超重和失重
【教学目标】
1、了解超重和失重现象;
2、运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。
【重点难点】
1、超重和失重现象产生的原因;
2、超重和失重的应用。
【教学方法】
实验、讲练结合
【教学用具】
弹簧秤、钩码
【教学过程】
一、超重现象
【演示1】弹簧秤挂着钩码做下列运动,试分析弹簧秤的示数变化情况。
(1)静止;
(2)匀速运动(向上或向下);
(3)匀加速向上运动(或匀减速向下运动)。
【演示2】找一条纸带,在纸带中间部位剪个小缺口,纸带的一端固定一重物,另一端用手拿住,小心提起重物,这时纸带没有断。然后向上加速提起重物,纸带就断了;或者提起重物急剧向下运动后突然停住,纸带也会断裂。
1、超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象称为超重现象。
2、特点:
(1)动力学特点:支持面对物体的支持力(或悬线对物体的拉力)大于物体所受的重力。
(2)运动学特点:物体具有向上的加速度(或向上的加速度分量)。它包括两种可能的运动情况: 向上加速运动或向下减速运动。
▲ 重力的作用效果:一方面使支持物(或悬挂物)发生形变,另一方面使物体本身的运动状态发生改变(产生加速度)。
3、产生超重现象时,物体的重力并没有改变,只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力增大。
二、失重现象
【演示3】弹簧秤挂着钩码做下列运动,试分析弹簧秤的示数变化情况。
(1)静止;
(2)匀速运动(向上或向下);
(3)匀加速向下运动(或匀减速向上运动)。
1、失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象称为失重现象。
2、特点:
(1)动力学特点:支持面对物体的支持力(或悬线对物体的拉力)小于物体所受的重力。
(2)运动学特点:物体具有向下的加速度(或向下的加速度分量)。它包括两种可能的运动情况: 向下加速运动或向上减速运动。
3、完全失重:a=g(重力全部用来产生加速度)。[高考资源网]
▲ 完全失重时,由于重力产生的一切现象均消失。 如:
(1)人站着睡觉和躺着一样舒服;
(2)液体不再产生压强和浮力;
(3)天平不能再使用;
(4)液滴呈绝对球形(滚珠、泡沫金属);
4、产生失重现象时,物体的重力并没有改变,只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力减小。
三、实重、视重、失重(超重)
1、实重:物体受到的实际重力(G=mg)。
2、视重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)——秤的示数。
3、失重(超重):
【注意】 (1)物体处于超重或失重状态时,物体的重力并没有改变,改变的是视重。
(2)判断物体处于超重(或失重)的依据是加速度的方向,而不是运动(速度)方向。
【课内练习】
【例1】某人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举m1=75kg的物体,则此人在地面上最多可举起多大质量的物体?若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50 kg的物体,则此升降机上升的最大加速度为多大?(g=10 m/s2)
【例2】质量为2 kg的物体通过弹簧秤挂在升降机的顶板上,升降机在竖直方向运动时,弹簧秤的示数为16 N, 当升降机的速度为3 m/s时,经过1 s,升降机的位移可能为多大(g取为10m/s2)。
【例3】倾角为θ的光滑斜面体固定于水平面上,已知斜面体的质量为M,一质量为m的木块正沿斜面加速下滑,则木块下滑过程中,斜面体对木块的支持力多大?
【课外作业】
教材P64——(2)、(3)
【板书设计】
【教学随感】
【课外资料】
完全失重情况下的一些物理现象
?人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等 航天器进入轨道后,其中的人和物将处于失重状态。航天器进入轨道后可以近似认为是绕地球做圆周运动,做圆周运动的物体的速度方向是时刻改变的,因而具有加速度,它的大小等于卫星所在高度处的重力的大小。这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似,航天器中的人和物都处于完全失重状态。
你能够想像出失重的条件下会发生什么现象吗?你设想地球上一旦重力消失,会发生什么现象,在宇宙飞船中就会发生什么现象。物体将飘在空中,液滴呈绝对球形,气泡在液体中将污泥浊水 上浮。宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服,走路务必小心,稍有不慎,将“上不着天,下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状,以免食物的碎渣“漂浮”在空中,进入宇航员的眼睛、鼻孔……你还可以继续发挥你的想像力,举出更多的现象来。
?你还可以再想一想,人类能够利用失重的条件做些什么?下面举几个事例,将会帮助你思考。这里所举的事例虽然还没有完全实现,但科学家们正在努力探索,也许不久的将来就会实现。 [高考资源网KS5U.COM]
?在失重的条件下,熔化了的金属的液滴,形状呈绝对球形,冷却后可以成为理想的滚珠。而在地面上,用现代技术制成的滚珠,并不呈绝对球形,这是造成轴承磨损的重要原因之一。
?玻璃纤维(一种很细的玻璃丝,直径为几十微米),是现代光纤通信的主要部件。在地面上不可能制成很长玻璃纤维,因为没等到液态的玻璃丝凝固,由于重力的作用,它将被拉成小段。而在太空的轨道上,将可以制造出几百米长的玻璃纤维。
在太空的轨道上,可以制成一种新的泡沫材料?泡沫金属。在失重条件下,在液态的金属中通以气体,气泡将不“上浮”,也不“下沉”,均匀地分布在液态金属中,凝固后就成为泡沫金属,这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢,用它做机翼,又轻又结实。
同样的道理,在失重的条件下,混合物可以均匀地混合,由此可以制成地面上不能得到的特种使合金。?
?电子工业、化学工业、核工业等部门,对高纯度材料的需要不断增加,其纯度要求为“6个9”至“8个9”,即99.9999%-99.999999%.在地面上,冶炼金属需在容器内进行,总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中。而在太空中“悬浮冶炼”,是在失重条件下进行的,不需要用容器,消除了容器对材料的污染,可以获得纯度极高的产品。
在电子技术中所用的晶体,在地面上生长时,由于受重力的影响,晶体的大小受到限制,而且要受到容器的污染,在失重条件下,晶体的生长是均匀的,生长出来的晶体也要大得多。在不久的将来,如能在太空建立起工厂,生产出砷化镓的纯晶体,它要比现有的硅晶体优越得多,将会引起电子技术的重大突破。
?在太空失重的条件下,会生产出地面上难以生产的一系列产品。建立空间工厂,已经不再是幻想。科学家们在太空中做各种实验,青年学生也可以提出自己的太空实验设想,展开你想像的翅膀,为宇宙开发贡献一份力量!
【点此下载】