1、第4节超重与失重学习目标1.物理观念知道什么是超重和失重2.科学思维与科学方法知道产生超重和失重的条件3.科学思维与科学方法会分析、解决超重和失重问题一、超重现象1超重现象：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象2产生条件：物体具有竖直向上的加速度，与物体的速度大小和方向无关3运动类型：超重物体做向上的加速运动或向下的减速运动二、失重现象1定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象2产生条件：物体具有竖直向下的加速度3运动类型：失重物体做向上的减速运动或向下的加速运动4完全失重(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态(2)产生
2、条件：物体竖直向下的加速度等于重力加速度(3)所有的抛体运动，在不计阻力的情况下，都处于完全失重状态1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)物体处于超重状态时，一定向上运动()(2)物体处于超重状态时，可能向下运动()(3)竖直向上抛出的物体，在上升过程中处于超重状态()(4)只要物体向下运动，就会引起失重现象()(5)物体在完全失重的条件下，对支持它的支撑面压力为零()(6)物体完全失重时，不受重力作用()2下列说法中正确的是()A只有正在向上运动的物体，才有可能处于超重状态B超重就是物体所受的重力增大C物体处于超重状态时，地球对它的引力变大D超重时物体所受的重力不变D只要物体加速度方
3、向向上，物体就处于超重状态，物体也可能向下做减速运动，故A错误；超重时物体的重力不变，地球对物体的吸引力也不变，故B、C错误，D正确3.如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是()A在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力A以A、B作为整体，上升过程只受重力作用，所以系统的加速度为g，方向竖直向下，故系统处于完全失重状态，A、B之间无弹力作用，B错误；下降过程，A、B仍是处于完全失重状态，A、B之间也无弹力作用，A正确，C
4、、D错误超重现象1.实重与视重(1)实重：物体实际所受重力物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化(2)视重：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫作物体的视重当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时，视重等于实重；当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于实重2超重现象(1)超重现象：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象(2)产生超重的原因：当物体具有竖直向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得：Fmgma.所以Fm(ga)mg.由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)Fmg.(3)超重的动力学
5、特点：超重加速度方向向上(或有向上的分量)【例1】一个站在升降机上的人，用弹簧测力计提着一个质量为1 kg的鱼，弹簧测力计的读数为12 N，该人的体重为750 N，则他对升降机地板的压力为(g取10 m/s2)()A750 NB762 NC900 ND912 N思路点拨：升降机、人、鱼的加速度相同，由鱼可分析得到人的运动情况另外，人对地板的压力须考虑他手中所提的鱼D1 kg的鱼的重力为10 N，而弹簧测力计的拉力为12 N，可知鱼所受的合力F鱼(1210) N2 N，由牛顿第二定律可知此时鱼的加速度为2 m/s2，方向向上，这也表明升降机及升降机中的人也正在做加速度向上的运动，将人和鱼看作一个
6、整体，可得N(Mm)g(Mm)a，N为地板对人向上的作用力，而人对地板的反作用力与N相等，方向向下，计算可得N912 N，故选D.理解超重现象的两点技巧(1)物体处于超重状态时，实重(即所受重力)并不变，只是视重变了，视重比实重增加了ma.(2)决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度，与速度无关，即物体可以向上加速运动，也可以向下减速运动1.如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明()A电梯一定是在上升B电梯一定是在下降C电梯的加速度方向一定是向下D乘客一定处在超重状态D电梯静止时，弹簧的拉力
7、和小铁球的重力相等现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力增大，小铁球受到的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，故选D.2.质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升解析：以人为研究对象受力分析如图所示：(1)匀速上升时a0，所以Nmg0则Nmg600 N.据牛顿第三定律知体重计的读数为NN600 N.(2)匀加速上升时，a向上，取向上为正方向，所以Nmgma则Nm(ga)60(104) N840 N据牛
8、顿第三定律知：体重计的读数为NN840 N.答案：(1)600 N(2)840 N失重现象1.对失重现象的理解(1)从力的角度看：失重时物体受到的竖直悬绳(或测力计)的拉力或水平支撑面(或台秤)的支持力小于重力，好像重力变小了，正是由于这样，把这种现象定义为“失重”(2)从加速度的角度看：根据牛顿第二定律，处于失重状态的物体的加速度方向向下(ag，如图所示)，这是物体失重的条件，也是判断物体失重与否的依据2.对完全失重的理解物体处于完全失重状态(ag)时，重力全部产生加速度，不再产生压力(如图所示)，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生
9、压强等【例2】质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数分别为多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以3 m/s2的加速度匀加速下降思路点拨：体重计读数对应人对其压力大小可用转换对象法对人受力分析解析：以人为研究对象进行受力分析，人受重力和支持力作用(1)升降机匀速上升时，加速度a10，所以有N1mg0即N1mg600 N由牛顿第三定律知，体重计的读数为600 N.(2)升降机匀加速下降时，加速度向下，人处于失重状态，取向下为正方向，则有mgN2ma2所以N2m(ga2)60(103) N420 N由牛顿第三定律知，体重
10、计的读数为420 N.答案：(1)600 N(2)420 N超重、失重问题的处理方法(1)用牛顿第二定律列方程分析以加速度的方向为正方向列牛顿第二定律方程，求出结果后，注意运用牛顿第三定律变换成所求的结论，也要注意区分加速度的方向和速度方向(2)处理连接体问题时，如测力计、台秤示数的变化问题，对于其中一个物体(或物体中的一部分)所处的运动状态的变化，而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断问题，可以根据系统的重心发生的超重、失重现象进行分析判断3. (多选)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落落到一定位置时，
11、制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下下列说法正确的是()A座舱自由下落的过程中人处于超重状态B座舱自由下落的过程中人处于失重状态C座舱减速下落的过程中人处于超重状态D座舱下落的整个过程中人处于失重状态BC在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故选项A错误，B正确；在减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力，做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故选项C正确，D错误4.一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为mA5 kg的物体A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40 N，
12、如图所示，g取10 m/s2，求此时人对地板的压力解析：依题意可知，弹簧测力计读数为40 N，而物体A的重力GmAg50 N，显然弹簧测力计的读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体A处于失重状态由于人和A以及升降机三者具有相同的加速度，因此人也处于失重状态以A为研究对象，受力分析如图甲所示由牛顿第二定律得mAgTmAa甲乙所以a m/s22 m/s2，方向向下人的受力如图乙所示由牛顿第二定律得MgNMa，所以NMgMa400 N由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400 N，方向向下答案：400 N，方向向下1物理观念超重现象、失重现象2科学思维超重、失重的判断1下列关于超重与失重的判断，正
13、确的是()A物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B物体向下运动时，必处于失重状态C做竖直上抛运动的物体，处于超重状态D物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态D判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向上的加速度若物体的加速度向下，则处于失重状态若物体的加速度向上，则处于超重状态A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重现象D项物体的加速度斜向下，有竖直向下的分量，故处于失重状态C项中ag，且加速度方向向下，故处于完全失重状态2下列说法正确的是()A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起杠铃后
14、不动的那段时间内处于超重状态D游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B运动员是否超重或失重取决于加速度方向，A、C、D三个选项中，运动员均处于平衡状态，不超重也不失重，只有B正确3如图甲所示，在一升降机内，一物块放在一台秤上，当升降机静止时，台秤的示数为F2，从启动升降机开始计时，台秤的示数随时间的变化图线如图乙所示，若取向上为正方向，则升降机运动的vt图象可能是()甲乙ABCDB在0t1时间内，台秤的示数小于重力，故处于失重状态，加速度向下，则升降机可能向下加速或者向上减速，选项A、D错误；在t1t2时间内，台秤的示数等于重力，则升降机匀速运动或者静止；在t2t4时间内台秤的示数大于重力，则升降机加速上升或减速下降，根据图象可知，选项B正确，C错误4某人在地面上最多能举起60 kg的重物，当此人站在以5 m/s2的加速度加速上升的升降机中，最多能举起多大质量的物体(g取10 m/s2)解析：当人在地面上举起重物时，对重物分析，由牛顿第二定律得Fmg0在升降机内举起重物时，由于升降机具有竖直向上的加速度，故重物也具有相同的竖直向上的加速度，而人对外提供的最大力是不变的，对重物由牛顿第二定律得Fmgma联立解得m40 kg所以，在加速上升的升降机内，人能举起的重物的最大质量为40 kg.答案：40 kg
