2019_20學(xué)年高中物理第四章力與運(yùn)動(dòng)第六節(jié)第七節(jié)超重和失重力學(xué)單位課件粵教版必修.pptx

第六節(jié) 超重和失重 第七節(jié) 力學(xué)單位,第四章 力與運(yùn)動(dòng),學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象，會(huì)根據(jù)條件判斷超重、失重現(xiàn)象. 2.會(huì)利用超重、失重知識(shí)解釋一些實(shí)際現(xiàn)象. 3.知道單位制、基本單位和導(dǎo)出單位的概念.明確國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)基本物理量及其單位. 4.知道物理運(yùn)算過程中單位的規(guī)范使用和表示方法.,自主預(yù)習(xí),01,1.超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受的重力的情況稱為超重現(xiàn)象. 2.失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受的重力的情況稱為失重現(xiàn)象. 3.完全失重現(xiàn)象：如果一個(gè)物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?為_，這種情況是失重現(xiàn)象中的極限，稱為_現(xiàn)象.,超重、失重和完全失重,一,大于,小于,零,完全失重,4.超重和失重的解釋 如圖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1,(1)當(dāng)升降機(jī)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，即超重了. (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，即失重了；當(dāng)ag時(shí)，示數(shù)FN_，即完全失重.,FNmg,FNmgma,m(ga),m(ga),0,1.單位制：由_單位和_單位所組成的一系列完整的單位體制. (1)基本單位是可以任意選定的. (2)導(dǎo)出單位是由定義方程式與比例系數(shù)確定的. 2.國(guó)際單位制中的力學(xué)單位 (1)基本單位 長(zhǎng)度單位_、質(zhì)量單位_和時(shí)間單位_. (2)常見的導(dǎo)出單位 速度的單位為_，加速度的單位為_，力的單位為牛即_ _.,力學(xué)單位,二,基本,導(dǎo)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.判斷下列說法的正誤. (1)超重就是物體受到的重力增加了.( ) (2)物體處于完全失重時(shí)，物體的重力就消失了.( ) (3)物體處于超重時(shí)，物體一定在上升.( ) (4)物體處于失重時(shí)，物體可能在上升.( ) (5)物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，處于超重狀態(tài).( ),即學(xué)即用,2.現(xiàn)有以下一些物理量和單位，按下面的要求選擇填空. A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長(zhǎng)度 I.時(shí)間 J.千克 (1)屬于物理量的有 .,(2)在國(guó)際單位制中，被選定的基本量有 .,A、D、E、H、I,E、H、I,解析 此題中給定的選項(xiàng)中，屬于物理量的有密度、加速度、質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間，故此空填“A、D、E、H、I”.,解析 此題中給定的選項(xiàng)中，在國(guó)際單位制中，被選定的基本量有質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間，故此空填“E、H、I”.,A.密度 B.米/秒 C.牛頓 D.加速度 E.質(zhì)量 F.秒 G.厘米 H.長(zhǎng)度 I.時(shí)間 J.千克 (3)國(guó)際單位制中的基本單位有 ，屬于導(dǎo)出單位的有 .(均選填字母的代號(hào)),F、J,B、C,解析 此題中給定的選項(xiàng)中，在國(guó)際單位制中屬于基本單位的有千克、秒，屬于導(dǎo)出單位的有米/秒、牛頓，故第一個(gè)空填“F、J”，第二個(gè)空填“B、C”.,重點(diǎn)探究,02,如圖2所示，某人乘坐電梯正在向上運(yùn)動(dòng).,超重和失重,一,導(dǎo)學(xué)探究,圖2,(1)電梯啟動(dòng)瞬間加速度方向向哪兒？人受到的支持力比其重力大還是??？電梯勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人受到的支持力比其重力大還是?。?答案 電梯啟動(dòng)瞬間加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；電梯勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人受到的合力為零，所以支持力等于重力.,(2)電梯將要到達(dá)目的地減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向向哪兒？人受到的支持力比其重力大還是??？,答案 減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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.,知識(shí)深化,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)所受到的拉力或臺(tái)秤所受到的壓力. 當(dāng)物體處于超重或失重時(shí)，物體的重力并未變化，只是視重變了.,2.超重、失重的比較,3.對(duì)超重、失重的理解 (1)物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān). (2)發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時(shí)，物體所受的重力并沒有變化. (3)發(fā)生完全失重現(xiàn)象時(shí)，與重力有關(guān)的一切現(xiàn)象都將消失.比如物體對(duì)支持物無壓力、擺鐘將停止擺動(dòng)，靠重力使用的儀器不能再使用(如天平).,例1 (多選)如圖3所示，電梯的頂部豎直懸掛一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下端掛了一個(gè)重物，電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10 N，某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)? N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是(g取10 m/s2),圖3,A.電梯可能向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2 B.電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2 C.電梯可能向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2 D.電梯可能向下做減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2,解析 電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為10 N，可知重物的重力等于10 N，某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變?yōu)? N，對(duì)重物，根據(jù)牛頓第二定律有mgFma，解得a4 m/s2，方向豎直向下，則電梯的加速度大小為4 m/s2，方向豎直向下，因此電梯可能向下做加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B、C正確.,針對(duì)訓(xùn)練1 2016年10月17日，“神舟十一號(hào)”載人飛船發(fā)射成功，如圖4所示.宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗(yàn)，下列說法正確的是,圖4,A.火箭加速上升時(shí)，宇航員處于超重狀態(tài) B.飛船落地前減速下落時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài) C.火箭加速上升時(shí)，宇航員對(duì)座椅的壓力小于自身重力 D.火箭加速上升過程中加速度逐漸減小時(shí)，宇航員處于失重狀態(tài),解析 火箭加速上升時(shí)，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，對(duì)座椅的壓力大于自身重力，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤； 飛船落地前減速下落時(shí)，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 火箭加速上升過程中加速度逐漸減小時(shí)，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,總結(jié)提升,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)，物體處于超重狀態(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(包括斜向上)時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度(包括斜向下)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.從運(yùn)動(dòng)的角度判斷，當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，物體處于失重狀態(tài).,例2 在電梯中，把一物體置于臺(tái)秤上，臺(tái)秤與力傳感器相連，當(dāng)電梯從靜止起加速上升，然后又勻速運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最后停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器的熒屏上顯示出其受的壓力與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖5所示.試由此圖回答問題：(g取10 m/s2),圖5,(1)該物體的重力是多少？電梯在超重和失重時(shí)物體的重力是否變化？,答案 30 N 不變,解析 根據(jù)題意4 s到18 s物體隨電梯一起做勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件及牛頓第三定律知： 臺(tái)秤受的壓力和物體的重力相等，即G30 N； 根據(jù)超重和失重的本質(zhì)得：物體的重力不變,(2)算出電梯在超重和失重時(shí)的最大加速度分別是多大？,答案 6.67 m/s2 6.67 m/s2,如圖6，某運(yùn)動(dòng)員的速度可以達(dá)到10 m/s，某人騎助力車的速度為35 km/h.,單位制的理解,二,導(dǎo)學(xué)探究,圖6,(1)某同學(xué)僅憑所給兩個(gè)速度的數(shù)值能否判斷運(yùn)動(dòng)員的速度與助力車的速度的大小關(guān)系？,答案 不能,(2)你能比較以上兩個(gè)速度的大小關(guān)系嗎？以上兩個(gè)速度哪個(gè)大？,答案 能.10 m/s36 km/h35 km/h，所以運(yùn)動(dòng)員的速度較大.,國(guó)際單位制 (1)組成：國(guó)際單位制是由7個(gè)基本單位、2個(gè)輔助單位和19個(gè)具有專門名稱的導(dǎo)出單位組成.,知識(shí)深化,(2)國(guó)際單位制中的七個(gè)基本量和相應(yīng)的基本單位,說明：(1)厘米(cm)、千米(km)、小時(shí)(h)、分鐘(min)是基本量的單位，但不是國(guó)際單位制中的單位. (2)米每秒(m/s)、牛頓(N)、焦耳(J)是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位，而千米每小時(shí)(km/h)、厘米每秒(cm/s)、千瓦(kW)不是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位.,例3 (多選)關(guān)于國(guó)際單位制，下列說法中正確的是 A.在力學(xué)單位制中，若采用cm、g、s作為基本單位，力的單位是牛(N) B.在力學(xué)中，力是基本概念，所以力的單位“牛頓”是力學(xué)單位的基本單位 C.各物理量采用國(guó)際單位制中的單位，通過物理公式運(yùn)算的結(jié)果的單位一定為國(guó)際單 位制中的單位 D.千克米/秒2、米/秒都屬于國(guó)際單位,1.單位制可以簡(jiǎn)化計(jì)算過程 計(jì)算時(shí)首先將各物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)際單位制中，用國(guó)際單位制中的基本單位和導(dǎo)出單位表示，這樣就可以省去計(jì)算過程中單位的代入，只在數(shù)字后面寫上相應(yīng)待求量的單位即可，從而使計(jì)算更簡(jiǎn)便. 2.推導(dǎo)物理量的單位 根據(jù)物理公式中物理量間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位. 3.單位制可檢查物理量關(guān)系式的正誤 根據(jù)物理量的單位，如果發(fā)現(xiàn)某公式在單位上有問題，或者所求結(jié)果的單位與采用的單位制中該量的單位不一致，那么該公式或計(jì)算結(jié)果肯定是錯(cuò)誤的.,單位制的應(yīng)用,三,4.判斷比例系數(shù)的單位 根據(jù)公式中物理量的單位關(guān)系，可判斷公式中比例系數(shù)有無單位，如公式Fkx中k的單位為N/m，fFN中無單位，F(xiàn)kma中k無單位.,例4 為了安全，在公路上行駛的汽車之間應(yīng)保持必要的距離.已知某高速公路的最高限速v120 km/h，假設(shè)前方車輛突然停止，汽車司機(jī)從發(fā)現(xiàn)這一情況，經(jīng)操控剎車，到汽車開始減速所經(jīng)歷的時(shí)間(即反應(yīng)時(shí)間)t0.50 s，剎車時(shí)汽車受到阻力的大小f 為汽車重力的0.40倍，則該高速公路上汽車間的安全距離s至少為多少？重力加速度g取10 m/s2.,答案 156 m,方法總結(jié),1.在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了在代入數(shù)據(jù)時(shí)不使表達(dá)式過于繁雜，我們要把各個(gè)量換算到同一單位制中，這樣計(jì)算時(shí)就不必一一寫出各量的單位，只要在數(shù)字后面寫上對(duì)應(yīng)的單位即可. 2.習(xí)慣上把各量的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位，只要正確地應(yīng)用公式，計(jì)算結(jié)果必定是用國(guó)際單位表示的.,針對(duì)訓(xùn)練2 一物體在2 N的外力作用下，產(chǎn)生10 cm/s2的加速度，求該物體的質(zhì)量.下列幾種不同的求法，其中單位運(yùn)用正確、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是,解析 在應(yīng)用公式進(jìn)行數(shù)量運(yùn)算的同時(shí)，也要把單位代入運(yùn)算.帶單位運(yùn)算時(shí)，單位換算要準(zhǔn)確.可以把題中已知量的單位都用國(guó)際單位表示，則計(jì)算結(jié)果的單位就是用國(guó)際單位表示的，這樣在統(tǒng)一已知量的單位后，就不必一一寫出各個(gè)量的單位，只在數(shù)字后面寫出正確單位即可.選項(xiàng)A中a10 cm/s2沒有變成國(guó)際單位，B項(xiàng)中解題過程正確，但不簡(jiǎn)潔，D項(xiàng)中數(shù)據(jù)后面沒有單位，只有C項(xiàng)運(yùn)算正確、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),03,1,2,3,1.(超重和失重問題的分析)如圖7所示為一物體隨升降機(jī)由一樓運(yùn)動(dòng)到某高層的過程中的vt圖象，則,4,圖7,A.物體在02 s處于失重狀態(tài) B.物體在28 s處于超重狀態(tài) C.物體在810 s處于失重狀態(tài) D.由于物體的質(zhì)量未知，所以無法判斷超重、失重狀態(tài),解析 從加速度的角度判斷，由題意知02 s物體的加速度方向豎直向上，則物體處于超重狀態(tài)；28 s物體的加速度為零，物體處于平衡狀態(tài)；810 s物體的加速度方向豎直向下，則物體處于失重狀態(tài)，故C正確.,2.(單位制的應(yīng)用)雨滴在空氣中下落，當(dāng)速度比較大的時(shí)候，它受到的空氣阻力與其速度的二次方成正比，與其橫截面積成正比，即fkSv2，則比例系數(shù)k的單位是 A.kg/m4 B.kg/m3 C.kg/m2 D.kg/m,1,2,3,4,解析 所謂導(dǎo)出單位，是利用物理公式和基本單位推導(dǎo)出來的，力學(xué)中的基本單位只有三個(gè)，即kg、m、s，其他單位都是由這三個(gè)基本單位推導(dǎo)出來的，如“牛頓”(N)是導(dǎo)出單位，即1 N1 kgm/s2(Fma)，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確. 在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位只能是kg，C項(xiàng)錯(cuò)誤. 在牛頓第二定律的表達(dá)式中，F(xiàn)ma(k1)只有在所有物理量都采用國(guó)際單位制時(shí)才能成立，D項(xiàng)正確.,3.(對(duì)單位制的理解)(多選)關(guān)于力學(xué)單位制，下列說法正確的是 A.kg、m/s、N是導(dǎo)出單位 B.kg、m、s是基本單位 C.在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位可以是kg，也可以是g D.只有在國(guó)際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是Fma,1,2,3,4,4.(超重、失重和完全失重的有關(guān)計(jì)算)質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，如圖8所示.重力加速度g取10 m/s2，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，求體重計(jì)的示數(shù)(單位符號(hào)用N來表達(dá)).,4,1,2,3,圖8,(1)勻速上升；,答案 600 N,解析 勻速上升時(shí)，由平衡條件得：FN