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1、2022年高中物理 《用牛頓定律解決問題 二》教案1 新人教版必修1 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1. 知道什么是超重與失重。 2. 知道產(chǎn)生超重與失重的條件。 3. 了解生活實際中超重和失重現(xiàn)象。 4．理解超重和失重的實質(zhì)。 5. 了解超重與失重在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究中的重要應(yīng)用。 6．會用牛頓第二定律求解超重和失重問題。 學(xué)習(xí)重點(diǎn): 超重和失重的實質(zhì)。 學(xué)習(xí)難點(diǎn): 應(yīng)用牛頓定律求解超重和失重問題。 主要內(nèi)容: 一、超重和失重現(xiàn)象 1．超重現(xiàn)象 （1） 定義（力學(xué)特征）：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的情況叫超重現(xiàn)象。 （2） 產(chǎn)生原因（運(yùn)動學(xué)特征）：物體

2、具有豎直向上的加速度。 （3） 發(fā)生超重現(xiàn)象與物體的運(yùn)動（速度）方向無關(guān)，只要加速度方向豎直向上—物體加速向上運(yùn)動或減速向下運(yùn)動都會發(fā)生超重現(xiàn)象。 2．失重現(xiàn)象 （1） 定義（力學(xué)特征）：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的情況叫失重現(xiàn)象。 （2） 產(chǎn)生原因（運(yùn)動學(xué)特征）：物體具有豎直向下的加速度。 （3） 發(fā)生超重現(xiàn)象與物體的運(yùn)動（速度）方向無關(guān)，只要加速度方向豎直向下—物體加速向下運(yùn)動或減速向上運(yùn)動都會發(fā)生失重現(xiàn)象。 3．完全失重現(xiàn)象—失重的特殊情況 （1） 定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的情況（即與支持物或懸掛物雖然接觸但無相互作

3、用）。 （2） 產(chǎn)生原因：物體豎直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不會再與支持物或懸掛物發(fā)生作用。 （3） 是否發(fā)生完全失重現(xiàn)象與運(yùn)動（速度）方向無關(guān)，只要物體豎直向下的加速度等于重力加速度即可。 問題：試在右圖中分別討論當(dāng)GA>GB和GA

4、際重力變大或變小，物體所受重力G=mg始終存在，且大小方向不隨運(yùn)動狀態(tài)變化。只是因為由于物體在豎直方向有加速度，從而使物體的視重變大變小。 2． 物體由于處于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的現(xiàn)象不屬于超重和失重現(xiàn)象。 3． 判斷超重和失重現(xiàn)象的關(guān)鍵，是分析物體的加速度。要靈活運(yùn)用整體法和隔離法，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律解決超重、失重的實際問題。 問題：1、手提彈簧秤突然上升一段距離的過程中，有無超重和失重現(xiàn)象 2．人突然站立、下蹲的過程中有無、失重現(xiàn)象? 3．已調(diào)平衡的天平，在豎直方向變速運(yùn)動的電梯中平衡會否被破壞? 4．容器中裝有水，在水中有一只木球

5、，用一根橡皮筋將木球系在容器底部。在失重的條件下，木球?qū)⒁细∫恍┻€是要下沉一些? 5．兩個木塊疊放在一起，豎直向上拋出以后的飛行過程中， 若不計空氣阻力，它們之間是否存在相互作用的彈力?為什么? 6．在超重、失重和完全失重的情況下，天平、桿秤、彈簧秤、水銀氣壓計、水銀溫度計能否正常工作? 7．完全失重時，能否用彈簧秤測量力的大小? 【例一】一個人在地面用盡全力可以舉起80kg的重物；當(dāng)他站在一個在豎直方向做勻變速運(yùn)動的升降機(jī)上時，他最多能舉起120kg的重物。問：該升降機(jī)可能作什么運(yùn)動? 【例二】一臺起重機(jī)的鋼絲繩可承受1．4×104kg的拉力，現(xiàn)用它來

6、吊重1．O×102kg的貨物。若使貨物以1．0m／s2加速度上升，鋼絲繩是否會斷裂? 【例三】一臺升降機(jī)的地板上放著一個質(zhì)量為m的物體，它跟地面間的動摩擦因數(shù)為μ，可以認(rèn)為物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。一根勁度系數(shù)為k的彈簧水平放置，左端跟物體相連，右端固定在豎直墻上，開始時彈簧的伸長為△x，彈簧對物體有水平向右的拉力，求：升降機(jī)怎樣運(yùn)動時，物體才能被彈簧拉動? 【例四】如圖所示，一根輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一質(zhì)量為m0的平盤，盤中有一物體，質(zhì)量為m。當(dāng)盤靜止時，彈簧的長度比其自然長度伸長L，今向下拉盤使彈簧再伸長△L后停止，然后松手放開。設(shè)彈簧總處在彈性限度以內(nèi)，則剛

7、松開手時盤對物體的支持力等于( ) A．（1+）mg B．（1+）（m+m0）g C．mg D．（m+m0）g 課堂訓(xùn)練： 1．升降機(jī)中站著一個人，在升降機(jī)減速上升過程中，以下說法正確的是( ) A．人對地板壓力將增大。 B．地板對人的支持力將減小。 C．人所受的重力將會減小。 D．人所受的重力保持不變。 2．豎直向上射出的子彈，到達(dá)最高點(diǎn)后又豎直落下，如果子彈所受的空氣阻力與子彈的速率大小成正比，則( ) A．子彈剛射出時的加速度值最大。 B．子彈在最高點(diǎn)時的加速度值最大。

8、 C．子彈落地時的加速度值最小。 D．子彈在最高點(diǎn)時的加速度值最小。 3．一個彈簧秤最多能掛上60千克的物體，在以5米／秒2加速下降的電梯里，則它最多能掛上_________千克物體。如果在電梯內(nèi)彈簧秤最多能掛上40千克物體，此刻電梯在作__________運(yùn)動，加速值為__________。(g取10米／秒2) 4．體重500N的人站在電梯內(nèi)，電梯下降時v-t圖像如圖所示。在下列幾段時間內(nèi)，人對電梯地板的壓力分別為多大?(g=10m／s2) (1) l～2s內(nèi)，N1=_______N (2) 5～8s內(nèi)，N2=_________N (3) 10

9、～12s內(nèi)，N3=______N 課后作業(yè)： l.木箱中有一個lOKg的物體，鋼繩吊著木箱向上作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，加速度是0．5g，至第3s末，鋼繩突然斷裂，那么，4．5s末物體對木箱的壓力是( ) A.100N B．0 C．150N D．5N 2.電梯內(nèi)彈簧秤上掛有一個質(zhì)量為5kg的物體，電梯在運(yùn)動時，彈簧秤的示數(shù)為39．2N， 若彈簧秤示數(shù)突然變?yōu)?8．8N，則可以肯定的是( ) A．電梯速率突然增加 B．電梯速率突然減小 C．電梯突然改變運(yùn)動方向 D．電梯加速度突然增加 E．電梯

10、加速度突然減少 F．電梯突然改變加速度方向 3．一個質(zhì)量為50kg的人，站在豎直向上運(yùn)動著的升降機(jī)地板上。他看到升降機(jī)內(nèi)掛著重物的彈簧秤的示數(shù)為40N。已知彈簧秤下掛著的物體的重力為50N，取g=lOm／s2，則人對地板的壓力為( ) A．大于500N B．小于500N C．等于500N D．上述說法均不對 4．一個小杯子的側(cè)壁有一小孔，杯內(nèi)盛水后，水會從小孔射出?，F(xiàn)使杯自由下落，則杯中的水( ) A． 會比靜止時射得更遠(yuǎn)些 B．會比靜止時射得更近些 C．與靜止時射得一樣遠(yuǎn) D．不會射出 5．原來作勻速運(yùn)動的

11、升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長彈簧拉住的、具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖所示?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)物體A突然被彈簧拉向右方。由此可判斷，此時升降機(jī)的運(yùn)動可能是( ) A．加速上升 B．減速上升 C．加速下降 D．減速下降 6．質(zhì)量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質(zhì)量為m的重物從高處放下。若重物以加速度a下降(a

12、為80kg的物體，則電梯的加速度為__________，如果電梯以這個加速度勻加速上升，這個人在電梯內(nèi)最多能舉起質(zhì)量為___________的物體(取g=lOm／s2)。 8.一物體受豎直向上拉力F作用，當(dāng)拉力F1=140N時，物體向上的加速度a1為4m／s2，不計空氣阻力，求：(1)物體的質(zhì)量為多少?(2)物體在2s內(nèi)的位移和2s末速度為多大?(3)要使物體在2s內(nèi)的位移增大為原來的4倍，物體所受的豎直向上拉力F2為多少? 9.如圖所示，質(zhì)量為m的木塊A放置在升降機(jī)中的斜面上，斜面傾角為θ，木塊和升降機(jī)保持相對靜止。當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻減速向下運(yùn)動時，求木塊A所受的支持力和摩

13、擦力。 閱讀材料：人體生理的微重效應(yīng) 人體在漫長的進(jìn)化過程中，已經(jīng)適應(yīng)了周圍的物理環(huán)境，例如地球表面的溫度、電磁場、重力場等。地球表面的重力場強(qiáng)度大約在9．8m／s2左右，作用于所有物體上，使它們受到指向地心的作用力。人體中的每一器官、組織，細(xì)胞以及生物分子都是在這樣的重力場中得以演化并賴以生存的。一旦失去了正常的重力場，生物體的器官和組織就將失去平衡，導(dǎo)致一系列的生理變化，甚至危及生命。超重和失重就是兩種偏離正常重力場的典型狀態(tài)。所謂微重力環(huán)境就是重力強(qiáng)度大大減少，十分微弱，其大小大約只有地球表面重力場強(qiáng)度的百萬分之一。宇航員乘坐宇宙飛船在太空中飛行就是在這樣

14、的微重環(huán)境下生活和工作的。 在太空中，宇航員可以毫不費(fèi)力地漂浮在飛船中，他們用自己的內(nèi)力去建立運(yùn)動。在微重的空間里，方向性已經(jīng)無意義了，因為只有在地球上由于重力才有“上” “下”的方向概念。在地面上的人們是靠內(nèi)耳的敏感器官傳遞信息給大腦，以保持身體的平衡。在太空的微重狀態(tài)下，與重力有關(guān)的振動發(fā)生了變化，把神經(jīng)系統(tǒng)搞亂了，結(jié)果內(nèi)耳的傳感系統(tǒng)向大腦傳遞了模糊不清的信息，身體難以平衡。這種感覺在地球上也能體會到。例如，在海上旅行時，船體在波濤中起伏搖晃，不適應(yīng)者感到頭昏目眩。這就是身體失去平衡產(chǎn)生的感覺，有時稱作“運(yùn)動病”。為了使宇航員適應(yīng)微重狀態(tài)，可讓他們在實驗室內(nèi)作訓(xùn)練。宇航員們坐在旋轉(zhuǎn)的椅子上或者旋轉(zhuǎn)的機(jī)艙內(nèi)，以不同的速度旋轉(zhuǎn)，宇航員們就可感受到不同的重力條件，以體驗他們將要去的太空和星球的重力環(huán)境。