高中物理《用牛頓定律解決問題 》 學案4

1114.7用牛頓定律解決問題（五）學習目標: 1. 知道什么是超重與失重。2. 知道產生超重與失重的條件。3. 了解生活實際中超重和失重現象。4理解超重和失重的實質。5. 了解超重與失重在現代科學技術研究中的重要應用。6會用牛頓第二定律求解超重和失重問題。學習重點: 超重和失重的實質。學習難點: 應用牛頓定律求解超重和失重問題。主要內容:一、超重和失重現象 1超重現象（1） 定義（力學特征）：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受重力的情況叫超重現象。（2） 產生原因（運動學特征）：物體具有豎直向上的加速度。（3） 發(fā)生超重現象與物體的運動（速度）方向無關，只要加速度方向豎直向上物體加速向上運動或減速向下運動都會發(fā)生超重現象。 2失重現象（1） 定義（力學特征）：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受重力的情況叫失重現象。（2） 產生原因（運動學特征）：物體具有豎直向下的加速度。（3） 發(fā)生超重現象與物體的運動（速度）方向無關，只要加速度方向豎直向下物體加速向下運動或減速向上運動都會發(fā)生失重現象。3完全失重現象失重的特殊情況（1） 定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)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)生完全失重現象與運動（速度）方向無關，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GA>GB和GA<GB時彈簧稱的示數與GA的關系。超重和失重現象的運動學特征V的方向V的方向a的方向視重F與G的大小關系現象FGFGa=gF=0二、注意1 超重和失重的實質：物體超重和失重并不是物體的實際重力變大或變小，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值略有不同的現象不屬于超重和失重現象。3 判斷超重和失重現象的關鍵，是分析物體的加速度。要靈活運用整體法和隔離法，根據牛頓運動定律解決超重、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，有無超重和失重現象 2人突然站立、下蹲的過程中有無、失重現象? 3已調平衡的天平，在豎直方向變速運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，用一根橡皮筋將木球系在容器底部。在失重的條件下，木球將要上浮一些還是要下沉一些? 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；當他站在一個在豎直方向做勻變速運動的升降機上時，他最多能舉起120kg的重物。問：該升降機可能作什么運動?【例二】一臺起重機的鋼絲繩可承受14104kg的拉力，現用它來吊重1O102kg的貨物。若使貨物以10ms2加速度上升，鋼絲繩是否會斷裂?【例三】一臺升降機的地板上放著一個質量為m的物體，它跟地面間的動摩擦因數為，可以認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：升降機怎樣運動時，物體才能被彈簧拉動?【例四】如圖所示，一根輕質彈簧上端固定，下端掛一質量為m0的平盤，盤中有一物體，質量為m。當盤靜止時，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。設彈簧總處在彈性限度以內，則剛松開手時盤對物體的支持力等于( )A（1+）mg B（1+）（m+m0）gCmg D（m+m0）g課堂訓練： 1升降機中站著一個人，在升降機減速上升過程中，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，到達最高點后又豎直落下，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子彈在最高點時的加速度值最大。 C子彈落地時的加速度值最小。 D子彈在最高點時的加速度值最小。 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。如果在電梯內彈簧秤最多能掛上40千克物體，此刻電梯在作_運動，加速值為_。(g取10米秒2) 4體重500N的人站在電梯內，電梯下降時v-t圖像如圖所示。在下列幾段時間內，人對電梯地板的壓力分別為多大?(g=10ms2)(1) l2s內，N1=_N (2) 58s內，N2=_N(3) 1012s內，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動，加速度是05g，至第3s末，鋼繩突然斷裂，那么，45s末物體對木箱的壓力是( ) A.100N B0 C150N D5N 2.電梯內彈簧秤上掛有一個質量為5kg的物體，電梯在運動時，彈簧秤的示數為392N，若彈簧秤示數突然變?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電梯突然改變運動方向 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 3一個質量為50kg的人，站在豎直向上運動著的升降機地板上。他看到升降機內掛著重物的彈簧秤的示數為40N。已知彈簧秤下掛著的物體的重力為50N，取g=lOms2，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4一個小杯子的側壁有一小孔，杯內盛水后，水會從小孔射出。現使杯自由下落，則杯中的水( )A 會比靜止時射得更遠些 B會比靜止時射得更近些C與靜止時射得一樣遠 D不會射出 5原來作勻速運動的升降機內，有一被伸長彈簧拉住的、具有一定質量的物體A靜止在地板上，如圖所示?，F發(fā)現物體A突然被彈簧拉向右方。由此可判斷，此時升降機的運動可能是( ) A加速上升 B減速上升 C加速下降 D減速下降6質量為M的人站在地面上，用繩通過定滑輪將質量為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量為60kg的物體，在一加速下降的電梯里最多能舉起質量為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，這個人在電梯內最多能舉起質量為_的物體(取g=lOms2)。8.一物體受豎直向上拉力F作用，當拉力F1=140N時，物體向上的加速度a1為4ms2，不計空氣阻力，求：(1)物體的質量為多少?(2)物體在2s內的位移和2s末速度為多大?(3)要使物體在2s內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，質量為m的木塊A放置在升降機中的斜面上，斜面傾角為，木塊和升降機保持相對靜止。當升降機以加速度a勻減速向下運動時，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人體在漫長的進化過程中，已經適應了周圍的物理環(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)境就是重力強度大大減少，十分微弱，其大小大約只有地球表面重力場強度的百萬分之一。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，宇航員可以毫不費力地漂浮在飛船中，他們用自己的內力去建立運動。在微重的空間里，方向性已經無意義了，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，與重力有關的振動發(fā)生了變化，把神經系統(tǒng)搞亂了，結果內耳的傳感系統(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，不適應者感到頭昏目眩。這就是身體失去平衡產生的感覺，有時稱作“運動病”。為了使宇航員適應微重狀態(tài)，可讓他們在實驗室內作訓練。宇航員們坐在旋轉的椅子上或者旋轉的機艙內，以不同的速度旋轉，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。111