第七節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問題(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.進(jìn)一步理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生活中的實(shí)際問題．2．通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)什么是超重和失重現(xiàn)象，知道產(chǎn)生超重和失重的條件．重點(diǎn)難點(diǎn)：超重、失重的實(shí)質(zhì)及計(jì)算．目標(biāo)導(dǎo)航新知初探自主學(xué)習(xí)一、超重與失重[自主探究]如圖4－7－1所示，質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，試比較體重計(jì)的示數(shù)(即人對(duì)體重計(jì)的壓力FN′,等于人受的支持力FN)與重力mg的關(guān)系．圖4－7－1(1)當(dāng)勻速上升或勻速下降時(shí),由二力平衡得：________，故示數(shù)FN′___mg.(2)當(dāng)升降機(jī)以加速度a加速上升或減速下降時(shí),由牛頓第二定律列方程：______________得：FN＝________，故示數(shù)FN′___mg.(3)當(dāng)升降機(jī)以加速度a加速下降或減速上升時(shí),同理可得：FN＝________,故示數(shù)FN′___mg;當(dāng)a＝g時(shí)，示數(shù)FN′＝___.FN＝mg＝FN－mg＝mam(g＋a)＞m(g－a)＜0成功發(fā)現(xiàn)1．超重、失重和完全失重(1)超重：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_____

物體所受重力的現(xiàn)象．(2)失重：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_____

物體所受重力的現(xiàn)象．(3)完全失重：當(dāng)加速度a＝__時(shí)，F(xiàn)N＝__,即物體對(duì)支持物、懸掛物完全沒有作用力的現(xiàn)象．大于小于g0超重失重重力加速度零勻加速要點(diǎn)探究講練互動(dòng)要點(diǎn)1對(duì)超重、失重和完全失重的理解1．視重當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力.超重與失重不是重力本身變了，而是物體對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Πl(fā)生了變化，即“視重”變化了.若彈力大于重力是超重,反之是失重.2．超重、失重的比較加速度視重(F)與重力關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力圖超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速，向下減速失重向下F＝m(g－a)＜mg向下加速，向上減速完全失重a＝gF＝0自由落體運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、正常運(yùn)行的衛(wèi)星等3.對(duì)超重、失重的理解應(yīng)注意以下幾個(gè)方面(1)物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，并不是說物體的重力增加了或減小了．物體所受重力會(huì)隨高度的增加而減小，但這不是失重現(xiàn)象；物體放在水中變“輕”了，也不是失重現(xiàn)象．(2)“超重”“失重”現(xiàn)象與物體的速度方向和大小均無關(guān),只決定于物體的加速度方向．(3)若系統(tǒng)中某一部分有向上或向下的加速度,則系統(tǒng)整體也處于超重或失重狀態(tài)．(4)物體處于超重狀態(tài)，它的加速度不一定豎直向上，但加速度一定有豎直向上的分量；同理處于失重狀態(tài)的物體，其加速度方向不一定豎直向下，但一定有豎直向下的分量．(5)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí),由重力引起的一切現(xiàn)象都會(huì)消失，如物體對(duì)桌面無壓力,單擺不再擺動(dòng)，浸在液體中的物體不受浮力．在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物體，如圖4－7－2甲所示，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)，傳感器示數(shù)大小隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象如圖乙，根據(jù)圖象分析得出的結(jié)論中正確的是(

)例1圖4－7－2A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)B．從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層【思路點(diǎn)撥】

解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：(1)判斷超、失重現(xiàn)象關(guān)鍵是看加速度方向，而不是運(yùn)動(dòng)方向．(2)處于超重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向上加速或向下減速運(yùn)動(dòng)．(3)處于失重狀態(tài)時(shí)，物體可能做向下加速或向上減速運(yùn)動(dòng)．【精講精析】

從F-t圖象可以看出，0～t1，F(xiàn)＝mg,電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài);t1～t2，F(xiàn)＞mg，電梯具有向上的加速度，物塊處于超重狀態(tài)，可能加速向上運(yùn)動(dòng)或減速向下運(yùn)動(dòng)；t2～t3，F(xiàn)＝mg，可能靜止或勻速運(yùn)動(dòng)；t3～t4，F(xiàn)＜mg，電梯具有向下的加速度，物塊處于失重狀態(tài)，可能做加速向下或減速向上運(yùn)動(dòng)．綜上分析可知，B、C正確．【答案】

BC【題后反思】物體處于超重還是失重狀態(tài),決定于物體的加速度方向，與物體的速度方向無關(guān)．1．一個(gè)重為600N的人站在電梯中，此人對(duì)電梯地板的壓力為700N，則此電梯的運(yùn)動(dòng)情況可能是(

)A．加速上升B．減速上升C．加速下降

D．減速下降變式訓(xùn)練解析：選AD.人對(duì)電梯地板的壓力大于人的重力，處于超重狀態(tài)，電梯具有向上的加速度，速度方向可能向上，也可能向下，因此電梯可能加速上升，也可能減速下降，A、D正確，B、C錯(cuò)誤．要點(diǎn)2求解超重與失重問題的基本思路超重和失重問題實(shí)質(zhì)上就是牛頓第二定律應(yīng)用的延續(xù)，解題時(shí)仍應(yīng)抓住加速度這個(gè)關(guān)鍵量．具體方法是：(1)分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向；(2)判斷物體處于超重(或失重)狀態(tài)；(3)利用牛頓第二定律分析和求解．質(zhì)量是60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖4－7－3所示，當(dāng)升降機(jī)做下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？(1)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速上升；(2)升降機(jī)以5m/s2的加速度減速上升．例2圖4－7－3【精講精析】

以人為研究對(duì)象，受力如圖4－7－4所示，由牛頓第三定律知，人受到的支持力跟人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等，所以體重計(jì)的讀數(shù)即為支持力的大?。畧D4－7－4(1)加速上升時(shí)，a1向上，取向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，有FN1－mg＝ma1，F(xiàn)N1＝mg＋ma1＝840N,此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為840N,大于人的重力600N，人處于超重狀態(tài)．(2)減速上升時(shí)，a2向下，取向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，有mg－FN2＝ma2，F(xiàn)N2＝mg－ma2＝300N此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為300N，小于人本身的重力，人處于失重狀態(tài)．【答案】

(1)840N

(2)300N【特別提醒】

(1)應(yīng)用牛頓第二定律求解的結(jié)果還不是臺(tái)秤的示數(shù)，一定要根據(jù)牛頓第三定律加以說明．(2)如知道物體處于超重狀態(tài)，只能知道物體的加速度方向向上，物體是向上加速、還是向下減速卻無法判斷．2．某人在以2.5m/s2的加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起質(zhì)量為m＝80kg的物體，則該人在地面上最多能舉起質(zhì)量M為多少的重物？若電梯以2.5m/s2的加速度勻加速上升，則該人最多能舉起質(zhì)量為多少的重物？(g取

10m/s2)變式訓(xùn)練答案：60kg

48kg熱點(diǎn)示例創(chuàng)新拓展巧用超重、失重的觀點(diǎn)解題當(dāng)物體的加速度不在豎直方向上，但具有豎直向上的分量a上或者具有豎直向下的分量a下時(shí),物體的視重與實(shí)重的關(guān)系為：(1)超重時(shí)：F視＝mg＋ma上，視重等于實(shí)重加上ma上，視重比實(shí)重大ma上．(2)失重時(shí)：F視＝mg－ma下，視重等于實(shí)重減去ma下，視重比實(shí)重小ma下．[經(jīng)典案例]

在如圖4－7－5所示的裝置中，重4N的物塊被平行于斜面的細(xì)線拴在斜面上端的小柱上，整個(gè)裝置被固定