2019-2020年滬科版必修一5.4《超重和失重》WORD教案02.doc

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2019-2020年滬科版必修一5.4《超重和失重》WORD教案02 [懸礎(chǔ)問題分類解析] 什么是超重和失重 【例1】 某人站在一臺(tái)稱上，當(dāng)他猛地下蹲的過程中，臺(tái)秤讀數(shù)(不考慮臺(tái)秤的慣 性) ( )． A．先變大后變小，最后等于他的重力 B．變大，最后等于他的重力 C．先變小后變大，最后等于他的重力 D．變小，最后等于他的重力 解析：人在臺(tái)秤上猛地往下蹲的過程中，以人的重心為研究對(duì)象，先往下做加速運(yùn)動(dòng)， 后往下做減速運(yùn)動(dòng)直至速度減為零，即人的加速度方向是先向下后向上，所以先失重后超重，臺(tái)稱的示數(shù)先減小后增大，最后穩(wěn)定時(shí)等于人的重力． 答案：C 點(diǎn)撥：分析出物體運(yùn)動(dòng)過程中加速度的方向，是判定超重、失重現(xiàn)象的依據(jù)，此題易忽 視減速過程而出錯(cuò). 【例2】 我國(guó)于2003年10月15日成功發(fā)射了“神舟”五號(hào)載人飛船，并環(huán)繞地球14 周后于次日成功返回．當(dāng)它繞地球飛行時(shí)，在艙內(nèi)不能完成的實(shí)驗(yàn)是 ( )． A．用刻度尺測(cè)量物體的長(zhǎng)度 B．用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體重力 C．用天平測(cè)物體的質(zhì)量 D．用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)大氣壓 解析：飛船繞地球飛行時(shí)，飛船以及艙內(nèi)的物體都處于完全失重狀態(tài)，所以用彈簧測(cè)力 計(jì)不能測(cè)重力；天平的原理是等臂杠桿，不能在艙中測(cè)質(zhì)量；水銀氣壓計(jì)也不能測(cè)艙內(nèi)的氣壓：但可以用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，所以應(yīng)選B、C、D項(xiàng)． 答案：BCD 點(diǎn)撥：飛船繞地球飛行時(shí)，飛船以及艙內(nèi)的物體都處于完全失重狀 態(tài)，因此只要是利用物體的重力來做的實(shí)驗(yàn)和測(cè)量工具都不能完成和應(yīng)用. 【例3】 “蹦極”是一項(xiàng)非常有刺激性的體育活動(dòng)，某人系彈性 繩自高空P點(diǎn)自由下落，如圖5-4-2所示，a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，b 點(diǎn)是人靜止時(shí)懸吊著的平衡位置，c點(diǎn)是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，普通人超 重達(dá)到重力3倍時(shí)，便會(huì)感到呼吸困難．不計(jì)空氣阻力，已知彈性繩的 勁度系數(shù)k=600 N／m(彈性繩的彈力F與其形變量x的關(guān)系遵從胡克定律F=kx)，設(shè)人重為 600 N，人從P點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c的過程中： (1)分析人在運(yùn)動(dòng)過程中的超重、失重情況； (2)ac的最大長(zhǎng)度不得超過多少? 解答：(1)判斷人處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，只要看人的加速度方向(圖5-4-2)：在Pa 段人做自由落體運(yùn)動(dòng)，加速度是重力加速度g，人處于完全失重狀態(tài)，從a到b過程中，人所受的重力總大于彈性繩的彈力，合力方向向下，加速度方向向下，但小于g，人處于失重狀態(tài)，在b點(diǎn)，人所受重力大小等于彈性繩彈力，加速度為零，從b到c，人所受重力小于彈力，合力方向向上，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)． (2)當(dāng)彈性繩伸長(zhǎng)至c點(diǎn)，伸長(zhǎng)量為x，物體處于最大超重狀態(tài)，由題意得彈力不得超過 3倍的重力，即kx=3mg，故ac的最大長(zhǎng)度為： 點(diǎn)撥：判斷超重和失重狀態(tài)，確定加速度方向是關(guān)鍵. 【例4】 某人在一以2.5 m／s2的加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起80 kg的物體， 那么此人在地面上最多能舉起多少千克的物體?若此人在一豎直運(yùn)動(dòng)的電梯里最多能舉起40 kg的物體，則此電梯運(yùn)動(dòng)的加速度是多少?(g取10 m／s2，提示：人在任何情況下最大的舉力是一定的) 解析：以被舉起的m1=80 kg的物體為研究對(duì)象，有m1g-F=m1a1． 則人的最大舉力F=m1g-m1a1=80(10-2．5)N=600 N． 在地面上被舉物體的重量 若此人只能舉起m3=40 kg的物體，則有F-m3g=m3a2． 得電梯運(yùn)動(dòng)的加速度，方向豎直向上． 即若最多能舉起40 kg的物體，則此電梯加速度大小為5 m／s2，方向豎直向上． 答案：60 kg 5 m／s2，方向豎直向上 點(diǎn)撥：對(duì)于超重與失重問題，關(guān)鍵是根據(jù)牛頓第二定律求出其加速度. 高考題型參考 【例5】 (xx海南)游樂園中，游客乘坐能加速或減速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)，可以體會(huì)超 重或失重的感覺，下列描述正確的是 ( )． A．當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài) B．當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài) C．當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí)，游客是處在失重狀態(tài) D．當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí)，游客是處在超重狀態(tài) 解析：當(dāng)升降機(jī)加速上升或減速下降時(shí)，其加速度方向豎直向上，游客處于超重狀態(tài)； 當(dāng)升降機(jī)加速下降或減速上升時(shí)，其加速度方向豎直向下，游客處于失重狀態(tài).故選B、C． 答案：BC 點(diǎn)撥：當(dāng)物體有豎直向上的加速度時(shí)．其所受合外力方向向上，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng) 物體有豎直向下的加速度時(shí)，其所受合外力方向向下，物體處于失重狀態(tài). 【例6】(xx全國(guó)Ⅰ)一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為，g 為重力加速度．人對(duì)電梯底部的壓力為 ( )． A．mg B．2mg C．mg D.mg 解析：此人處于超重狀態(tài)，分析此人受力，由牛頓第二定律N-mg=ma，N=m(g+n)=mg， 再根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)底部壓力的大小為mg． 答案：D 點(diǎn)撥：當(dāng)物體加速度方向向上時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，且物體所受合外力方向向上；當(dāng) 物體加速度方向向下時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，且物體所受合外力方向向下.