教學(xué)課題：用超重和失重解題

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教學(xué)目標(biāo)：1、

教學(xué)重點(diǎn)：

教學(xué)難點(diǎn)：

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教學(xué)隨筆

 

一．超重和失重

放在水平面上的物體對支持面的壓力或?qū)ωQ直繩的拉力大于 物體的重力，叫做超重；當(dāng)支持力或拉力小于物體的重力時，叫做失重。當(dāng)壓力或拉力為0時，叫完全失重。

注意：超重或失重都并不是物體的重力增大或減小了，而是指物體對支持面的壓力或拉力比重力大或小，完全失重也不是重力消失。在發(fā)生這些現(xiàn)象時，重力都仍然存在，而且不變。

視重變了，實(shí)重未變。

在處于完全失重的系統(tǒng)中，平常由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會消失，比如單擺停擺，不再有沉、對流等，無所謂上方、下方，潑出去的水可懸浮在空中縮成球形。

 

例：質(zhì)量為m的物體，放在升降機(jī)中，求下列情況下，物體對升降機(jī)底板的壓力。

① 升降機(jī)以加速度a勻加速上升；

② 升降機(jī)以加速度a勻減速上升；

③ 升降機(jī)以加速度a勻加速下降；

④ 升降機(jī)以加速度a勻減速下降。

解：取向上為正。

① 加速上升，a向上。

   N-mg=ma

   N=m(g+a)

② 減速上升，a向下。

   N-mg=-ma

   N=m(g-a)

③ 加速下降，a向下。

   N-mg=-ma

   N=m(g-a)

④ 減速下降，a向上

   N-mg=ma

   N=m(g+a)

由上可見，當(dāng)物體有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體有向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)。

練習(xí)：1、一個人蹲在磅秤上不動時，稱其重力為G，當(dāng)此人突然站起時，在整個站起過程中，磅秤的讀數(shù)為(  )

 

A.先小于G，后大于G         B.先大于G，后小于G

C.大于G                    D.小于G?

(知識點(diǎn)：牛頓第二定律、超重和失重，要求學(xué)生分析清整個運(yùn)動情景。)

解：A。

v

 

 

 

2、如圖，m1和m2是疊放在一起的兩木塊，現(xiàn)將它們一起以初速度v斜向上拋出，不考慮空氣阻力，拋出后m2的受力情況是：

A、只受重力；

B、受重力和m1的壓力作用；

C、受重力、m1的壓力和摩擦力作用；

D、所受合力的方向與初速度方向一致。

分析：系統(tǒng)具有向下的加速度g，處于完全失重狀態(tài)，m1也處于完全失重狀態(tài)，對m2無壓力，故也無摩擦力。

解：A。

3、三個質(zhì)量均為M的相同形狀的劈塊放在地面上，另有三個相同木塊(質(zhì)量為m),分別從劈塊頂沿斜面下滑，由于動摩擦因數(shù)不同，第一個加速下滑，第二個勻速下滑，第三個減速下滑，三個劈塊均不動。設(shè)下滑過程中劈塊對地面的壓力分別是N1、N2、N3，則：

A、N1>N2>N3；       B、N1=N2=N3；

C、N1<N2<N3；       D、N2<N1<N3；

解：C。

 

二、用超失、重解題

例1、(《金版教程》P89  例2)質(zhì)量為2kg的物體，掛在電梯的彈簧下端。當(dāng)電梯以5m/s2的加速度豎直加速下降時，求彈簧稱的示數(shù)(g=10m/s2)。

分析：電梯和物體以5m/s2向下加速，物體失重ma=2×5=10N,則物體的“重力”20-10=10N

解：10N。

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例2、(《金版教程》P89  例1)原來作勻速運(yùn)動的木箱內(nèi)，有一被伸長彈簧拉住、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)A突然被彈簧拉向右方。由此可判斷，木箱的運(yùn)動可能是：

A、加速下降；       B、減速上升；  

C、勻速向右運(yùn)動；   D、加速向左運(yùn)動。

 

分析：原來拉力與摩擦力平衡，現(xiàn)物體被拉動，表明摩擦力減小了，因此壓力減小了，物體處于失重狀態(tài)。

另一種原因是木箱向左加速，由于慣性，木箱向右運(yùn)動。

解：A、B、D。

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例3、《金版教程》P92  例5

直接用超重解。設(shè)此時能舉起的質(zhì)量為m，物體重力增加了masin300，則mg+masin300=550，得m=50kg。

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練習(xí)：1、質(zhì)量為m的物體沿質(zhì)量為M的靜止光滑斜面下滑，斜面傾角為α。水平地面對斜面體的支持力為­­­­________。

解：(M+m)-mgsin2α

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2、如圖3―18所示，底坐A上裝有一根直立長桿，其總質(zhì)量為M，桿上套有質(zhì)量為m的環(huán)B，它與桿有摩擦，當(dāng)環(huán)從底座以初速度向上飛起時（底座保持靜止，環(huán)的加速度為a1，環(huán)下落時，環(huán)的加速度為a2(方向向下)。求環(huán)在升起和下落的過程中，底坐對水平的壓力分別是      和     。

解：⑴、環(huán)升起時，加速度a1向下，失重ma1。將A、B視為一個整體。

N=(M+m)g-ma1=Mg-m(a1-g)

⑵、環(huán)下落時，加速度a2向下，失重ma2。將A、B視為一個整體。

N=(M+m)g-ma2=Mg-m(a2-g)

    答：此題應(yīng)填Mg－m(a1－g),Mg－m(a2－g)。

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3、如圖，在輕桿兩端分別固定兩個質(zhì)量均為m的金屬球A、B，桿可繞光滑軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OA=a，OB=2a。開始時桿水平放置。不計(jì)空氣阻力，求桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，軸O受到的力的大小。

解：設(shè)桿豎直時，角速度為ω，將A、B及桿視為一個整體，O受的力等于A、B的重力與B的超重部分之和減去A的失重部分，即：

         N=2mg+mω2×2a-mω2a

桿從水平位置到豎直的過程中，系統(tǒng)機(jī)械能守恒

         mg×2a-mga=m(ωa)2/2+m(2ωa)2/2

得       N=12mg/5

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4、《金版教程》P101  【培養(yǎng)素質(zhì)】1、3

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                    【提升能力】2、7

                    【才華展示】3

 

 

教學(xué)后記：

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同步練習(xí)冊答案