1、,第六节 超重和失重 第七节 力学单位,第四章 力与运动,学习目标,1.知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象. 2.会利用超重、失重知识解释一些实际现象. 3.知道单位制、基本单位和导出单位的概念.明确国际单位制中力学的三个基本物理量及其单位. 4.知道物理运算过程中单位的规范使用和表示方法.,自主预习,01,1.超重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受的重力的情况称为超重现象. 2.失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_物体所受的重力的情况称为失重现象. 3.完全失重现象：如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为_，这种情况是失重现
2、象中的极限，称为_现象.,超重、失重和完全失重,一,大于,小于,零,完全失重,4.超重和失重的解释 如图1所示，质量为m的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列运动时，试比较体重计的示数(即人对体重计的压力FN，等于人受的支持力FN)与重力mg的关系.,图1,(1)当升降机匀速上升或匀速下降时，由二力平衡得_，故示数FN_mg. (2)当升降机以加速度a加速上升或减速下降时，由牛顿第二定律列方程：_得：FN_，故示数FN_mg，即超重了. (3)当升降机以加速度a加速下降或减速上升时，同理可得：FN_，故示数FN_mg，即失重了；当ag时，示数FN_，即完全失重.,FNmg,FNmgma,m
3、(ga),m(ga),0,1.单位制：由_单位和_单位所组成的一系列完整的单位体制. (1)基本单位是可以任意选定的. (2)导出单位是由定义方程式与比例系数确定的. 2.国际单位制中的力学单位 (1)基本单位 长度单位_、质量单位_和时间单位_. (2)常见的导出单位 速度的单位为_，加速度的单位为_，力的单位为牛即_ _.,力学单位,二,基本,导出,米(m),千克(kg),秒(s),米/秒(m/s),米/秒2(m/s2),千克米,/秒2(1 N1 kgm/s2),1.判断下列说法的正误. (1)超重就是物体受到的重力增加了.( ) (2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了.( ) (3
4、)物体处于超重时，物体一定在上升.( ) (4)物体处于失重时，物体可能在上升.( ) (5)物体做竖直上抛运动时，处于超重状态.( ),即学即用,2.现有以下一些物理量和单位，按下面的要求选择填空. A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克 (1)属于物理量的有 .,(2)在国际单位制中，被选定的基本量有 .,A、D、E、H、I,E、H、I,解析 此题中给定的选项中，属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间，故此空填“A、D、E、H、I”.,解析 此题中给定的选项中，在国际单位制中，被选定的基本量有质量、长度、时间，故此空填“E
5、、H、I”.,A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度 I.时间 J.千克 (3)国际单位制中的基本单位有 ，属于导出单位的有 .(均选填字母的代号),F、J,B、C,解析 此题中给定的选项中，在国际单位制中属于基本单位的有千克、秒，属于导出单位的有米/秒、牛顿，故第一个空填“F、J”，第二个空填“B、C”.,重点探究,02,如图2所示，某人乘坐电梯正在向上运动.,超重和失重,一,导学探究,图2,(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？,答案 电梯启动瞬间加速度方向向上，人受
6、到的合力方向向上，所以支持力大于重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力.,(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪儿？人受到的支持力比其重力大还是小？,答案 减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力.,知识深化,1.视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受到的拉力或台秤所受到的压力. 当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了.,2.超重、失重的比较,3.对超重、失重的理解 (1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动
7、方向无关. (2)发生超重和失重现象时，物体所受的重力并没有变化. (3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失.比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动，靠重力使用的仪器不能再使用(如天平).,例1 (多选)如图3所示，电梯的顶部竖直悬挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2),图3,A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为4 m/s2 B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为4 m/s2 C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小
8、为4 m/s2 D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为4 m/s2,解析 电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，可知重物的重力等于10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为6 N，对重物，根据牛顿第二定律有mgFma，解得a4 m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为4 m/s2，方向竖直向下，因此电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，选项B、C正确.,针对训练1 2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，如图4所示.宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是,图4,A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态 B.
9、飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态 C.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力 D.火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，宇航员处于失重状态,解析 火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，C错误； 飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项B错误； 火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，选项D错误.,总结提升,判断超重、失重状态的方法 1.从受力的角度判断，当物体所受向上的
10、拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态. 2.从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态. 3.从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态.,例2 在电梯中，把一物体置于台秤上，台秤与力传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图象如图5所示.试由此图回答问题：(g取10 m/s2),图5,
11、(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？,答案 30 N 不变,解析 根据题意4 s到18 s物体随电梯一起做匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知： 台秤受的压力和物体的重力相等，即G30 N； 根据超重和失重的本质得：物体的重力不变,(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？,答案 6.67 m/s2 6.67 m/s2,如图6，某运动员的速度可以达到10 m/s，某人骑助力车的速度为35 km/h.,单位制的理解,二,导学探究,图6,(1)某同学仅凭所给两个速度的数值能否判断运动员的速度与助力车的速度的大小关系？,答案 不能,(2)你能比较以上两个速度的大
12、小关系吗？以上两个速度哪个大？,答案 能.10 m/s36 km/h35 km/h，所以运动员的速度较大.,国际单位制 (1)组成：国际单位制是由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位组成.,知识深化,(2)国际单位制中的七个基本量和相应的基本单位,说明：(1)厘米(cm)、千米(km)、小时(h)、分钟(min)是基本量的单位，但不是国际单位制中的单位. (2)米每秒(m/s)、牛顿(N)、焦耳(J)是国际单位制中的导出单位，而千米每小时(km/h)、厘米每秒(cm/s)、千瓦(kW)不是国际单位制中的导出单位.,例3 (多选)关于国际单位制，下列说法中正确的是 A.在力学
13、单位制中，若采用cm、g、s作为基本单位，力的单位是牛(N) B.在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位的基本单位 C.各物理量采用国际单位制中的单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单 位制中的单位 D.千克米/秒2、米/秒都属于国际单位,1.单位制可以简化计算过程 计算时首先将各物理量的单位统一到国际单位制中，用国际单位制中的基本单位和导出单位表示，这样就可以省去计算过程中单位的代入，只在数字后面写上相应待求量的单位即可，从而使计算更简便. 2.推导物理量的单位 根据物理公式中物理量间的关系推导出物理量的单位. 3.单位制可检查物理量关系式的正误 根据物理量的单位，如
14、果发现某公式在单位上有问题，或者所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致，那么该公式或计算结果肯定是错误的.,单位制的应用,三,4.判断比例系数的单位 根据公式中物理量的单位关系，可判断公式中比例系数有无单位，如公式Fkx中k的单位为N/m，fFN中无单位，Fkma中k无单位.,例4 为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.已知某高速公路的最高限速v120 km/h，假设前方车辆突然停止，汽车司机从发现这一情况，经操控刹车，到汽车开始减速所经历的时间(即反应时间)t0.50 s，刹车时汽车受到阻力的大小f 为汽车重力的0.40倍，则该高速公路上汽车间的安全距离s至少为多少？重力
15、加速度g取10 m/s2.,答案 156 m,方法总结,1.在利用物理公式进行计算时，为了在代入数据时不使表达式过于繁杂，我们要把各个量换算到同一单位制中，这样计算时就不必一一写出各量的单位，只要在数字后面写上对应的单位即可. 2.习惯上把各量的单位统一成国际单位，只要正确地应用公式，计算结果必定是用国际单位表示的.,针对训练2 一物体在2 N的外力作用下，产生10 cm/s2的加速度，求该物体的质量.下列几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是,解析 在应用公式进行数量运算的同时，也要把单位代入运算.带单位运算时，单位换算要准确.可以把题中已知量的单位都用国际单位表示，则计算结果的
16、单位就是用国际单位表示的，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可.选项A中a10 cm/s2没有变成国际单位，B项中解题过程正确，但不简洁，D项中数据后面没有单位，只有C项运算正确、简洁而又规范.,达标检测,03,1,2,3,1.(超重和失重问题的分析)如图7所示为一物体随升降机由一楼运动到某高层的过程中的vt图象，则,4,图7,A.物体在02 s处于失重状态 B.物体在28 s处于超重状态 C.物体在810 s处于失重状态 D.由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态,解析 从加速度的角度判断，由题意知02 s物体的加速度方向竖直向上，则物体
17、处于超重状态；28 s物体的加速度为零，物体处于平衡状态；810 s物体的加速度方向竖直向下，则物体处于失重状态，故C正确.,2.(单位制的应用)雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即fkSv2，则比例系数k的单位是 A.kg/m4 B.kg/m3 C.kg/m2 D.kg/m,1,2,3,4,解析 所谓导出单位，是利用物理公式和基本单位推导出来的，力学中的基本单位只有三个，即kg、m、s，其他单位都是由这三个基本单位推导出来的，如“牛顿”(N)是导出单位，即1 N1 kgm/s2(Fma)，所以A项错误，B项正确. 在国际单位制中
18、，质量的单位只能是kg，C项错误. 在牛顿第二定律的表达式中，Fma(k1)只有在所有物理量都采用国际单位制时才能成立，D项正确.,3.(对单位制的理解)(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是 A.kg、m/s、N是导出单位 B.kg、m、s是基本单位 C.在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是g D.只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是Fma,1,2,3,4,4.(超重、失重和完全失重的有关计算)质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图8所示.重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数(单位符号用N来表达).,4,1,2,3,图8,(1)
19、匀速上升；,答案 600 N,解析 匀速上升时，由平衡条件得：FN1mg600 N， 由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为600 N，即体重计示数为600 N.,(2)以4 m/s2的加速度加速上升；,答案 840 N,解析 加速上升时，由牛顿第二定律得： FN2mgma2， FN2mgma2840 N 由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为840 N，即体重计示数为840 N.,4,1,2,3,(3)以5 m/s2的加速度加速下降.,答案 300 N,解析 加速下降时，由牛顿第二定律得： mgFN3ma3， FN3mgma3300 N， 由牛顿第三定律得：人对体重计的压力为300 N，即体重计示数为300 N.,4,1,2,3,
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