1、6.超重和失重 视重与重力的区别 1视重的理解:视重(重量)是指物体对地面或者水平接触面的压力,也指弹簧测力计或者台秤的示数。如果一个人站在秤上,他给秤一个作用力,秤也给他一个作用力。这两个力在任何情况下都是相等的;但支持力与重力只有在平衡状态下才相等,当在竖直方向上加速或者减速的情况下,根据牛顿第二定律可知,支持力与重力不再相等,也就出现了示数与重力不相等的情况,示数大于重力称作超重,示数小于重力称作失重,示数等于零,叫作完全失重。一定要记住,重力的大小与运动状态无关,即是不变的。2超重、失重现象的原因:特征状态加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a=0F=mg静止或匀速直线运动超
2、重向上F=m(g+a)mg向上加速或向下减速失重向下F=m(g-a)mg向下加速或向上减速完全失重a=gF=0自由落体运动、抛体运动【典例】(多选)如图所示是我国首次立式风洞跳伞实验,风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”。此过程中()A地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等 B人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力 C人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小 D人被向上“托起”时处于超重状态 视重与实重的关系(1)超重时:F视mgma上,视重等于实重加上ma上,视重比实重“超出”了ma上。(2)失重时:F视mgma下,视重等于实重减去ma下,视重比实重“失去”了ma下
3、。答案:A、D地球对人的吸引力和人对地球的吸引力是一对相互作用力,等大反向,A 正确;相互作用力是两个物体间的相互作用,而人受到的重力和人受到气流的力涉及人、地球、气流三个物体,不是一对相互作用力,B 错误;由于风洞喷出竖直向上的气流将实验者加速向上“托起”,在竖直方向上合力不为零,所以人受到的重力大小不等于气流对人的作用力大小,C 错误;人被向上“托起”时加速度向上,处于超重状态,D 正确。对超重、失重的判断与应用 1对超重、失重的判断 物体具有向上的加速度,便处于超重状态;具有向下的加速度(ag),便处于失重状态,与速度的大小和方向无关。常见的有以下几种情况:(1)竖直方向运动的电梯内;(
4、2)升降机(龙门吊);(3)所有在空中只受重力的运动过程均处于完全失重状态。2超重与失重的应用 从重力的作用效果(向下的压力效果)来看,超重相当于重力变大,例如,火箭加速起飞的时候,舱内宇航员的重力增大;失重相当于重力减小,例如,空间站的宇航员处于完全失重状态,相当于不受重力或者微重力状态。有些情况下,可以采用这种方法快速解题。例如加速上升时,可认为重力增大为mgma,根据共点力平衡的知识可求出所对应的物理量。“探空梭”是20世纪末新开发的将机械、液压、计算机控制融为一体的高科技游乐设备,有人称它为直立式的“过山车”。国际游乐界称之为21世纪挑战人类极限的登峰造极的游乐设备。乘客乘上设备后,座
5、舱以压缩空气为动力气压,沿着垂直的轨道,以每秒20余米的速度弹射到四十余米的高空,随即又以自由落体向下跌落,然后再次向上弹射,如此循环两次后,靠压缩空气的有序释放,座舱缓缓下降,直至站台。这是一种极为刺激,而又非常安全的游乐设备。超重、失重的本质:(1)超重与失重现象仅仅是一种表象,所谓超重与失重,只是拉力(或支持力)的增大或减小,是“视重”的改变。(2)只要物体的加速度方向是向上的,物体就处于超重状态,物体的运动方向可能向上也可能向下,同理,物体处于失重状态时,物体的加速度向下,物体既可以做向下的加速运动,也可以做向上的减速运动。(3)无论是超重还是失重,物体所受的重力都没有变化。试从加速度的角度、运动的角度,受力的角度分析乘客何时超重、何时失重?提示:超重时:支持力大于重力,加速度向上,向上加速或向下减速;失重时:支持力小于重力,加速度向下,向上减速或向下加速。