1、6.超重和失重1认识超重现象，理解产生超重现象的条件和实质。2认识失重现象，理解产生失重现象的条件和实质。3能用超重、失重的观点分析支持力或拉力的大小。4了解常见的超重、失重现象。一、重力的测量1重力：在地球表面附近，物体由于地球的吸引而受到的力。2重力的测量方法(1)公式法：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，根据Gmg算出重力大小。(2)平衡条件法：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等。这是测量重力最常用的方法。二、超重和失重人站在体重计上向下蹲的过程中，体重计的示数会变化。体重计的示数称为视重，
2、反映了人对体重计的压力。1超重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有向上的加速度。2失重(1)定义：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。(2)产生条件：物体具有向下的加速度。(3)完全失重定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。产生条件：ag，方向竖直向下。判一判(1)在地球表面附近，无论物体处于什么状态，物体对悬绳的拉力都与重力大小相等。()(2)在水平面上做匀速直线运动的火车中，可以用弹簧秤测量物体的重力大小。()(3)物体处于超重状态时重力增大了。()(4)物体处于失重状态时重力减小了。()
3、(5)物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化。()(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)想一想向上运动就是超重状态，向下运动就是失重状态，这种说法正确吗？提示：这种说法不正确。超重、失重现象的产生条件不是速度的方向向上或向下，而是加速度的方向向上或向下。加速度向上时，物体可能向上加速运动，也可能向下减速运动；加速度向下时，物体可能向下加速运动，也可能向上减速运动。所以判断超重、失重现象要看加速度的方向，加速度向上时超重，加速度向下时失重。课堂任务对超重和失重的理解仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。站在体重计上向下蹲
4、，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，体重计的示数保持某一值不变，这是为什么？活动1：如图所示，体重计的示数称为视重，试用牛顿第二定律分析视重为什么会这样变化？提示：体重计的示数反映了人对体重计的压力，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支持力FN大小相等，方向相反。人在下蹲时受到重力G和体重计的支持力FN，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。以向下为正方向，由牛顿第二定律对这三个过程分别列式：mgFN1ma1，mgFN2ma2，mgFN30，解得FN1m(ga1)mg，FN3mg。活动2：视重小于人的重力叫
5、失重，视重大于人的重力叫超重。试分析人在体重计上站起过程中的超重和失重情况。提示：人站起的过程中，先加速后减速。以向上为正方向，由牛顿第二定律，有FN1mgma1，FN2mgma2，解得FN1m(ga1)mg，FN2m(ga2)mg，即人开始超重，后来失重。活动3：站在电梯里的体重计上，感受电梯启动、运行和制动过程中的超重和失重现象并总结。如果电梯自由下落，人会有什么感觉？提示：电梯匀速运行时，人既不超重也不失重；电梯向上加速启动时人超重，电梯向上减速制动时人失重；电梯向下加速启动时人失重，电梯向下减速制动时人超重。如果电梯自由下落，人只受重力作用，不受电梯的支持力，体重计示数为0，人将感觉不
6、到重力。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1超重、失重现象的分析2对超重和失重的理解(1)超重与失重现象仅仅是一种表象，无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。(2)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。(3)加速度的大小决定了超重或失重的程度。视重相对重力的改变量为ma，a为物体竖直方向的加速度。(4)完全失重是失重现象的极限。完全失重时，与重力有关的一切现象都将消失。(5)若物体不在竖直方向运动，而加速度在竖直方向有分量，即ay0，则当ay竖直向上时物体处于超重状态，当ay竖直向下时物体处于失重状态。例质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升
7、降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？人处于什么状态？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升；(3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。(1)如何求体重计的读数？提示：体重计的读数实质是人对体重计的压力大小，求出体重计对人的支持力，根据牛顿第三定律即可得出体重计的读数。(2)如何求出体重计对人的支持力？提示：根据牛顿第二定律，结合加速度的方向列式Fmgma或mgFma，即可求出F。规范解答人站在升降机中的体重计上，受力情况如图所示。(1)当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得F合FNG0，所以人受到的支持力FNGmg600 N，根据牛顿第三定
8、律得人对体重计的压力大小为600 N，即体重计的读数为600 N，人处于平衡状态。(2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得FNGma，FNmaGm(ga)780 N，由牛顿第三定律得，此时体重计的读数为780 N，大于人的重力，人处于超重状态。(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得GFNma，FNGmam(ga)360 N，由牛顿第三定律得，此时体重计的读数为360 N，小于人的重力，人处于失重状态。完美答案(1)600 N平衡状态(2)780 N超重状态(3)360 N失重状态超重和失重问题的解题步骤(1)确定研究对象，并对其进行受力分析，画
9、出受力示意图；(2)分析物体的运动状态，确定加速度的方向，并在受力示意图旁边标出；(3)选取加速度的方向为正方向，根据牛顿第二定律列方程；(4)解方程，得到物体所受悬挂物的拉力或支持面的支持力；(5)由牛顿第三定律，判定物体对悬挂物的拉力或对支持面的压力与物体重力的关系，从而判定物体处于超重还是失重状态。图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作时的示意图，中间的“”表示人的重心，图乙是根据传感器采集到的数据画出的力时间图线，两图中ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出，取重力加速度g10 m/s2。根据图像分析可知()A人的重力为1500 NBc点位置人处于超重状态 Ce点位置人处于失重状态 D人在d点位置的加速度小于在f点的加速度答案B解析开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500 N，根据牛顿第三定律和平衡条件可知，人的重力也是500 N，A错误；由图乙可知，人处于c点时对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，B正确；人处于e点时对传感器的压力大于其重力，处于超重状态，C错误；人在d点时的加速度大小为a1 m/s220 m/s2，人在f点时的加速度大小为a2 m/s210 m/s2，a1a2，则人在d点位置的加速度大于在f点的加速度，D错误。