人教版高中物理必修1课件-第4章-4超重和失重

人教版高中物理必修1课件-第4章-4超重和失重

作业讲评 § 1、解：对物体受力分析如图所示，在静摩擦力f作用下沿 水平方向匀加速，设加速度为a， § 由牛顿第二定律得： μmg=ma § 解得 a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2 § 设其加速至v=4m/s所需时间为t, § 由v=at得， § t=v/a=4/1 s=4s § 此过程位移x=at2/2 =1×42/2 m=8m＜12m, § 则物体在后一段位移内相对传送带静止做匀速直线运动， § 设所需时间为t’,此段位移为x’=xAB-x=12m-8m=4m, § 则:x’=vt’ § 得：t’=x’/v=4/4 s=1s § 所以物体从A到B所需总时间T=t+t’=4s+1S=5s v A B mg f N § 2、解：设小球加速度为a，对小球受力分析如图， 建立直接坐标系，由牛顿第二定律得： § X轴：Fsinθ=ma ① § Y轴：Fcosθ =mg ② § 联立以上方程得： § a=gtanθ ③ § 设A物体的质量为mA § 对物体A进行受力分析，建立直坐标系， § 由牛顿第二定律得： § X轴：F1=mAa ④ § Y轴：F2=mAg ⑤ § 又因F2=μF1 ⑥ § 联立以上方程可解得: § μ=1/tanθ aA θ θ X Y F G x y 第四章 力与运动 用弹簧秤测物体的重力时应使物 体处于什么状态？ 物体处于静止 弹簧秤的示数是哪个力的示数？ 物体拉弹簧的力的示数 原理： 根据平衡条件和牛顿第三定律知道： 弹簧秤的示数等于物体重力的大小。 ——平衡状态 用弹簧秤测物体的重力 时，突然向上加速，弹簧秤 的示数如何变化？ 物体的受力情况 F G a v 物体向上加速时： 根据牛顿第二定律： F－G＝ma F ＝ ma＋ G ＞ G 物体所受的拉力F与物体对 弹簧秤的拉力F′（弹簧秤的 示数）大于物体的重力。 超重和失重 物体对支持物的压力(或对悬挂物的 拉力) 大于物体所受到的重力的情况称为 超重现象。 1、超重 例1、一个质量为70Kg的人乘电 梯下楼。快到此人要去的楼层 时，电梯以3m/s2的加速度匀减 速下降，求这时他对电梯地板 的压力。（g=10m/s2） v a F mg v a F－mg＝ma F m g 解：人向下做匀减速直线 运动，加速度方向向上。 根据牛顿第二定律得： F ＝910N 根据牛顿第三定律，人对 地板的压力大小也等于 910N，方向竖直向下。 超重对宇航员的影响 宇航员在飞船起飞和返回地 面时，处于超重状态，特别是在 升空时，超重可达重力的9倍，超 重使人不适，起初会感到头晕、 呕吐，超重达到3倍重力时既感到 呼吸困难；超重达到4倍重力时， 颈骨已不能支持头颅，有折断的 危险。所以升空时宇航员必须采 取横卧姿势，以增强对超重的耐 受能力。 宇航员的 平躺姿势 F G a v 物体向上减速时： 根据牛顿第二定律： G － F ＝ma F ＝ G － ma ＜ G 物体所受的拉力F与物体对 弹簧秤的压力F′（弹簧秤 的示数）小于物体的重力 用弹簧秤匀速拉物体时，突然向上减速运 动，弹簧秤的示数如何变化？ 物体对支持物的压力(或对悬挂物的 拉力) 小于物体所受到的重力的情况称 为失重现象。 2、失重 例2、在升降机中测人的体重，已 知人的质量为40kg ①若升降机以2.5m/s2的加速度 匀加速下降，台秤的示数是多少？ ②若升降机自由下落，台秤的示 数又是多少？ v a F mg 解：当升降机匀加速下降时， 根据牛顿第二定律可知： mg－ F ＝ma F＝ mg － ma 根据牛顿第三定律可知:台 秤的示数分别为300N和0N。 ①当 a1=2.5m/s2,F1=300N②当自由下落时， a2=g,F2=0N v a F mg 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于0的情况称为完全失重现象。 3、完全失重 例2：下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发 生超重现象？哪几种发生失重现象？ 甲 乙 丙 丁 NG 超重 NG 超重 总结： 1）物体具有竖直 向上的加速度，即处 于超重状态； 2）物体具有竖直 向下的加速度，即处 于失重状态； 3）与运动的方向 无关。 mv a G N mv a G N m av G N m v a G N （四）超重、失重、视重和重力的区别 1、超重和失重是一种物理现象。 2、视重是体重计的示数，指支持物对物体的支持 力（或悬挂物对物体的拉力），是可以改变的。 3、物体的重力与运动状态无关，不论物体处于 超重还是失重状态，重力不变。 规律： a竖直向上 视重 > 重力 超重状态 a竖直向下 视重 < 重力 失重状态 超重或是失重由a决定，与v方向无关 太空中的失重环境 人造地球卫星、宇宙飞船、 航天飞机等航天器进入轨道后， 其中的人和物都将处于完全失 重状态。 物体将飘在空中；液滴成 绝对的球形，宇航员站着睡觉 和躺着睡觉没有差别；食物要 做成块状或牙膏似的糊状，以 免食物的碎渣“漂浮”在空中， 进入宇航员的眼睛、鼻孔…… 空间站中的宇航员 在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！ 弹簧测力计无法测量物 体的重力，但仍能测量 拉力或压力的大小。 无法用天平测量物体的质量 0 利用完全失重条件的科学研究 液体呈绝对球形 制造理想的滚珠 制造泡沫金属 练1.下列四个实验中，不能在绕地球飞 行的太空实验舱中完成的是( ) A.用弹簧秤测物体的重力 B.用天平测物体的质量 C.用温度计测舱内的温度 D.用水银气压计测舱内气体的压强 ABD 练习2、一个木块漂浮在桌面的一杯水中，现假设撤去桌 面，木块和杯子一起自由向下运动，问木块受到的浮力 有无变化？ v 拓展：如图，球B放在容器A内，且B略小于A，将 它们以一定的速度向上抛出，不计空气阻力，在A 和B上升的过程中，A和B间作用力情况？ v 练习3、如图所示，底座A上装有一根足够长的直 立长杆，其总质量为M，杆上套有质量为m的圆 环B，它与杆有摩擦，当圆环以初速度V0向上飞 起时，圆环的加速度为a，底座不动。 （1）定性分析环在上升过程中，A对地面的压力 与整体的重力相比较谁大？ （2）计算在整个过程中，水平面对底座的支持 力多大？（设摩擦力不变） A Bv0 本节小结 1、超重 2、失重 3、完全失重