析和计算有关问题。

⒉培养学生理论联系实际的能力教学难点正确理解超重与失重现象，能把牛顿第二定律和牛顿第三定律结合起来解释超重与失重现象。

教具弹簧秤28个打点计时器用重锤28个超重失重演示仪一台体重计一台录像资料教学方法探究式教学法：情景创设→提出问题→学生猜测→设计试验→讨论分析→归纳总结课时数1主要教学过程（一）引入课题：自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重与失重的问题，究竟什么是超重与失重呢？让我们来做一个探究性实验。

(板书课题）（二）新课教学探究性实验：（胶片)（学生分组活动）把物体挂在弹簧秤下，用手带动弹簧秤和物体一起：(如图）观察在下列情况下弹簧秤的示数如何变化？⑴向上加速运动⑵向下加速运动观察弹簧秤的示数如何变化？问题：1．弹簧秤的示数取决于什么?（学生活动）（取决于钩码对弹簧秤的拉力)2．弹簧秤的示数是否总等于钩码所受的重力？什么情况下弹簧秤的示数等于钩码所受的重力？什么情况下不等于?实验分析：（胶片）设钩码的质量为m，分别以加速度做以下运动时，弹簧秤的拉力如何？⑴加速下降⑵加速上升⑶减速上升⑷ 减速下降。

由牛顿第三定律可知弹簧秤受到的拉力大小等于钩码受到的拉力。

分析：以钩码为研究对象,物体的受力情况如图：⑴钩码加速上升时：（师生共同分析并演示) ⑵钩码加速下降时：（学生活动） 由F 合=ma 由F=ma 得：F-G=ma 得：G-F=ma ∴F=m(g+a) ∴F=m （g-a)⑶钩码减速上升时：(学生活动） ⑷钩码减速下降时：（学生活动）由F 合=ma 由F 合=ma得G —Ｆ=ma得F-G=ma ∴Ｆ＝m （g-a)＜Ｇ ∴F=m （g+a ）>G归纳总结（学生活动） ⒈超重：物体有向上的加速度时，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情况称为超重现象。

第六节超重和失重一、学法指导〔一〕实重与视重I 实重：物体实际所受的重力。

物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。

2 视重：当物体在竖直方向有加速度时〔即a 0)，物体对弹簧的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧秤或台秤的示数叫物体的视重。

说明：在用弹簧秤测量物体的重力时，必须在静止或匀速直线运动状态下进行，就是因为当物体在竖直方向有加速度时，视重不再等于实重。

〔二〕超重现象I．超重现象：物体有向上的加速度时，物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕，即视重大于物体所受重力〔实重〕的情况称为超重现象。

2．产生条件：〔1〕物体加速度a的方向竖直向上。

〔2〕物体加速度a有竖直向上的分量a L，〔即气0 0〕。

3 视重大小：据牛顿第二定律有F一mg＝ma．所以F＝m(g＋a〕＞mg4 注意：〔1〕超重现象与物体运动的速度大小和方向都无关。

物体处于超重状态时，可以向上运动，也可以向下运动，但加速度a的方向一定向上。

所以，物体可能是“加速向上〞运动，也可能是“减速向下〞运动。

〔2〕虽然超重现象的产生仅取决于加速度的方向，但超重的多少却与加速度的大小有关。

加速度a 越大，物体超重就越多。

(3〕发生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是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。

〔三〕失重现象1 失重现象：物体有向下的加速度时，物体对支持物的压力〔或对悬挂物的拉力〕，即视重小于物体所受重力〔实重〕的情况称为失重现象。

2 产生条件：〔1〕物体加速度a的方向竖直向下。

〔2〕物体加速度a有竖直向下的分量a L，〔即气0 0〕。

3．视重大小：据牛顿第二定律有mg一F＝ma，所以F＝m(g一a〕＜mg4．注意：〔1〕失重现象与物体运动的速度大小和方向都无关。

物体处于失重状态时，可以向上运动，也可以向下运动，但加速度a的方向一定向下。

所以，物体可能是“加速向下〞运动，也可能是“减速向上〞运动。

〔2〕 虽然失重现象的产生仅取决于加速度的方向，但失重的多少却与加速度的大小有关。

超重与失重 学案模块一：超重、失重的概念超重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象.（ 视重 实重 ）失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象。

（ 视重 实重 )练习1:下列关于超重和失重的说法正确的是（ ）A 、物体处于超重状态时，其重力增加了B 、物体处于失重状态时，其重力减少了C 、物体处于超重或失重状态时，其质量发生了变化D 、物体处于超重或失重状态时，其重力不变模块二:超重、失重的产生条件电梯运动情况分析：观察记录超重和失重现象都发生在电梯运行的哪些时候？结论:当物体 时，物体发生超重现象。

运动状态 速度方向 加速度方向 超失重情况加速上升 减速上升 加速下降 减速下降当物体时，物体发生失重现象.练习2：观看《嫦娥三号全程回顾》，思考：火箭发射升空时，嫦娥三号处于失踪或超重状态？嫦娥三号落月过程，动力下降阶段又处于什么状态？练习3：（1）人在体重计上迅速下蹲过程中，体重计的示数怎样变化？（2）如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样?模块三：超重、失重的产生原因1、超重(加速度a向上）（1）物体受到那些力的作用？（2）物体合力的方向?合F= （3) 由牛顿第二定律得：（4）物体受到的支持力N= （5) 由牛顿第三定律得,电梯受到的压力N′= 2、失重(加速度a向下）（1) 物体受到那些力的作用？（2）物体合力的方向？合F= (3) 由牛顿第二定律得：(4）物体受到的支持力N=(5）由牛顿第三定律得，电梯受到的压力N′=a a练习4：有一质量为60kg的人站在一放置于升降机的底板上的台秤上，当升降机作如下运动时，台秤的示数为多少？（g=10m／s2）（1）升降机以a=5m/s2的加速度加速上升时; (2）升降机以a=5m/s2的加速度加速下降时；模块四：完全失重现象1、完全失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）的情况称为完全失重现象。

第四章第6节《超重与失重》教材分析本节课是粤教版高中物理必修1第四章第6节的内容。

《标准》要求“通过实验认识超重和失重现象。

”即要求学生通过实验了解和体验失重与超重现象。

本节课是在学习了牛顿三大运动定律后,来学习超重与失重，可以加深学生对牛顿运动定律的理解和实际应用，有助于培养学生分析问题的能力。

通过实验和理论结合，使学生知道超重、失重的概念及其产生条件。

超、失重现象还与航天技术紧密联系，让学生了解我国前沿科学，可以培养学生的科学想象能力，提高学生的科学素养。

学情分析学生在生活中对超重、失重现象有些感性认识，已经获得牛顿运动定律、力的平衡等有关知识，对解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解，具备一定的分析、归纳能力。

但对定律的运用还不是很熟练，很难从理论上自主地得到超重、失重现象的运动学特征。

学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响，容易形成超重就是重力变大，失重就是重力变小的错误概念。

教学目标✧知识与技能1、辨清弹簧测力计和磅秤直接测的是拉力和压力，而不是重力。

2、知道超重、失重的概念及其产生条件。

3、知道超重、失重与速度方向无关，只与加速度方向有关。

✧过程与方法1、通过探究实验，认识超重和失重现象。

2、学会用牛顿第二定律、第三定律以及力的平衡知识研究超、失重现象，培养学生分析和归纳的能力。

✧情感态度与价值观了解超、失重现象在现代科技中的应用，体会物理知识与科学技术的联系。

教学重难点重点：超、失重的概念及其产生条件。

难点：1、知道超重、失重现象的实质是比较拉力或压力与重力的关系。

2、知道超重、失重与速度方向无关，只与加速度方向有关。

教学方法采用实验和理论相结合的科学探究方法。

教学辅助手段重物、纸条、弹簧测力计、台秤、手电筒、多媒体课件。

教学过程一、新课引入学生观看太空授课视频，并思考：为什么宇航员可以漂浮在太空中（图1）；液滴在地面上为什么不能成绝对球形，而在太空中却能成绝对球形（图2）。

Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.4.6 失重和超重班级________姓名________学号_____学习目标:1. 知道什么是超重与失重。

2.知道产生超重与失重的条件。

3. 了解生活实际中超重和失重现象。

4．理解超重和失重的实质。

5. 了解超重与失重在现代科学技术研究中的重要应用。

6．会用牛顿第二定律求解超重和失重问题。

学习重点: 超重和失重的实质。

学习难点: 应用牛顿定律求解超重和失重问题。

主要内容:一、超重和失重现象1．超重现象（1）定义（力学特征）：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情况叫超重现象。

（2）产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向上的加速度。

（3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向上—物体加速向上运动或减速向下运动都会发生超重现象。

2．失重现象（1）定义（力学特征）：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况叫失重现象。

（2）产生原因（运动学特征）：物体具有竖直向下的加速度。

（3）发生超重现象与物体的运动（速度）方向无关，只要加速度方向竖直向下—物体加速向下运动或减速向上运动都会发生失重现象。

3．完全失重现象—失重的特殊情况（1）定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况（即与支持物或悬挂物虽然接触但无相互作用）。

（2）产生原因：物体竖直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不会再与支持物或悬挂物发生作用。

（3）是否发生完全失重现象与运动（速度）方向无关，只要物体竖直向下的加速度等于重力加速度即可。

问题：试在右图中分别讨论当G A>G B和G A<G B时弹簧称的示数与GA的关系。

超重和失重现象的运动学特征V的方向△V的方向a的方向视重F与G的大小关系现象↑↑↑F＞G↑↓↓↓↓↓F＜G↓↑↑a=g F=0二、注意1．超重和失重的实质：物体超重和失重并不是物体的实际重力变大或变小，物体所受重力G=mg始终存在，且大小方向不随运动状态变化。

4.6 超重和失重一、素质教育目标（一）知识教学点1．掌握超重、失重现象及其实质2．用牛顿第二定律解释超重和失重的原因．（二）能力渗透点培养学生应用牛顿第二定律分析，解决实际问题的能力．（三）德育渗透点知识是力量的源泉，知识是能力的基础的辩证唯物主义思想的渗透．（四）美育渗透点通过本节教学，使学生在推理中了解现象的本质，体验自然规律的逻辑美．二、学法引导1．运用讨论式引人超失重现象，引起学生思考．2．利用演示实验，结合牛顿第二定律讨论原因．3．师生讨论视重与重力的辩证关系．三、重点·难点·疑点及解决办法1．重点超重和失重的实质不是物体重力发生了变化，而是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力发生了变化．2．难点示重，视重与实重的概念及区别．3．疑点超重和失重在生产生活中有什么用途?4．解决办法在实验基础上，引导学生分析，思考，用事实说话（如弹簧秤提一物加速上升，学生根据实物本身未变化，地球对其引力不变的事实可知，超重并不是物体重力发生变化），使学生掌握超重和失重的本质及现象。

四、课时安排1课时五、教具学具准备多媒体投影仪弹簧秤、钩码、重锤、非常细的线、铁架台．六、师生互动活动设计1．教师结合学生的实际体验介绍有关超失重现象引入课题．2．师生共同以实验的方法来验证，并以讨论的形式结合牛顿第二定律来从理论上阐述．3．通过练习来辨析视重与重力的关系，巩固知识．七、教学步骤（一）明确目标用牛顿第二定律解释超重与失重原因（二）整体感知当悬挂物拉着物体加速向上时，由于向上的加速度，悬挂物对物体的作用力大于重力，据牛顿第三定律，物体对悬挂物拉力大于重力出现超重现象．当悬挂物拉着物体向下加速时悬挂物拉力小于物体重力，由牛顿第三定律，物体对悬挂物的拉力小于物体重力，出现失重现象，可见，超重与失重，是物体对悬挂物（或支持物）的拉力（或压力）增大或减小，而不是物体重力发生了变化．（三）重点、难点的学习及目标完成过程自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重，究竟什么是超重和失重呢?今天我们来研究这个问题．1．超重现象〔实验1〕将图3－20所示装置放到桌上，用多媒体投影仪放大弹簧秤读数．装置左边为弹簧秤和弹簧秤下挂一钩码，右边为一重锤．用手抓住重锤，使整个装置处于静止状态，请学生观察屏幕上弹簧秤的读数并记录下来．将抓住重锤的手放开，与此同时请学生观察屏幕上弹簧秤示数．比较两次读数，发现后者弹簧秤示数比前者大，为什么呢?当用手握住重锤时，物体处于静止状态（平衡状态）此时弹簧秤示数应等于钩码的重力，也就是钩码对弹簧秤的拉力等于钩码自身重力．当放开握重锤的手时，在重锤作用下，弹簧秤与钩码加速F＝mg可知上升，设加速度为a，以钩码为研究对象，据牛顿第二定律合F－mg＝ma∴F＝mg＋ma＞mg 图3－20 由分析可知，当物体具有竖直向上的加速度时，弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力，根据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的拉力大于物体的重力（平衡时物体对弹簧秤拉力等于物体重力）结论：当物体存在向上的加速度时，它对悬挂物的拉力大于物体的重力，这种现象称为超重学生活动①学生思考并回答：若将一称体重的体重计放在加速上升的升降机上，你所看到的读数与体重比较是增大了?还是相等?还是减少?②请同学用一根细线拴住重锤缓慢上提．细线不断，若同学们迅速通过细线将重物上提，细线则被拉断．这个实验证明了什么?上述三个实验现象中，重锤或钩码或人的质量变了吗?重力变了吗?（回答均未变）所以，发生超重现象时，是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大了，物体自身重量没有发生变化．2．失重现象〔实验〕：如3－21装置铁架台左边是弹簧秤下挂的重锤，右边为钩码，仍请同学观察屏幕上弹簧秤读数并记下．先用手抓住钩码，使整个装置平衡，请同学观察弹簧秤读数并记录下来．迅速放开抓住钩码的手，重锤加速下降，与此同时，请同学观察屏幕上弹簧秤示数，并记录下来．结论是第二次弹簧秤示数小于第一次弹簧秤示数．什么原因造成的呢，我们来分析当用手握住钩码，整个装置平衡，弹簧秤示数应等于重锤的重力，图3－21或者说重锤对弹簧秤的拉力等于重锤的重力．当放开握钩码的手时，重锤加速下降，由牛顿第二定律：mg－F＝ma∴F＝mg－ma＜mg可见，当物体有竖直向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体的重力，这种现象。

超重与失重高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题1．我国于2018年12月成功发射的“嫦娥四号”月球探测器经过多次变轨，最终降落到月球表面上。

如图所示，轨道I为圆形轨道，其半径为R；轨道Ⅱ为椭圆轨道，半长轴为a，半短轴为b。

如果把探测器与月球球心连线扫过的面积与其所用时间的比值定义为面积速率，则探测器绕月球运动过程中在轨道I和轨道Ⅱ上的面积速率之比为(已知椭圆的面积S=πab) （）A．B．C．D．2．如图，物体A套在竖直杆上，经细绳通过定滑轮拉动物体B在水平面上运动，开始时A、B间的细绳呈水平状态，现由计算机控制物体A的运动，使其恰好以速度v沿杆匀速下滑（B始终未与滑轮相碰），则A．绳与杆的夹角为a时，B的速率为vsin aB．绳与杆的夹角为a时，B的速率为vcosaC．物体B也做匀速直线运动D．物体B做匀加速直线运动3．如图所示，水平面固定有两条平行且相距d的光滑金属导轨，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面。

金属棒ab垂直于导轨放置，并与导轨始终保持良好接触。

导轨的右端用导线与一理想变压器的原线圈相连，副线圈电路中接入理想电压表和可变电阻R，现施加外力使金属棒ab沿导轨左右运动，速度的变化规律为v=v0cosωt（v0、ω一定）。

已知原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，导轨和金属棒电阻忽略不计。

下列说法正确的是（）A．电压表示数为B．通过电阻R的交变电流频率为C．电阻R越大，一个周期内导体棒克服安培力做功越多D．电阻R越小，一个周期内外力做功越多4．合肥市滨湖游乐场里有一种大型娱乐器械，可以让人体验超重和失重．其环形座舱套在竖直柱子上，先由升降机送到离地面70多米的高处，然后让座舱由静止无动力落下，落到离地30 m高的位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下．若舱中某人用手托着一个重50 N的铅球，则下列说法正确的是 ( )A．当座舱落到离地面45 m高的位置时，铅球对手的压力为0B．当座舱落到离地面45 m高的位置时，手对铅球有支持力C．当座舱落到离地面20 m高的位置时，铅球对手的压力为0D．当座舱落到离地面20 m高的位置时，手对铅球的支持力小于50 N5．如图所示，质量m=2kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R=0.5m的薄圆筒上。

第六节超重和失重【自主学习】一、学习目标1.了解超重和失重现象2.能用牛顿第二定律解析超重和失重现象，理解其产生原因3.知道完全失重现象二、重点难点1.重点：能用牛顿第二定律解析超重和失重现象2.难点：理解超重和失重产生的原因三、自主学习1．超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）物体的重力的现象．2．失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）物体的重力的现象．3．在超重与失重现象中，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）的大小与物体的重力大小，但物体所受的重力并发生变化．4．如果物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为，叫完全失重现象，处于完全失重状态的物体加速度为，方向．四、要点透析问题一超重、失重与重力例1：电梯的顶部悬挂一个弹簧测力计，测力计的下端挂了一个重物．当电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N．在某时刻，电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，取g=10 m/s2，此时电梯运动的加速度大小为多少，方向如何？电梯可能向什么方向运动？弹簧测力计的示数为12N呢？总结：超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生了变化)．问题二超重与失重产生的条件例2：如图所示，质量为m的人站在放置在升降机中的体重秤上，求；（1）当升降机静止时，体重计的示数为多少？（2）当升降机以大小为a 的加速度竖直加速上升时，体重计的示数为多少？（3）当升降机以大小为a 的加速度竖直加速下降时，体重计的示数为多少？（4）当升降机以大小为a 的加速度竖直减速下降时，体重计的示数为多少？（5）当升降机以大小为a 的加速度竖直减速上升时，体重计的示数为多少？总结：当物体具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有竖直向下的加速度时，物体超重和失重【课堂检测】1．升降机中站着一个人，在升降机减速上升过程中，以下说法正确的是( )A ．人对地板压力将增大B ．地板对人的支持力将减小C ．人所受的重力将会减小D ．人所受的重力保持不变2．电梯内有一弹簧秤挂着一个重5N 的物体．当电梯运动时，看到弹簧秤的读数为6N ，则电梯的运动可能是（ ）A.加速向上运动B.减速向上运动C.加速向下运动D.减速向下运动3． 一个小杯子的侧壁有一小孔，杯内盛水后，水会从小孔射出．现使杯自由下落，则杯中的水( )A ．会比静止时射得更远些B ．会比静止时射得更近些C ．与静止时射得一样远D ．不会射出4. 一质量为m 的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g 31，则人所受的支持力为（ ） A.13mg B. 23mg C. mg D. 43mg超重和失重【当堂训练】1. 下列说法正确的是（）A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态2. 升降机里，一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机的运动状况可能是（）A.正处于加速下降阶段B.正处于加速上升阶段C.正处于减速下降阶段D.正处于减速上升阶段3．下列几种情况中,升降机绳索拉力最大的是A．以很大速度匀速上升 B．以很小速度匀速下降C．上升时以很大的加速度减速 D．下降时以很大的加速度减速4. 一人站在医用体重计的测盘上不动时称得重为G，当此人突然下蹲时，在整个过程中，体重计的读数（）A．先大于G，后小于G B．先小于G，后大于GC．大于G D．小于G第六节 超重和失重【巩固拓展】课本作业P98：第1、3题1. 下列说法中正确的是（ ）A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现失重现象B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小或消失D.物体处于失重状态时，地球对物体的重力不变2. 木箱中有一个10Kg 的物体，钢绳吊着木箱向上作初速度为零的匀加速直线运动，加速度是0.5g ，至第3s 末，钢绳突然断裂，那么，4.5s 末物体对木箱的压力是( )A.100N B ．0 C ．150N D ．5N3．体重500N 的人站在电梯内，电梯下降时v-t 图像如图所示。

《超重与失重》导学案班级_________ 姓名________【学习目标】1、理解超重与失重的概念2、理解超重与失重的特点3、掌握超重与失重问题的求解【重点】什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质【难点】产生超重和失重现象的实质及应用牛顿定律求解超重失重的问题【预习导学】一、复习旧知识：1、牛顿第二定律的内容及表达式？2、牛顿第三定律的内容？3、作用力和反作用力与平衡力的区别？二、预习新知识：1、超重的定义、产生条件？2、失重的定义、产生条件？3、完全失重的定义、产生条件？三、基础交流：1、教材中图6-26挂着重物的测力计突然竖直向上加速，测力计的读数有何变化？（增大、不变、减少）2、乘电梯时刚下降的瞬间，人有种飘飘然的感觉，是人的重力减少了吗？三、预习效果检测：1、（多选）关于弹簧秤测量物体的重力，下列说法中正确的是（）A、测量方向上弹簧秤可以处于任何状态B、测量方向上弹簧秤必须处于静止状态或者匀速直线运动状态C、用弹簧秤测量物体的重力是二力平衡D、弹簧秤的读数直接得到的是弹簧秤受到的拉力2、关于超重和失重下列说法正确的是（）A、做自由落体运动的物体处于超重状态B、电梯加速上升、里面的人处于失重状态C、向上的物体一定处于超重状态D、向上运动的物体也可能处于失重状态3、2018年亚运会跳高决赛，中国选手李玲获得冠军，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A、李玲在撑杆的过程中杆对她的弹力大于她对杆的弹力B、李玲在撑杆上升过程中处于超重状态C、李玲在空中下降过程中处于失重状态D、李玲落到软垫后一直在做减速运动4、（多选）质量为50kg的乘客乘坐电梯从四层到一层，电梯自四层向下做匀加速运动，加速度大小是0.6m/s2，则电梯启动时地板对乘客的支持力大小为（g=10m/s2）（）A、530NB、500NC、450ND、470N【课堂导学】1、实验探究表格：结论：超重：_______________________________________________失重：_______________________________________________ 2、课堂练习：若视频中弹簧秤上挂着5kg的物体，取g=10m/s2.(1)电梯以2m/s2加速度向上加速，弹簧秤示数为多少？(2)电梯以3m/s2加速度向下加速，弹簧秤示数为多少？3、结论：完全失重：_______________________________________________ _______________________________________________实践应用1、一个同学站在健康秤完成一个下蹲和起立的过程，健康秤的示数会怎样变化？2、载人航天器上升时的最大加速度是8g, 若杨利伟的质量为m，求上升时座椅对他的支持力最大是其重力的多少倍？本节小结：我学到了：我的疑问：课后作业：课本P120：2、3、4、6 2、对应导学案：第二三层级。

粤教版必修一《超重和失重》WORD教案09教学目标：一、知识目标：1、明白什么是单位制，什么是差不多单位，什么是导出单位；2、明白力学中的三个差不多单位。

二、能力目标：培养学生在运算中采纳国际单位，从而使运算过程的书写简化；三、德育目标：使学生明白得建立单位制的重要性，了解单位制的差不多思想。

教学重点：1、什么是差不多单位，什么是导出单位；2、力学中的三个差不多单位。

教学难点：统一单位后，运算过程的正确书写。

教学方法：讲练法，归纳法教学用具：投影仪、投影片教学步骤：一、导入新课前边我们差不多学过许多物理量，它们的公式各不相同，同时我们明白，有的是通过有关的公式找到它们之间的联系的：那么各个物理量的单位之间有什么区别？它们又是如何构成单位制的呢？本节课我们就来共同学习那个问题。

二、新课教学：（一）用投影片出示本节课的学习目标：1、明白什么是单位制，明白力学中的三个差不多单位；2、认识单位制在物理运算中的作用。

（二）学习目标完成过程：1、差不多单位和导出单位：（1）举例：a ：关于公式ts v =，假如位移s 的单位用米，时刻t 的单位用秒；我们既可用公式得到v 、s 、t 之间的数量关系，又能够确定它们单位之间的关系，即可得到速度的单位是米每秒。

b ：用公式F ＝ma 时，当质量用千克做单位，加速度用米每二次方秒做单位，求出的力的单位确实是千克米每二次方秒，也确实是牛，同时我们也能得到力、质量、加速度之间的数量关系。

（2）总结推广：物理公式在确定物理量的数量的同时，也确定了物理量的单位关系。

（3）差不多单位和导出单位：a ：在物理学中，我们选定几个物理量的单位作为差不多单位；b ：据物理公式中那个物理量和其他物理量之间的关系，推导出其他物理量的单位，叫导出单位；c ：举例说明：1）我们选定位移的单位米，时刻的单位秒，就能够利用t s v=推导得到速度的单位米每秒。

2）再结合公式tVo -Vt a =，就能够推导出加速度的单位：米每二次方秒。

第六节失重和超重第七节力学单位1．知道失重、超重和完全失重的现象及概念的生成．2．了解单位制、基本单位和导出单位，理解统一单位制的必要．3．掌握失重与超重的分析与判断，并能处理实际问题．知识点一失重和超重1．失重和超重(1)超重：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情况称为超重现象．(2)失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象．2．失重和超重的解释(1)电梯静止不动或做匀速直线运动时，人的加速度为零，此时人对电梯的压力等于人的重力．(2)当电梯加速下降时，人的加速度方向向下，根据牛顿第二定律可以得出：G －F N＝ma，即F N＝G－ma，此时人对电梯的压力小于人的重力，人处于失重状态．(3)当电梯加速上升时，人的加速度方向向上，根据牛顿第二定律可以得出：F N －G＝ma，即F N＝G＋ma，此时人对电梯的压力大于人的重力，人处于超重状态．3．完全失重现象：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重现象．例如：自由落体运动．失重和超重只是一种现象，重力并没有变化．1．(1)物体处于超重状态时，是其重力增加了．() (2)物体不论是失重还是超重，都是测量值与重力大小关系的比较结果，而重力大小没有变化．() (3)物体处于完全失重状态时，其重力为零．()(4)物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增大或减小了．() [答案](1)×(2)√(3)×(4)×知识点二力学单位1．单位制的意义(1)单位制是由基本单位和导出单位所组成的一系列完整的单位体制．(2)基本单位是可以任意选定的，导出单位则是由定义方程式与比例系数确定的．2．国际单位制中的力学单位(1)国际单位制由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成．(2)在国际单位制中，与力学有关的基本单位有三个：长度单位——米(m)、质量单位——千克(kg)和时间单位——秒(s)．其他与力学有关的物理量单位，都可以由这三个基本单位导出．在计算题中，要使用同一个单位制中的单位．2．(1)一个物理量的单位若由两个或两个以上的基本单位的符号表示，则这个物理量的单位一定是导出单位．() (2)一般来说，物理公式主要确定各物理量之间的数量关系，同时也确定了单位关系．()(3)凡是用比值定义法得到的物理量，其单位都是导出单位．()(4)空气对运动物体的阻力正比于其速度，即f＝k v，其中k没有单位．() [答案](1)√(2)√(3)√(4)×如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小请探究：考点1失重和超重1．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力．物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化．(2)视重：当物体在竖直方向有加速度时(即a y≠0)，物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力，此时弹簧秤或台秤的示数叫物体的视重．2．超重与失重的分析比较超重、失重问题本质上就是牛顿第二定律的应用问题，解题时仍应抓住加速度这个关键量，具体方法是：(1)确定研究对象．(2)分析物体受力情况和加速度的大小、方向．(3)根据牛顿第二定律列式求解．【典例1】(多选)如图甲所示，竖直电梯中质量为m的物体置于压力传感器P 上，电脑可描绘出物体对P的压力F随时间的变化图线；图乙中K、L、M、N 四条图线是电梯在四种运动状态下由电脑获得的F-t图线，由图线分析电梯的运动情况，下列结论中正确的是()A．由图线K可知，此时电梯一定处于匀加速上升状态B．由图线L可知，此时电梯的加速度大小一定等于gC．由图线M可知，此时电梯一定处于静止状态D．由图线N可知，此时电梯加速度的方向一定先向上后向下思路点拨：根据力大于或小于重力判定出超重还是失重，进而判定出加速度的方向．是上升还是下降要根据题中提示来判定．BD[由图线K可知，物体对P的压力大于物体的重力，且逐渐增大，则支持力大于重力，且逐渐增大，根据牛顿第二定律知加速度方向竖直向上，且逐渐增大，故电梯加速度方向竖直向上，且在变化，A错误；由图线L可知支持力的大小等于2mg，根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，解得a＝g，方向竖直向上，B正确；由图线M可知支持力等于重力，电梯可能处于静止，也可能处于匀速直线运动状态，C错误；由图线N可知支持力的大小先大于mg，再小于mg，根据牛顿第二定律知加速度的方向先向上再向下，D正确．故选B、D.]判断超重、失重状态的方法(1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态．(3)从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态．[一题多变]根据上题图，试说明图线L和图线M对应的运动状况．[解析]由图线L可知，a＝g竖直向上，物体可能是向上加速运动，也可能是向下减速运动．由图线M可知，F＝mg，a＝0，物体可能静止也可能是匀速直线运动．[答案]见解析[跟进训练]1．学校秋季运动会上，王辉同学跳高以背越式成功跳过了1.90 m，如图所示，则下列说法正确的是()A．王辉起跳时地面对他的支持力等于他的重力B．起跳以后在上升过程中处于超重状态C．起跳以后在下降过程中处于失重状态D．起跳以后在下降过程中重力消失了C[起跳时做向上的加速运动，加速度向上，所以地面对他的支持力大于他的重力，选项A错误；起跳以后，只受重力作用，加速度一直保持竖直向下，所以一直处于失重状态，选项C正确，B、D错误．]2．(2022·广东珠海高一期末)某兴趣小组为研究超重与失重现象，在电梯中放置一台体重计，一个质量为53 kg的学生站在体重计上，在电梯运动过程中，体重计示数如图所示，则下列说法中正确的是()A．该学生处于超重状态B．该学生处于失重状态C．电梯一定向下运动D．电梯可能做匀速直线运动A[由题图的体重计示数大于该学生的体重可知，该学生处于超重状态，A正确，B错误；当该学生处于超重状态时，电梯是处于加速向上运动，或减速向下运动，C错误；当该学生处于超重状态时，电梯不可能做匀速直线运动，D错误．故选A.]考点2力学单位制1．对单位制的理解单位制包括国际单位制和常用单位制．(1)国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量(n)七个量为基本物理量．(2)国际单位制包括力学单位制和其他单位制；力学单位制中包括基本单位和导出单位．①基本单位长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s.②常用的导出单位速度(v)，由公式v＝st导出，单位：m/s.加速度(a)，由公式a＝v t－v0t导出，单位：m/s2．力(F)，由公式F＝ma导出，单位：N(kg·m/s2).此外还有功、功率、压强等等．2．单位制在计算中的应用(1)单位制可以简化计算过程计算时，首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算简便．(2)单位制可检查物理量关系式的正误根据物理量的单位，如果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的．(3)比较某个物理量不同值的大小时，必须先把它们的单位统一到同一单位制中，再根据数值来比较．【典例2】 一列质量为103 t 的列车，机车牵引力为3.5×105 N ，运动中所受阻力为车重的0.01倍．列车由静止开始做匀加速直线运动，速度变为180 km/h 需多长时间？此过程中前进了多远距离？(g 取10 m/s 2)思路点拨：把各单位都统一到国际单位制中，再由牛顿第二定律得加速度，由运动学公式得位移．[解析] 列车质量m ＝103 t ＝106 kg重力G ＝mg ＝106×10 N ＝107 N运动中所受阻力f ＝0.01G ＝0.01×107 N ＝105 N设列车匀加速运动的加速度为a由牛顿第二定律得F 牵－f ＝ma则列车的加速度为a ＝F 牵－f m ＝3.5×105－105106 m/s 2＝0.25 m/s 2 列车由静止加速到v ＝180 km/h ＝50 m/s所用时间为t ＝v －v 0a ＝50－00.25s ＝200 s 此过程中列车的位移为s ＝v 2－v 202a ＝502－02×0.25m ＝5×103 m ＝5 km. [答案] 200 s 5 km单位制应用中的两点提醒(1)应用物理公式解题时，要把各物理量的单位统一到同一单位制，一般统一为国际单位制．(2)物理公式中，有些比例系数有单位，例如公式F ＝kx 中的k ，有些比例系数无单位，例如公式F f ＝μF N 中的μ.[跟进训练]3．(多选)关于国际单位制，下列说法正确的是( )A ．国际单位制是世界各国统一使用的一种通用的单位制B ．各国均有不同的单位制，国际单位制是为了交流方便而采用的一种单位制C ．国际单位制是一种基本的单位制，只要在物理运算中各物理量均采用国际单位制中的单位，则最后得出的结果必然是国际单位制中的单位D ．国际单位制中的基本单位的物理量是长度、能量、时间[答案]ABC1．下列有关力学单位制的说法中正确的是()A．在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位制单位，不能采用其他单位B．力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量、速度C．力学单位制中，国际单位制的基本单位有g、m、sD．单位制中的导出单位可以用基本单位来表达[答案]D2．(2022·广州学业水平考试检测)小芳在体重计上完成下蹲动作．下列F-t图像能反映体重计示数随时间变化的是()A BC DC[体重计的读数为小芳所受的支持力大小，下蹲过程小芳的速度从0开始最后又回到0，因此小芳先加速运动后减速运动，加速度方向先向下后向上，即先失重后超重，所以支持力先小于重力，后大于重力．故选C.]3．(新情境题：以“机器人攀登”为背景，考查起重和失重)日本机器人展在横滨对公众开放，来自日本各地的40多家科研机构和生产厂商展示了机器人领域的科研成果．如图所示是日本机器人展媒体预展上一个小型机器人在表演垂直攀登．关于机器人在上升过程中细绳对手的拉力以下说法正确的是()A ．当机器人高速向上攀爬时细绳对手的拉力比低速攀爬时大B ．当机器人减速上升时，机器人处于超重状态C ．当机器人减速下降时，机器人处于失重状态D ．机器人加速下降过程中(a <g )，细绳对机器人的拉力小于其重力D [机器人对细绳的拉力与速度大小无关，只与是否有竖直方向上的加速度有关，则A 错；机器人减速上升时，其加速度方向向下，处于失重状态，则B 错；机器人减速下降时，其加速度方向向上，处于超重状态，则C 错；机器人加速下降过程中加速度方向向下，处于失重状态，拉力小于重力，则D 对．]4．一个质量是60 kg 的甲同学站在升降机的地板上，看到一个质量是50 kg 的站在台秤上的乙同学，他们一起运动时，台秤示数为400 N.问题：求此时甲同学对升降机地板的压力．(g 取10 m/s 2)[解析] 以乙同学为研究对象，受力分析如图所示，选取向上的方向为正方向，由牛顿第二定律得F N －mg ＝maa ＝F N －mg m ＝400－50×1050m/s 2＝－2 m/s 2 再以甲同学为研究对象，他受到向下的重力m甲g 和地板的支持力F N ′，由牛顿第二定律得：F N ′－m 甲g ＝m 甲aF N ′＝m 甲a ＋m 甲g ＝60×(10－2)N ＝480 N由牛顿第三定律可知，甲对升降机地板的压力大小为480 N ，方向竖直向下．[答案] 480 N ，方向竖直向下回归本节知识，自我完成以下问题：1．超重、失重时加速度方向具备什么特点？提示：超重时，加速度向上或有向上的分量；失重时，加速度向下或有向下的分量．2．完全失重时，物体的加速度是多少？提示：a＝g.3．国际单位制中选定的力学基本物理量有哪些？提示：有长度(l)、质量(m)、时间(t).课时分层作业(二十)失重和超重力学单位题组一失重和超重1．应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如，平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是()A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度D[本题考查牛顿第二定律的应用，重在物理过程的分析，根据加速度方向判断超重和失重现象．手托物体抛出的过程，必有一段加速过程，其后可以减速，可以匀速，当手和物体匀速运动时，物体既不超重也不失重；当手和物体减速运动时，物体处于失重状态，选项A错误；物体从静止到运动，必有一段加速过程，此过程物体处于超重状态，选项B错误；当物体离开手的瞬间，物体只受重力，此时物体的加速度等于重力加速度，选项C错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度的变化量比物体速度的变化量大，物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度，所以选项D正确．]2．(多选)某海洋馆中的“海豚顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱．如图所示为一海豚把球顶向空中，并等其落下．下列说法正确的是()A．球在最高点时受到重力和海豚对它的顶力作用B．球在最高点时速度为零，但加速度不为零C．球在上升过程中处于超重状态D．球在下落过程中处于失重状态BD[竖直上抛运动是初速度向上，只在重力作用下的运动，球在最高处只受到重力，故A错误；球上升到最高点时受到重力的作用，速度为零，加速度为g，故B正确；竖直上抛运动上升和下落过程都是只受到重力的作用，加速度大小为g，方向竖直向下，处于失重状态，故C错误，D正确．]3．(多选)如图所示，小球A放在真空容器B内，小球的直径恰好等于正方体B 的边长，将它们以初速度v0竖直上抛，A、B一起上升的过程中，下列说法正确的是()A．若不计空气阻力，A、B间一定没有弹力B．若不计空气阻力，A、B间一定有弹力C．若考虑空气阻力，A对B的上板一定有压力D．若考虑空气阻力，A对B的下板一定有压力[答案]AC4．竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计，如图所示．弹簧测力计的钩上悬挂一个质量m＝4 kg的物体，试分析下列各种情况下电梯具体的运动(g取10 m/s2)：(1)当弹簧测力计的示数T1＝40 N，且保持不变；(2)当弹簧测力计的示数T2＝32 N，且保持不变；(3)当弹簧测力计的示数T3＝44 N，且保持不变．(弹簧均处于伸长状态) [解析](1)当T1＝40 N时，根据牛顿第二定律T1－mg＝ma1，解得此时电梯的加速度a1＝T1－mgm＝40－4×104m/s2＝0由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态．(2)当T2＝32 N时，根据牛顿第二定律T2－mg＝ma2，这时电梯的加速度a2＝T2－mgm＝32－404m/s2＝－2 m/s2即电梯的加速度方向竖直向下，电梯加速下降或减速上升．(3)当T3＝44 N时，根据牛顿第二定律T3－mg＝ma3，这时电梯的加速度a3＝T3－mgm＝44－404m/s2＝1 m/s2即电梯的加速度方向竖直向上，电梯加速上升或减速下降．[答案](1)静止或匀速直线运动状态(2)加速下降或减速上升(3)加速上升或减速下降题组二力学单位5．在国际单位制中，属于选定的物理量和基本单位的是()A．力的单位牛顿B．热力学温度的单位开尔文C．路程的单位米D．电压的单位伏特B [牛顿不是基本单位，故A 错误；开尔文是国际单位制中温度的基本单位，故B 正确；路程不是基本物理量，长度才是基本物理量，单位是米，故C 错误；电压不是基本物理量，伏特也不是基本单位，故D 错误．]6．雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即F f ＝kS v 2，则比例系数k 的单位是( )A ．kg/m 4B ．kg/m 3C ．kg/m 2D ．kg/m B [将F f ＝kS v 2变形得k ＝F f S v 2，采用国际单位制，式中F f 的单位为N ，即kg ·m/s 2，S 的单位为m 2，速度的二次方的单位可写为(m/s)2，将这些单位代入上式得kg m 3，即比例系数k 的单位是kg/m 3，B 正确．]7．一物块在10 N 恒力作用下，产生50 cm/s 2的加速度，以下在求物体质量的计算中，运算正确、简捷而又规范的是( )A ．m ＝F a ＝1050kg ＝0.2 kg B ．m ＝F a ＝10 N 0.5 m/s 2＝20kg ·m/s 2m/s 2＝20 kg C ．m ＝F a ＝100.5kg ＝20 kg D ．m ＝F a ＝100.5＝20 kg C [A 中单位没有统一，A 错误；B 项正确，但太繁琐，故不选；C 既正确又简捷，故C 正确；D 漏写单位，故D 错误．]8．(2022·广东韶关高一期末)如图是某同学站在压力传感器上做下蹲－起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线．纵坐标为压力，横坐标为时间，由图线可知，该同学的体重约为650 N ，除此以外，还可以得到以下信息( )A．1 s时人处在下蹲的最低点B．下蹲过程中人一直处于失重状态C．4 s内该同学做了1次下蹲－起立的动作D．起立过程中传感器给人的作用力大于人给传感器的作用力C[人在下蹲的过程中，先加速向下运动，此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故后半段是人减速向下的过程，此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中人先失重后超重，选项B错误；在1 s时人向下的加速度最大，故此时人并没有静止，它不是下蹲的最低点，选项A错误；该同学在前2 s时是下蹲过程，后2 s是起立的过程，所以共做了1次下蹲－起立的动作，选项C正确；传感器给人的作用力与人给传感器的作用力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，选项D错误．故选C.]9．游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台，若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示．下列相关说法正确的是()A．t＝6 s时，电梯处于失重状态B．7～53 s时间内，绳索拉力最小C．t＝59 s时，电梯处于超重状态D．t＝60 s时，电梯速度恰好为0[答案]D10．质量为10 g的子弹，以300 m/s的水平初速度射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹射出的速度为200 m/s.若木板厚度为10 cm，求木板对子弹的平均作用力．小明同学的解法如下，你同意他的解法吗？s ＝10 cm ＝0.1 m ，m ＝10 g ＝10－2 kga ＝v 2－v 202s ＝2002－30022×0.1m/s ＝－2.5×105 m/s 2F ＝ma ＝10－2×(－2.5×105)N ＝－2.5×103 N ，负号表示方向与速度方向相反．[答案] 2.5×103 N 方向与速度方向相反11．如图甲所示，物体的质量m ＝10 kg ，放在升降机的底板上．升降机由静止开始从底楼上升到顶楼过程中的v -t 图像如图乙所示，不计空气阻力，g 取10 m/s 2，求在这12 s 内：甲 乙(1)物体上升的高度；(2)物体对升降机底板压力的最大值；(3)物体对升降机底板压力的最小值．[解析] (1)用面积表示位移，则物体上升的高度为h ＝12×(3＋12)×6 m ＝45 m. (2)t ＝0至t ＝3 s 内，物体加速上升，处于超重状态，加速度大小a 1＝Δv 1Δt 1＝2 m/s 2，方向竖直向上．由牛顿第二定律得F 1－mg ＝ma 1，底板对物体支持力的最大值F 1＝mg ＋ma 1＝120 N ．根据牛顿第三定律，物体对底板压力的最大值为120 N.(3)t ＝6 s 至t ＝12 s 内，物体减速上升，处于失重状态，加速度大小a 2＝Δv 2Δt 2＝－1 m/s 2，负号表示方向竖直向下．由牛顿第二定律得F 2－mg ＝ma 2，底板对物体的支持力的最小值为F 2＝mg ＋ma 2＝90 N ，根据牛顿第三定律，物体对底板压力的最小值为90 N.[答案] (1)45 m (2)120 N (3)90 N。

高中物理 4.6超重和失重教案6 粤教版必修1【基础知识导引】1．知道什么是超重和失重．2．知道产生超重和失重的条件．【教材内容全解】自从人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器成功发射进入运动轨道后，我们从电视或电影上经常看到宇航员“漂浮”在航天器内的画面，即处于“失重”状态．当我们乘坐高速电梯，在电梯加速向上起动或减速下降时双脚会感到压力突然变大，也就是此时我们处于“超重”状态．那么究竟什么是超重?什么是失重?超重是不是就是物体所受的重力增大?失重是不是就是物体所受的重力减小?本节教材以升降机情况为例，从牛顿运动定律入手，引导我们一起解决以上问题．1．超重与失重(1)实验：A ．①人站在减速下降的升降机内的一台秤上，可看到台秤示数小于人的重力； ②人站在加速上升的升降机内的一台秤上，可看到台秤示数大于人的重力．B ．如图3—8—1所示，装置中绳足够长，将M 无初速度释放，现象：①可看到弹簧秤A 的读数大于C 物体的重力mg ．②可看到弹簧称B 的读数小于D 物体的重力mg ．(2)现象分析：①对实验B —①分析：若以物体C 为研究对象，设A 弹簧拉力为1F ，则ma mg F =-1，mg a g m ma mg F >+=+=)(1即弹簧对C 的拉力大于C 的重力，我们称物体处于超重状态．超重：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情况称为超重现象．②实验B —②分析：若以物体D 为研究对象，B 弹簧拉力为2F ，则Ma F Mg =-2，Mg a g M Ma Mg F <-=-=)(2，即弹簧对D 的拉力小于D 的重力，我们称D 物体处于失重状态．失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况叫做失重现完全失重：物体以加速度g 加速下降时，对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的情况叫做完全失重现象．2．超重、失重的理解(1)“重力”、“超重”、“失重”的联系．“重力”是由于地球对物体的吸引而产生的，大小表示为G=mg ．只要物体所在位置的重力加速度一定，物体所受的重力就一定．因而，“超重”并不意味着“重力增加”，“失重”也不代表“重力减小”，“完全失重”也不是说“物体的重力完全消失了”．在发生超重、失重现象时，物体的重力依然存在，并不发生变化，变化的只是物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)．(2)加速方向决定发生“超重”还是“失重”．用牛顿运动定律对上述实验分析时，我们并没有重点考虑物体的速度方向，而是把握了物体的加速度方向．当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，超重、失重与物体的运动方向无必然的关系．(3)当质量为m 的物体有向上的加速度．时，它超重大小为ma ；当它具有向下的加速度．时，它失重大小为ma ．(4)在完全失重状态下，a=g ，平时一切由重力产生或与重力有关的物理现象均消失． 如物体在液体中不受浮力，天平无法测量物体的质量等．【难题巧解点拨】例1 举重运动员在地面上能举起120 kg 的重物，在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物，求升降机运动的加速度?若在以2/5.2s m 的加速度加速下的升降机内，此人能举起质量多大的重物(g 取2/10s m )解析：运动员在地面上能举起120 kg 的重物，则运动员发挥的向上的最大支撑力 N N g m F 1200101201=⨯==在升降机中只能举起100kg 的重物，可见该物超重了，升降机应具有向上的加速度，则由 a m g m F 22=-得 22221/2/100/)101001200(/)(s m s m m g m F a =⨯-=-=当升降机以2/5.2s m 加速度下降时，重物失重．则 233a m F g m =-，得：kg kg a g F m 160)5.210/(1200)/(23=-=-=答案：2/2s m ，160kg点拨：同一质量的物体，在竖直方向不同的加速系统中，对支持物的压力(或悬挂物的拉力)发生变化，但其重力始终不变．题中无论加速系统如何运动，运动员能发挥的最大支撑力不变，这是解题的关键．例2 如图3—8—2所示：A 为电磁铁，C 为胶木秤盘，A 和C(包括支架)的总质量为M ，B 为铁片，质量为m ，整个装置用轻绳悬挂于O 点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F 的大小为( )A ．F=MgB ．Mg<F<(M+m)gC ．F=(M+m)gD ．F>(M+m)g解析一：当铁片被吸引上升时，对0点进行受力分析如图3—8—3，有1F Mg F +=① 对铁片进行受力分析得ma mg F =-'1，即F'=mg+ma>mg② 则由①②知：g m M ma g m M ma mg Mg F mg F )()(1+>++=++=+=，所以选项D 正确．解析二：当电磁铁通电，铁板被吸引上升的过程中，铁片具有向上的加速度，导致整个装置的重心具有向上的加速度，处于超重状态，从而F>(M+m)g ．答案：D点拨：灵活运用超重、失重知识、对一些动力学问题的解答更为简捷、准确．【拓展延伸探究】1．本节教材“思考与讨论”解答：物体对水平面的压力(或对竖直悬绳的拉力)不一定总等于物体所受重力．当物体(或系统)在竖直方向只受重力和支持力作用且该方向上加速度为零时，支持力(或拉力)等于物体所受重力．2．课题：感受超、失重．目的：根据从教材上所学习到的超、失重知识，去寻找机会亲身体验超、失重的感觉． 点拨：①找一台家用或医用体重计，观察在体重计上快速下蹲和站起时体重计的读数变化．②可选择乘电梯、玩一定高度的跳台跳水、蹦极等方式．【课本习题解答】1．图中的第二幅正确．2．货物能到达的最大加速度为：22334/4.1/105.310105.3100.4s m s m m mg F a =⨯⨯⨯-⨯=-=0．5 s 内发生的速度改变为；△v=a ·△t=0．7m/s ．即：0．5 s 内速度改变不能超过0．7m/s ．3．a ．40．0N ． b ．38．4N ． c ．38．4 N d ．40．0 N ．4．解：座舱从距地面76m 高处自由下落，到离地高度为50m 左右的位置时，制动系统还没启动，座舱以及其中的人和物一起以重力加速度g 自由下落，铅球处于完全失重状态，因而人手感觉不到铅球的压力．当座舱下落到距地高度15 m 左右位置时，制动系统已经启动，座舱做减速运动．设座舱开始减速时的速度为v ，做匀减速运动的加速度大小为a ，由题知座舱自由下落距离 )(4828761m s =-=，座舱匀减速运动通过距离 m s 282=，由运动学公式可知：122gS v =，222aS v =，得：2221/17/102848s m s m kt g S S a ===． 座舱减速下落时，铅球处于超重状态．已知铅球的质量m=G/g=5kg ，则手托铅球的力：F=m(g+a)=5×(10+17)N=135 N ．【同步达纲练习】1．站在升降机中的人出现超重现象，则升降机可能( )A ．加速上升B ．减速下降C ．加速下降D ．减速上升2．如图3—8—4，一台升降机的底板上放着一个质量为m 的物体，它跟地面间的动摩擦力因数为μ，可以认为物体受到最大静摩擦力等于滑动摩擦力．一根弹性系数为k 的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上．开始时弹簧伸长为△x ，弹簧对物体有水平向右的拉力，现实然发现物体被弹簧拉动，则升降机运动情况为( )A ．匀加速向下运动a=g-k △x/μm ．B ．匀加速向下运动，a>g-k △x/μm ．C ．匀减速向上运动，a>g-k △x/μm ．D ．匀减速向下运动，a=g-k △x/μm ．3．下列四个实验，哪些不能在绕地球飞行的宇宙飞船中完成?( )A．用天平测量物体的质量．B．用弹簧测物体的重力．C．用密度计测物体密度．D．用水银气压计测舱内大气压强．4．如图3—8—5，台秤上放着一个装有水的杯子，通过固定在台秤上的支架用细绳悬挂一个小球，球全部浸没在水中，平衡时台秤的示数为某一数值．今剪断悬绳，在球下落但还没到达杯底的过程中，若不计水的阻力，则台秤的示数将( )A．变大．B．变小．C．不变．D．无法判断．5．质量分别为5kg、10kg的重物用一根最多只能承受120N拉力的细绳相连，现以拉力F使A、B一起竖直向上运动(如图3—8—6所示)，为使细绳不被拉断，求拉力F的范围．6．如图3—8—7所示，静止在水平地面上的框架B质量为M，圆球A的质量为m．在下述情况下求物体B 对地面的压力：(1)圆环A 以速度0v 匀速下滑时．(2)圆环A 以加速度a(a<g)加速下滑时．(3)圆环A 自由下滑时．参考答案【同步达纲练习】1．A 、B 正确．（点拨：出现超重现象，说明人对升降机的压力大于人自身所受的重力，此时升降机必具有向上的加速度，即做减速下降或加速上升运动，C 、D 正确．2．B 、C 正确．（点拨：物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力．因N F f μ=，只有减少地面对物体的正压力才能减少最大静摩擦力，当x k F f N ∆==μ时物体开始滑动．故物体必处于失重状态，具有向下的加速度a ，对物体受力分析列方程可得：m x k g m s k mg mF G a N μμ/)/(∆-=∆--=， 故当升降机向下的加速度a>g-k △x/μm 时，物体可以在地面滑动．）3．A 、B 、C 、D ．（点拨；宇宙飞船进入轨道绕地球飞行时，处于完全失重状态．由物体重力而产生的一些现象不复存在，故以上四个实验都不能完成．）4．B 正确．（点拨：（1）等效法．剪断线后小球加速向下运动，而被小球排开的那部分“水球”则向上加速运动，二者加速度大小相同．小球失重a m 球，等效水球超重a m 水，因为水球m m >，失重大于超重．整体来看，系统处于失重状态，故台秤读数将变小，B 正确．（2）质心法．当剪断线后，小球加速下降时，水球加速上升，但系统的质心在下降，系统处于失重状态，故台秤的读数减少，B 正确．（3）提示：分别对小球和水球进行受力分析，利用牛顿运动定律亦可求得B 选项正确．）5．150N<F<180N ．（点拨：当N N g m m F 15010)105()(211=⨯+=+>时，A 、B 一起匀加速上升．根据题意，设拉力为2F 时，细绳达到N F 1203=的张力，对AB 整体分析得：a m m g m m F )()(21212+=+-（1） 隔离B 物体分析得：ma g m F B =-3（2） 代入3F 的值，联解（1）（2）得N F 1202=．故拉力F 的范围是：150N<F<180N ．）6．（1）Mg+mg （2）Mg+mg-ma （3）Mg（点拨一：（1）当A 匀速下滑时，对A 、B 分别做受力图，如图3—8—8甲所示，由题意知：f=mg故 F=Mg+f=Mg+mg ．（2）当A 以加速度a<g 加速下滑时，A 、B 受力如图3—8—8所示，列方程有 mg-f=ma ，故 F=Mg+f=Mg+mg-ma（3）当A 自由下落时，A 、B 受力如图3—8—8丙：F=Mg ）（点拨二：用失重、超重的推论解：当质量为m 的物体以向上或向下的加速度a 时，它超重（或失重）ma ．（1）系统内没有物体做加速运动，则既不超重，也不失重，B 对地面的压力F=Mg+mg ．（2）当A 以a 加速下滑时，A 失重ma ；B 静止，既不失重不超重，故整体失重ma ，B 对地面压力为F=(M+m)g-ma ．（3）当A 以g 自由下滑时，A 完全失重mg ，B 静止，既不失重也不超重，故整体失重mg ，B 对地面压力为F=(M+m)g-mg=Mg ．）。