高中物理《用牛頓定律解決問題 二》教案8（新人教版必修1）

111高中物理用牛頓定律解決問題(二)教案學(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(shí)際中超重和失重現(xiàn)象。4理解超重和失重的實(shí)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(huì)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(shí)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(duì)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(dòng)學(xué)特征）：物體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(dòng)（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(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)都會(huì)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(duì)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(dòng)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(dòng)（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(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)都會(huì)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(duì)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(huì)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(dòng)（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<GB時(shí)彈簧稱的示數(shù)與GA的關(guān)系。超重和失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征V的方向V的方向a的方向視重F與G的大小關(guān)系現(xiàn)象FGFGa=gF=0二、注意1 超重和失重的實(shí)質(zhì)：物體超重和失重并不是物體的實(shí)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(dòng)狀態(tài)變化。只是因?yàn)橛捎谖矬w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(dòng)定律解決超重、失重的實(shí)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(dòng)的電梯中平衡會(huì)否被破壞? 4容器中裝有水，在水中有一只木球，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(gè)木塊疊放在一起，豎直向上拋出以后的飛行過程中， 若不計(jì)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(jì)、水銀溫度計(jì)能否正常工作? 7完全失重時(shí)，能否用彈簧秤測量力的大小?【例一】一個(gè)人在地面用盡全力可以舉起80kg的重物；當(dāng)他站在一個(gè)在豎直方向做勻變速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)上時(shí)，他最多能舉起120kg的重物。問：該升降機(jī)可能作什么運(yùn)動(dòng)?【例二】一臺(tái)起重機(jī)的鋼絲繩可承受14104kg的拉力，現(xiàn)用它來吊重1O102kg的貨物。若使貨物以10ms2加速度上升，鋼絲繩是否會(huì)斷裂?【例三】一臺(tái)升降機(jī)的地板上放著一個(gè)質(zhì)量為m的物體，它跟地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，可以認(rèn)為物體受到的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(shí)彈簧的伸長為x，彈簧對(duì)物體有水平向右的拉力，求：升降機(jī)怎樣運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體才能被彈簧拉動(dòng)?【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(shí)，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)，則剛松開手時(shí)盤對(duì)物體的支持力等于( )A（1+）mg B（1+）（m+m0）gCmg D（m+m0）g課堂訓(xùn)練： 1升降機(jī)中站著一個(gè)人，在升降機(jī)減速上升過程中，以下說法正確的是( ) A人對(duì)地板壓力將增大。 B地板對(duì)人的支持力將減小。C人所受的重力將會(huì)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(shí)的加速度值最大。 B子彈在最高點(diǎn)時(shí)的加速度值最大。 C子彈落地時(shí)的加速度值最小。 D子彈在最高點(diǎn)時(shí)的加速度值最小。 3一個(gè)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(dòng)，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(shí)v-t圖像如圖所示。在下列幾段時(shí)間內(nèi)，人對(duì)電梯地板的壓力分別為多大?(g=10ms2)(1) l2s內(nèi)，N1=_N (2) 58s內(nèi)，N2=_N(3) 1012s內(nèi)，N3=_N課后作業(yè)： l.木箱中有一個(gè)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(dòng)，加速度是05g，至第3s末，鋼繩突然斷裂，那么，45s末物體對(duì)木箱的壓力是( ) A.100N B0 C150N D5N 2.電梯內(nèi)彈簧秤上掛有一個(gè)質(zhì)量為5kg的物體，電梯在運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為392N，若彈簧秤示數(shù)突然變?yōu)?88N，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(dòng)方向 D電梯加速度突然增加 E電梯加速度突然減少 F電梯突然改變加速度方向 3一個(gè)質(zhì)量為50kg的人，站在豎直向上運(yùn)動(dòng)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=lOms2，則人對(duì)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(duì)4一個(gè)小杯子的側(cè)壁有一小孔，杯內(nèi)盛水后，水會(huì)從小孔射出?，F(xiàn)使杯自由下落，則杯中的水( )A 會(huì)比靜止時(shí)射得更遠(yuǎn)些 B會(huì)比靜止時(shí)射得更近些C與靜止時(shí)射得一樣遠(yuǎn) D不會(huì)射出 5原來作勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(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(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)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<g)，則人對(duì)地面壓力為( ) A(M+m)g-ma BM(g-a)-ma C(M-m)g+ma DMg-ma7某人在地面上最多能舉起質(zhì)量為60kg的物體，在一加速下降的電梯里最多能舉起質(zhì)量為80kg的物體，則電梯的加速度為_，如果電梯以這個(gè)加速度勻加速上升，這個(gè)人在電梯內(nèi)最多能舉起質(zhì)量為_的物體(取g=lOms2)。8.一物體受豎直向上拉力F作用，當(dāng)拉力F1=140N時(shí)，物體向上的加速度a1為4ms2，不計(jì)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，木塊和升降機(jī)保持相對(duì)靜止。當(dāng)升降機(jī)以加速度a勻減速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，求木塊A所受的支持力和摩擦力。 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98ms2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(dòng)。在微重的空間里，方向性已經(jīng)無意義了，因?yàn)橹挥性诘厍蛏嫌捎谥亓Σ庞小吧稀?“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(dòng)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(huì)到。例如，在海上旅行時(shí)，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(shí)稱作“運(yùn)動(dòng)病”。為了使宇航員適應(yīng)微重狀態(tài)，可讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(yàn)他們將要去的太空和星球的重力環(huán)境。111