教學(xué)課題:用超重和失重解題

時(shí)間

 

教學(xué)目標(biāo):1、

教學(xué)重點(diǎn):

教學(xué)難點(diǎn):

教學(xué)器材:

教學(xué)過(guò)程:

教學(xué)隨筆

 

一.超重和失重

放在水平面上的物體對(duì)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(shí),叫做失重。當(dāng)壓力或拉力為0時(shí),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(duì)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(shí),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(huì)消失,比如單擺停擺,不再有沉、對(duì)流等,無(wú)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(duì)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(jiàn),當(dāng)物體有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);當(dāng)物體有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài)。

練習(xí):1、一個(gè)人蹲在磅秤上不動(dòng)時(shí),稱其重力為G,當(dāng)此人突然站起時(shí),在整個(gè)站起過(guò)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(shí)點(diǎn):牛頓第二定律、超重和失重,要求學(xué)生分析清整個(gè)運(yùn)動(dòng)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(duì)m2無(wú)壓力,故也無(wú)摩擦力。

解:A。

3、三個(gè)質(zhì)量均為M的相同形狀的劈塊放在地面上,另有三個(gè)相同木塊(質(zhì)量為m),分別從劈塊頂沿斜面下滑,由于動(dòng)摩擦因數(shù)不同,第一個(gè)加速下滑,第二個(gè)勻速下滑,第三個(gè)減速下滑,三個(gè)劈塊均不動(dòng)。設(shè)下滑過(guò)程中劈塊對(duì)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(shí),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(lái)作勻速運(yùn)動(dòng)的木箱內(nèi),有一被伸長(zhǎng)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(dòng)可能是:

A、加速下降;       B、減速上升;  

C、勻速向右運(yùn)動(dòng);   D、加速向左運(yùn)動(dòng)。

 

分析:原來(lái)拉力與摩擦力平衡,現(xiàn)物體被拉動(dòng),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(dòng)。

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(shí)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(duì)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(zhǎng)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(shí)(底座保持靜止,環(huán)的加速度為a1,環(huán)下落時(shí),環(huán)的加速度為a2(方向向下)。求環(huán)在升起和下落的過(guò)程中,底坐對(duì)水平的壓力分別是           。

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

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

⑵、環(huán)下落時(shí),加速度a2向下,失重ma2。將A、B視為一個(gè)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(gè)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(dòng),OA=a,OB=2a。開(kāi)始時(shí)桿水平放置。不計(jì)空氣阻力,求桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),軸O受到的力的大小。

解:設(shè)桿豎直時(shí),角速度為ω,將A、B及桿視為一個(gè)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(guò)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(cè)答案