2021版第4章第6節(jié)超重和 失重第7節(jié)力學(xué)單位 第六節(jié)超重和失重 第七節(jié)力學(xué)單位 知識(shí)脈絡(luò) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1?了解超重、失重和完全失重現(xiàn)象. 了解單位制、根本單位制和導(dǎo)出單位.（重點(diǎn)） 知道國(guó)際單位制中力學(xué)的三個(gè)根本物理量及單位. 會(huì)根據(jù)條件判斷超重、失重現(xiàn)象，并會(huì)解釋一些相關(guān)的 嗣下 2? 3? 4? ■—單齒制 何際單苗制 實(shí)際現(xiàn)象.（重點(diǎn)、難點(diǎn)） —I星念單位的 導(dǎo)出單短I 應(yīng)用 ［先填空］ 1.超重和失重 ⑴超重:物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的情況 稱為超重現(xiàn)象. （2）失重:物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∪晌矬w所受重力的情況 稱為失重現(xiàn)象. 2. 超重和失重的解釋 ⑴電梯靜止不動(dòng)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，人的加速度為零，此時(shí)人對(duì)電梯的 壓力等于人的重力. ⑵當(dāng)電梯加速上升時(shí)，人的加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可以得出: fn—6=加，即FN=G±ma，此時(shí)人對(duì)電梯的壓力大于人的重力，人處于超重 狀態(tài). ⑶當(dāng)電梯加速下降時(shí)，人的加速度方向向下，根據(jù)牛頓第二定律可以得出: G_FN=mg,即FN=G_ma，此時(shí)人對(duì)電梯的壓力小于人的重力，人處于失重 狀態(tài). 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Γ榱?，這種情況是失重現(xiàn) 象中的極限，稱為完全失重現(xiàn)象?例如：自由落體運(yùn)動(dòng). ［再判斷］ 1?物體處于超重狀態(tài)時(shí)，是其重力增加了.（X） 2?人處于完全失重時(shí)，人的重力其實(shí)沒(méi)有變化.W） 3 ?物體不管是失重還是超重，都是測(cè)量值與重力大小關(guān)系的比擬結(jié)果，而 重力大小沒(méi)有變化.（V） ［后思考］ 小明在加速上升的電梯中稱體重時(shí)，發(fā)現(xiàn)體重明顯增加了（如圖4-6-1）?小 明所受重力真的增加了嗎？為什么體重計(jì)的示數(shù)大于他的體重？ 圖 4-6-1 【提示】 體重計(jì)的示數(shù)顯示的是人對(duì)秤的壓力■示數(shù)的增加并不是體■增 加了，而是在電梯加速上升或減速下降時(shí)，人對(duì)體重計(jì)的壓力增加了. ［合作探討］ 探討1：物體發(fā)生超重或失重時(shí)，物體的重力是否一定變化? 【提示】 不變化.物體的超■或失重是測(cè)力計(jì)的示數(shù)發(fā)生了變化.而物體 所受的重力沒(méi)有變化. 探討2：發(fā)生失重的物體其速度方向一定是向下的嗎？ 【提示】 不一定.看物體是超重還是失重，是■加速度的方向而不是速度 的方向，當(dāng)加速度向下時(shí)，物體一定失重，而速度可能向上也可能向下. ［核心點(diǎn)擊］ 1. 實(shí)重和視重 （1）實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力?物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 而變化. （2）視重：當(dāng)物體在豎直方向有加速度時(shí)（即ayHO），物體對(duì)彈簧秤的拉力或 第3頁(yè) 對(duì)臺(tái)秤的壓力將不等于物體的重力，此時(shí)彈簧秤或臺(tái)秤的示數(shù)叫物體的視重. 2?超重與失重的分析比擬 加速度 視重(F)與 重力關(guān)系 運(yùn)動(dòng)情況 受力示意圖 平衡 a=0 F=mg 靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) F 匚 1叱 超重 向上 F=m(g+a)>mg 向上加速，向下減速 失重 向下 F=m(g_a)Vmg 向下加速，向上減速 完全失重 a=g F=0 物體只在重力作用下的 運(yùn)動(dòng) ? 1金屬小桶側(cè)面有一小孔A,當(dāng)桶內(nèi)盛水時(shí)，水會(huì)從小孔A中流出?如果 讓裝滿水的小桶自由下落，不計(jì)空氣阻力，那么在小桶自由下落過(guò)程中() 圖 4-6-2 A?水繼續(xù)以相同的速度從小孔中噴出 B?水不再?gòu)男】讎姵? C?水將以更大的速度噴出 D.水將以較小的速度噴出 【解析】 水桶自由下落，處于完全失重狀態(tài)，故其中的水也處于完全失重 狀態(tài)，對(duì)容器壁無(wú)壓力，故水不會(huì)流出，應(yīng)選B. 【答案】B 2?日本機(jī)器人展在橫濱對(duì)公眾開放，來(lái)自日本各地的40多家科研機(jī)構(gòu)和 生產(chǎn)廠商展示了機(jī)器人領(lǐng)域的科研成果.如圖4-6-3所示是日本機(jī)器人展媒體預(yù) 展上一個(gè)小型機(jī)器人在表演垂直攀登?關(guān)于機(jī)器人在上升過(guò)程中細(xì)繩對(duì)手的拉 第4頁(yè) 力以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（） 圖 4-6-3 A?當(dāng)機(jī)器人高速向上攀爬時(shí)細(xì)繩對(duì)手的拉力比低速攀爬時(shí)大 B?當(dāng)機(jī)器人減速上升時(shí)，機(jī)器人處于超重狀態(tài) C?當(dāng)機(jī)器人減速下降時(shí)，機(jī)器人處于失重狀態(tài) D?機(jī)器人加速下降過(guò)程中（a<g）,細(xì)繩對(duì)機(jī)器人的拉力小于其重力 【解析】機(jī)器人對(duì)細(xì)繩的拉力與速度大小無(wú)關(guān)■只與是否有豎直方向上的 加速度有關(guān)，那么A錯(cuò)；機(jī)器人減速上升時(shí)，其加速度方向向下，處于失重狀 態(tài)，那么B錯(cuò)；機(jī)器人減速下降時(shí)，其加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，那么C 錯(cuò)；機(jī)器人加速下降過(guò)程中加速度方向向下，處于失重狀態(tài)，拉力小于重力，那 么D對(duì). 【答案】D 3. （多項(xiàng)選擇）“蹦極〃是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)，某人身系彈性繩自 迸肚 高空P點(diǎn)自由下落，圖4-6-4中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，c點(diǎn)是人能到達(dá)的'U d上婦--1 最低點(diǎn)，〃點(diǎn)是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從P點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c的過(guò)“ 程中（） 圖 4-6-4 A?人在Pa段做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài) B. 在ab段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài) C?在bc段繩的拉力小于人的重力，人處于失重狀態(tài) D?在c點(diǎn)，人的速度為零，其加速度為零 【解析】 可通過(guò)以下表格對(duì)各選項(xiàng)逐一進(jìn)行分析 選項(xiàng) 過(guò)程透析 結(jié)論 A 人在Pa段只受重力作用，a=g,完全失重 V B 人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加 速度向下，失重 V C 人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加 速度向上，超重 X D 人到c點(diǎn)時(shí)，拉力最大，合力最大，加速度最大 X 【答案】AB 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). 力學(xué)單位 ［先填空］ 1單位制的意義 (1) 單位制是由根本單位和導(dǎo)出單位所組成的一系列完整的單位體制. (2) 根本單位是可以任意選定的，導(dǎo)出單位那么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)國(guó)際單位制由7個(gè)根本單位、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. ⑵在國(guó)際單位制中，與力學(xué)有關(guān)的根本單位有三個(gè)：長(zhǎng)度單位一米(m)、 質(zhì)量單位一一千克(kg)和時(shí)間單位—秒s).其他與力學(xué)有關(guān)的物理量單位，都 可以由這三個(gè)根本單位導(dǎo)出. ［再判斷］ 1 ?力學(xué)中的三個(gè)根本物理量為長(zhǎng)度、質(zhì)量、加速度.(X) 2. 一個(gè)物理量的單位假設(shè)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的根本單位的符號(hào)表示，那么 這個(gè)物理量的單位一定是導(dǎo)出單位.(V) 3 ?—般來(lái)說(shuō)，物理公式主要確定各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，也同時(shí)確定了 單位關(guān)系.(V) ［后思考］ 檢驗(yàn)一個(gè)公式是否正確，能否根據(jù)單位來(lái)判斷？ 【提示】 能.假設(shè)公式左右兩邊單位不同，那么此公式肯定錯(cuò)誤?假設(shè)公 式正確，其等號(hào)兩邊單位必定相同. ［合作探討］ 探討1：在利用物理公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為什么要統(tǒng)一到國(guó)際單位? 【提示】 物理量的單位統(tǒng)一到國(guó)際單位制中■在計(jì)算中可以省去單位的 代入，只在最后寫上對(duì)應(yīng)單位即可，使計(jì)算簡(jiǎn)便? 探討2：能否利用單位制檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果的正誤? 【提示】 能.假設(shè)發(fā)現(xiàn)某公式單位上有問(wèn)題或所求結(jié)果的單位與采用的單 位制中該量單位不同，那么肯定有錯(cuò)誤. ［核心點(diǎn)擊］ 1. 對(duì)單位制的理解 單位制包括國(guó)際單位制和常用單位制. ⑴國(guó)際單位制中選定長(zhǎng)度(°、質(zhì)量(m)、時(shí)間(0、電流(!)、熱力學(xué)溫度⑴、 發(fā)光強(qiáng)度(7)、物質(zhì)的量(n)七個(gè)量為根本物理量. ⑵國(guó)際單位制包括力學(xué)單位制和其他單位制；力學(xué)單位制中包括根本單位 和導(dǎo)出單位. ① 根本單位 長(zhǎng)度Z，單位：m；質(zhì)量m，單位：kg；時(shí)間r，單位：s. ② 常用的導(dǎo)出單位 速度何，由公式導(dǎo)出，單位：m/s. v —v 加速度(a),由公式0=七"導(dǎo)出，單位：m/s2. 力(F),由公式F=ma導(dǎo)出，單位：N(kg?m/s2)?此外還有功、功率、壓強(qiáng) 等等? 2. 單位制在計(jì)算中的應(yīng)用 ⑴單位制可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)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)際單位制中的根 本單位和導(dǎo)出單位表示，這樣就可以省去計(jì)算過(guò)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)算簡(jiǎn)便. (2) 單位制可檢査物理量關(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(wèn)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. (3) 比擬某個(gè)物理量不同值的大小時(shí)，必須先把它們的單位統(tǒng)一到同一單位 制中，再根據(jù)數(shù)值來(lái)比擬. 4. (多項(xiàng)選擇)對(duì)下面的物理量和單位中的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是() ①密度②牛③米/秒④加速度⑤長(zhǎng)度⑥質(zhì)量⑦千克⑧時(shí)間 A. 屬于國(guó)際單位制中根本單位的是①⑤⑥⑧ B. 屬于國(guó)際單位制中根本單位的是⑦ C. 屬于國(guó)際單位制中單位的是②③⑦ D. 屬于國(guó)際單位制中單位的是④⑤⑥ 【解析】 注意物理量的名稱與單位名稱的區(qū)別，國(guó)際單位與國(guó)際單位制中 的根本單位的區(qū)別■密度、加速度、長(zhǎng)度、質(zhì)■和時(shí)間不是單位的名稱，而是物 理量的名稱.干克是國(guó)際單位制中的根本單位，牛、米/秒是國(guó)際單位制中的導(dǎo) 出單位，都屬于國(guó)際單位. 【答案】BC 5. 在解一道計(jì)算題時(shí)(由字母表達(dá)結(jié)果的計(jì)算題)，一個(gè)同學(xué)解得位移s=F E+tj，用單位制的方法檢查，這個(gè)結(jié)果() A. 可能是正確的 B. —定是錯(cuò)誤的 C. 如果用國(guó)際單位制，結(jié)果可能正確 D. 用國(guó)際單位制，結(jié)果錯(cuò)誤，如果用其他單位制，結(jié)果可能正確 【解析】 可以將右邊的力耳時(shí)間t和質(zhì)量m的單位代入公式看得到的單 位是否和位移用的單位一致； 還可以根據(jù)F = ma ,a = VV，"：，全部都換成根本物理量的單位，就好判 斷了. s=2m（ti+t2），左邊單位是長(zhǎng)度單位，而右邊單位推知是速度單位，所以結(jié) 果一定是錯(cuò)誤的，單位制選用得不同，只影響系數(shù)，故A、C、D錯(cuò). 【答案】 B 單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用技巧 1 ?題目中的物理量必須統(tǒng)一單位，T般是選取國(guó)際單位? 2.只有采用國(guó)際單位制，牛頓第二定律公式F=kma中的k才能取1. 3?當(dāng)各物理量均采用國(guó)際單位，運(yùn)用公式進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，公式中的各■不必 均寫上單位，只需在最后的數(shù)值后面寫上所求量的國(guó)際單位即可.