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23 超重和失重

免费读1255字2024-07-22

  老师:同学们大家好,前两节课我们学习了牛顿运动定律的应用。今天我们来研究两种特殊的现象,超重和失重。在开始之前,我们先来看一段视频。

  学生:太空和地球环境截然不同,在太空中,航天员的衣食住行和在地面有什么不同?此次任务中,航天员在飞船上升、返回及交汇对接时,要穿着舱内航天服。在飞船发生泄露压力突然降低故障时,保证航天员的安全。在正常的轨道飞行中,航天员是不用穿航天服的,他们会穿上舱内工作服或运动服,便于工作和活动。

  学生:吃饭到了太空变得不那么容易了,要把各类食品都封在袋里,吃一个打开一个,吃不完的时候要封好口。有的航天食品加工成一个个一口大小的食品,方便航天员食用,吃饭过程中产生的碎屑也要收集起来。在太空喝水不能像地面一样使用水杯,航天员需要把水从储水箱灌注到水袋中,再挤到嘴里。航天员们都有自己的卧室,但卧室里没有床。为了防止睡着以后飘走,他们会把睡袋固定在卧室的墙壁上。睡觉前,航天员会带上防噪声耳塞和眼罩,调暗灯光,在优雅的环境中进入梦乡。在距离地球300多公里的太空,航天员们在天空宛若漂浮在水中的鱼儿一样,可以任意游弋。这就是航天员们的精彩生活,不一样的衣食住行。

  老师:同学们,你知道太空中吃饭为什么不容易?宇航员为什么能飘在空中吗?这是物理中的什么现象?你说的对,是由于失重,可是你知道什么是失重现象吗?为什么会出现失重现象?要弄清楚这些,我们得先来说说怎么测量重力。平常我们怎么测量一个物体的重力呢?我们常用的方法有两种,第一种方法是测量物体做自由落体运动的加速度g,再用天平测出物体的质量,由g等于mg可得重力。第二种方法是将物体悬挂或放置在测力计上,使物体静止,致使测力计对物体的拉力或支持力与重力大小相等。在这两种方法中,第二种方法最为常用。

  老师:那你能说一说,在第二种方法中,为什么要使物体处于静止状态?如果物体不处于静止状态会带来什么问题?因为方法二,测量重力时,认为测力计对物体的拉力或支持力与物体所受重力大小相等,其实是用到了物体平衡时的受力特点。如果物体不静止,则有可能受力不平衡。

  老师:下面我们就来具体研究,如果物体不处于平衡状态,测力计的拉力或支持力与重力有什么关系?如图所示情景电梯中有一台体重器,人站在体重g上,当人随电梯一起向下加速运动时,体重计对人的支持力是否等于重力大小?首先我们对人进行受力分析,受到重力和支持力,然后取向下为坐标轴的正方向,建立一维坐标系。根据牛顿第二定律,有MG减去fn等于ma解得FN等于MG减MA,由此可知,体重器对人的支持力小于人的重力。

  老师:根据牛顿第三定律可知,人对体重g的压力小于人的重力。我们把体重肌的示数所反映的力叫做示重力。此时体重肌的示数所反映的示重力小于人所受的重力。我们把物体对支持物的压力或对玄光物的拉力小于物体所受重力的现象叫做失重现象。失重状态下示重小于重

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