人

教

版

(

2

0

1

9

)

必

修

第

一

冊導(dǎo)入新課

問題

站在體重計(jì)上向下蹲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計(jì)的示數(shù)先變小，后變大，再變小。當(dāng)人靜止后，保持某一數(shù)值不變。這是為什么呢?物理觀

念1.物質(zhì)觀念：認(rèn)識到超重和失重現(xiàn)象中，物體本身的質(zhì)量及地球?qū)ξ矬w的引力(重力)并未改變，改變的是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Α?.運(yùn)動(dòng)與相互作用觀：理解超重和失重是物體在豎直方向上受力不平衡，導(dǎo)致加速度方向不同而產(chǎn)生的現(xiàn)象。當(dāng)物體加速度方向向上時(shí)為超重，此時(shí)

支持力或拉力大于重力；當(dāng)加速度方向向下時(shí)為失重，支持力或拉力小于重

力；加速度為g且方向向下時(shí)是完全失重。能夠運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第

三定律，分析物體在超重和失重狀態(tài)下的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化?？茖W(xué)思

維1.模型建構(gòu)：學(xué)會(huì)構(gòu)建超重和失重的物理模型，能將實(shí)際生活中涉及超重、失重的問題，如電梯升降、航天器發(fā)射等，抽象為物理模型進(jìn)行分析。2.科學(xué)推理：基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和生活實(shí)例，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，對超重和失重現(xiàn)象進(jìn)行定性和定量的推理，判斷物體所處狀態(tài)及相關(guān)物理量的變化。3.批判性思維：對一些關(guān)于超重和失重的錯(cuò)誤觀點(diǎn)或常見誤解，能依據(jù)科學(xué)原理進(jìn)行質(zhì)疑和辨析。

學(xué)習(xí)目標(biāo)科學(xué)探究1.問題提出：能從日常生活、實(shí)驗(yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)與超重和失重相關(guān)的問題，如在電梯加速、減速時(shí)的感受，提

出探究問題。2.方案設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案來探究超重和失重現(xiàn)象，選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材(如彈簧測力計(jì)、鉤碼等),

明確實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)測量方法。3.證據(jù)獲取與分析：準(zhǔn)確獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，運(yùn)用圖表等方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出超重和失重產(chǎn)生

的條件和規(guī)律。4.交流合作：在小組探究中，積極與同學(xué)交流討論，分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果和想法，共同完善探究結(jié)論。

學(xué)習(xí)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度

與責(zé)任1.科學(xué)態(tài)度：在探究超重和失重現(xiàn)象過程中，秉持實(shí)事求是的態(tài)度，尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和事實(shí)，不篡改、不主觀臆斷。2.科學(xué)價(jià)值觀：認(rèn)識到超重和失重在航天、工程等領(lǐng)域的重要應(yīng)用，體會(huì)物理學(xué)對科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的推動(dòng)作用，增強(qiáng)對物理學(xué)科的熱愛。3.社會(huì)責(zé)任感：關(guān)注生活中與超重和失重相關(guān)的安全問題，如電梯安全等，能夠運(yùn)用所學(xué)知識向他人科普相

關(guān)常識。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)1.產(chǎn)生超重和失重的條件。2.會(huì)分析解決超重和失重的實(shí)際問題。難點(diǎn)1.會(huì)分析解決超重和失重的實(shí)際問題。

重點(diǎn)難點(diǎn)1.

重力的測量2.超重和失重。課堂總結(jié)練習(xí)與應(yīng)用提升訓(xùn)練學(xué)習(xí)內(nèi)容第6節(jié)超重與失重第6節(jié)超重與失重一、重力的測量

問

題

平常我們怎樣測量一個(gè)物體的重力的測量?方法一

：先測量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g,

再用天平測量物體的質(zhì)量，利用牛頓第二定律可得G=mg。方法二

：將物體懸掛(或放置)在測力計(jì)上，使物體靜止。這時(shí)測力計(jì)對物體的拉力(或支持力)與重力大小

相等

。一、重力的測量實(shí)重：

物體實(shí)際所受重力的大小，稱為實(shí)重。結(jié)

論

：靜止?fàn)顟B(tài)下，

視重=實(shí)重。

問題

方法二中為什么靜止示數(shù)才正確?視

重

：

測力計(jì)的示數(shù)反映了物體所受重力的大小，稱為視重。Nmg一、重力的測量視重實(shí)

重第6節(jié)超重與失重二、超重和失重【思考與討論】1

.如圖，質(zhì)量為m

的人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，電梯上升過程中經(jīng)歷加速、勻速和減速的過程，在加速和減速上升的過程中，體重計(jì)

的示數(shù)(反映了人對體重計(jì)的壓力)會(huì)發(fā)生變化。設(shè)加速上升和減速上升

時(shí)加速度的大小均為a,重力加速度為g,試分析判斷：的大小關(guān)系；電梯加速上升時(shí)，對人受力分析如圖甲所示由牛頓第二定律得FN-mg=ma得F?=mg+ma>mg(1)電梯加速上升時(shí)，體重計(jì)對人的支持力與人的重力二、超重和失重o個(gè)a甲【思考與討論】1

.如圖，質(zhì)量為m

的人站在電梯內(nèi)的體重計(jì)上，電梯上升過程中經(jīng)歷加速、勻速和減速的過程，在加速和減速上升的過程中，體重計(jì)

的示數(shù)(反映了人對體重計(jì)的壓力)會(huì)發(fā)生變化。設(shè)加速上升和減速上升

時(shí)加速度的大小均為a,重力加速度為g,試分析判斷：(2電梯減速上升時(shí)，體重計(jì)對人的支持力與人的重力的大小關(guān)系。電梯減速上升時(shí)，對人受力分析如圖乙所示由牛頓第二定律得mg-F=ma得

Fn=mg-ma<mg二

、超重和失重mg乙↑Fno【思考與討論】2.電梯下降過程中經(jīng)歷加速、勻速、減速的過程，什么過程中支持力大于重力，什么過程中支持力小于重力?減速下降過程中支持力大于重力，加速下降過程中支持力小于重力二、超重和失重1.失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)

象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下的加速度。二、超重和失重2.超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上的加速度。二

、超重和失重3.完全失重狀態(tài)(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的狀態(tài)。(2)產(chǎn)生條件：a=g,方向豎直向下。二、超重和失重【思考與討論】3.物體的超重或失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)嗎?請舉例說明。物體超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。舉例：電梯向上運(yùn)動(dòng)，若為加速運(yùn)動(dòng)，電梯內(nèi)的物體超重，電梯向上運(yùn)動(dòng)，若為減速運(yùn)動(dòng)，電梯內(nèi)的物體失

重?！舅伎寂c討論】4.有人說：“超重即是物體的重力增加了，失重即是物體的重力減小了”對嗎?為什么?不對。超重和失重只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?增大或減少了，物體本身的重力并沒有變化。二、超重和失重【例1】(多選)電梯的頂部掛一個(gè)彈簧測力計(jì)，彈簧測力計(jì)下端掛了一個(gè)質(zhì)量為1kg的重物，電梯在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為10N,

在某

時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?2N。關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以

下說法正確的是(g取10m/s2)A.電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2

m/s2,

處于超重狀態(tài)B.電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2,處于失重狀態(tài)C.電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4

m/s2,處于失重狀態(tài)D.電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2,處于超重狀態(tài)二、超重和失重【解析】電梯在做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為10N,

即質(zhì)量為1kg的重物重力為10N,

某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測力計(jì)的示數(shù)變?yōu)?2N,屬于超重現(xiàn)象，超重時(shí)，加速度向上，向上加速和向下減速的加速度都是向上的，由牛

頓第二定律可得F-mg=ma,解得a=2m/s2,故A、D

正確。二、超重和失重【例2】(多選)在一電梯的地板上有一壓力傳感器，其上放一物塊(物塊質(zhì)量

為m),如圖甲所示，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

像如圖乙所示，重力加速度為g,根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論中正確的是A.從時(shí)刻t?到t?,物塊處于失重狀態(tài)↑F/N物塊

mg-B.從時(shí)刻t?到t?,物塊處于失重狀態(tài)傳感器

0

t?

t?

t?

t?

t/sC.電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，甲

乙

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

停在低樓層二、超重和失重減速向下運(yùn)動(dòng)；t?~t?

內(nèi)，F(xiàn)=mg,

電梯可能靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)；t?~t4內(nèi)

，F(xiàn)<mg,電梯具有向下的加速度，物塊處于失重

狀態(tài)，電梯可能加速向下運(yùn)動(dòng)或減速向上運(yùn)動(dòng)，故

選B

、C?！?/p>

解

析

】從F-t

圖像可以看出，0~t?

內(nèi)

，F(xiàn)=mg,電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀

態(tài)；t?~t?內(nèi)，F(xiàn)>mg,

電梯具有向上的加速度，物

塊處于超重狀態(tài)，電梯可能加速向上運(yùn)動(dòng)或二、超重和失重↑F/Nmg0物塊傳感器甲t?

t?

t/st?乙t?【例3】某同學(xué)站在電梯底板上，如圖所示的v-t圖像是計(jì)算機(jī)顯示的電梯在某一段時(shí)間內(nèi)速度變化的情況(豎直向上為正方向)。根據(jù)圖像提供的

信息，可以判斷下列說法正確的是A.在0~20s內(nèi)，電梯向上運(yùn)動(dòng)，該同學(xué)始終處于超重狀態(tài)B.在0~5s內(nèi)，電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)C.在5~10s內(nèi)，電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的

重力D.在10~20s內(nèi)，電梯在減速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)二、超重和失重速運(yùn)動(dòng)，該同學(xué)加速度為零，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力，處于平衡狀態(tài)；10~20s過程中，斜率為負(fù)，加速度豎直向下，速度為正，

即電梯向上做減速運(yùn)動(dòng)，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，D正確?！窘馕觥吭趘-t圖像中，圖像的斜率表示加速度，0~5s內(nèi)斜率為正，加速度為正，方向豎直

向上，速度為正，即電梯向上做加速運(yùn)動(dòng)，該

同學(xué)處于超重狀態(tài)；在5~10s過程中，電梯勻v/(m.s-1)2[5

10

1520

t/s二、

超重和失重oL【總結(jié)歸納】判斷超重、失重狀態(tài)的方法1.從受力的角度判斷：當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)

處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。2.從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，

具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時(shí)處于完全失

重狀態(tài)。3.注意：超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向即速度方向無關(guān)。二、超重和失重【例4】如圖所示，A、B

兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力)。下列說法正確的是A.在上升和下降過程中A

對B

的壓力一定為零B.上升過程中A

對B

的壓力大于A

物體受到的重力C.下降過程中A

對B

的壓力大于A

物體受到的重力D.在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力【解析】A、B整體只受重力作用，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，不論上升還是下降過程，A

對B

均無壓力，只有A

選項(xiàng)正確。二、超重和失重【總結(jié)提升】1.完全失重狀態(tài)的說明：在完全失重狀態(tài)下，平時(shí)一切由重力產(chǎn)生的

物理現(xiàn)象都將完全消失，比如物體對支持物無壓力、擺鐘停止擺動(dòng)、

液柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等，靠重力才能使用的儀器將失效，不能再

使用(如天平、液體壓強(qiáng)計(jì)等)。2.完全失重時(shí)重力本身沒有變化。二、超重和失重【例5】如圖所示，質(zhì)量為M

的斜面體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力加速度為g,當(dāng)質(zhì)量為m的物體以加速度a沿斜面加速下滑時(shí)有A.地面對斜面體的支持力大于(M+m)gB.地面對斜面體的支持力等于(M+m)gC.地面對斜面體的支持力小于(M

+m)gD.由于不知道a的具體數(shù)值，無法判斷地面對斜面體的支持力的大小與

(M+m)g的關(guān)系二、超重和失重第6節(jié)超重與失重三

、課堂總結(jié)加速度向上超重現(xiàn)象視重>重力加速度向下失重現(xiàn)象視重<重力mg加速度為g完全失重現(xiàn)象視重=0三、課堂總結(jié)mg↓F↑超重與失重mgFgaa第6節(jié)超重與失重四、練習(xí)與應(yīng)用1.

某科技體驗(yàn)館推出“火星登陸模擬艙”體驗(yàn)項(xiàng)目，一質(zhì)量為60kg

的游客進(jìn)入艙內(nèi)體驗(yàn)?zāi)M升空過程，在啟動(dòng)加速階段模擬艙以3m/s2的加速度豎直向上加速，8取10m/s2。關(guān)于啟動(dòng)加速階段，下列說法正確的是(

)A.

該游客對座椅的壓力為600N,處于失重狀態(tài)B.該游客對座椅的壓力為420N,

處于失重狀態(tài)C.該游客對座椅的壓力為780N,

處于超重狀態(tài)D.該游客對座椅的壓力為600N,處于平衡狀態(tài)四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用【解析】設(shè)座椅對人的支持力為N,

根據(jù)牛頓第二定律N-mg=ma解得N=780N根據(jù)牛頓第三定律，人對座椅的壓力大小等于支持力N,

即

為780N

。由于模擬艙加速度方向豎直向上，游客處于超重狀態(tài)。故選C。2.一位游客正在體驗(yàn)蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下。游客從跳臺下落到最低點(diǎn)的過程中(

)A.

游客一直處于超重狀態(tài)B.

游客一直處于失重狀態(tài)C.

游客先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)D.

游客先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用【解析】初始階段：游客自由下落時(shí)，僅受重力，加速度向下且等于重力加速度8,處于完全失重狀態(tài)。繩子拉伸階段：當(dāng)橡皮繩開始拉伸后，彈力逐漸增大。在彈力小于重力時(shí)，合

力仍向下，加速度向下(但小于8),仍為失重狀態(tài)。平衡點(diǎn)：當(dāng)彈力等于重力時(shí)，合力為零，加速度為零，此時(shí)既非超重也非失重。減速階段：彈力超過重力后，合力向上，加速度

向上，進(jìn)入超重狀態(tài)，直至速度減為零到達(dá)最低點(diǎn)。綜上，游客先失重后超重。故

選C。3.某同學(xué)在一高樓觀光時(shí)，乘坐電梯下樓，以豎直向下為正方向，測得電梯運(yùn)動(dòng)過程中速度v隨時(shí)間t

變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是()A.OA段該同學(xué)處于超重狀態(tài)

B.OA段該同學(xué)處于失重狀態(tài)C.BC

段該同學(xué)處于超重狀態(tài)

D.BC

段該同學(xué)處于失重狀態(tài)四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用【解析】AB.由圖可知OA段該同學(xué)向下加速，加速度向下，處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.

由圖可知BC

段該同學(xué)向下減速，加速度向上，處于超重狀態(tài)，故C正確，D錯(cuò)誤

。故選BC。4.甲、乙兩位同學(xué)研究超重和失重現(xiàn)象。他們在運(yùn)動(dòng)著的一升降機(jī)內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，站在體重計(jì)上的甲同學(xué)從體重計(jì)上發(fā)現(xiàn)了自己的體重增加了20%,乙同學(xué)對該過程作出了如下判斷，其中可能正確的是(

)A.

升降機(jī)以0.8g

的加速度加速下降B.

升降機(jī)以0.2g

的加速度加速上升C.

升降機(jī)以0.2g

的加速度減速下降D.甲同學(xué)的重量增大了20%四、練習(xí)與應(yīng)用四、練習(xí)與應(yīng)用【解析】ABC.

根據(jù)牛頓第三定律，人對升降機(jī)的壓力和升降機(jī)對人的支持力大小相等，方向相反并且總是作用在同一條直線上，故支持力FN等于1.2mg,

對人受力分析，受到重力和向上的支持力，根據(jù)牛頓第二定律，有Fn-mg=ma,解得a=0.2g,

方向豎直向上，則當(dāng)升降機(jī)速度向上時(shí)，人加速上升，當(dāng)升降機(jī)速度向下時(shí)，人減速下降，故A錯(cuò)

誤

，BC

正

確

；D.

甲同學(xué)的重量G=mg

不發(fā)生變化，故D

錯(cuò)誤。故選BC。5.如圖，質(zhì)量為1kg

的物塊A放置在一個(gè)靜止的木箱內(nèi)，物塊A

與木箱之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。物塊A

被一輕彈簧用3N的水平拉力向右拉著而保持靜止，

g

取10m/s2,最大靜摩

擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說法中正確的是()A

WA.

木箱以1m/s2的加速度豎直向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊A將相對木箱滑動(dòng)B.

木箱以5m/s2的加速度豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊A將相對木箱滑動(dòng)C.

木

箱

以

5m/s2的加速度水平向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊A將相對木箱滑動(dòng)D.

木箱以7m/s2的加速度水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊A將相對木箱滑動(dòng)四、練習(xí)與應(yīng)用塊A相對木箱靜止，A

錯(cuò)

誤

；B.木箱以5m/s2的加速度豎直向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有mg-F

支2=ma?,

得

F

支2=5N

,

則木箱可提供的最大靜摩擦力為,

物

塊A相對木箱滑動(dòng)，B正

確

；C.木

箱

以

5m/s2的加速度水平向

右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有,此時(shí)木箱可提供的最大靜摩擦力為

,

物

塊A相對木箱滑動(dòng)，C正

確

；D.

木箱以7m/s2

的加速度水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有F?+F=ma?,

物

塊A

相對木箱靜止，D錯(cuò)

誤

。故選BC。四、練習(xí)與應(yīng)用【解析】A.木箱以1m/s2的加速度豎直向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有得F支i=11N,

則木箱可提供的最大靜摩擦力為,

物第6節(jié)超重與失重五、提升訓(xùn)練過程中，水平梯板對人的支持力和摩擦力分別為FN和Ff。若電梯啟動(dòng)加速度減小為則下面結(jié)論正確的是()A.

水平梯板對人的支持力變?yōu)锽.

水平梯板對人的摩擦力變?yōu)闉镃.

電梯加速啟動(dòng)過程中，人處于失重狀態(tài)D.

水平梯板對人的摩擦力和支持力之比仍為為1.

如圖，電梯與水平地面成θ角，一人靜止站在電梯水平梯板上，電梯以恒定加速度a

啟動(dòng)五

、提升

訓(xùn)練【解析】A

當(dāng)電梯加速度為a

時(shí)，豎直方向上有：F?-mg=ma,,

水平梯板對人的支持力：F?=mg+ma,

,

當(dāng)電梯加速度由a

減小為

在豎直方向上有：梯板對人的支持力：