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(共26张PPT)
第四章 运动和力的关系
第6节 超重和失重
一、重力的测量
1.先测物体的重力加速度g
2.用天平测物体的质量
3.由牛顿第二定律求重力
测量方法一：
G=mg
一、重力的测量
测量方法二：
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，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
这是测量重力最常用的方法。
人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？
一、重力的测量
问题与思考：
C
G
F1
视重:测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。
依据：牛顿第三定律
实重:物体实际的重力大小。
结论:静止或匀速状态下，视重=实重。
二、超重和失重
什么情况下视重与视重不相等呢？
如图所示 ，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和 体重计对人的支持力 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。
二、超重和失重
设竖直向下方向为坐标轴正方向。
人加速向下运动的过程中(如图)，根据牛顿第二定律，有
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。
二、超重和失重
mg － FN = ma
FN = m（g－a）< mg
失重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。
特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。
二、超重和失重
举例：
人减速向下运动的过程中
加速度方向与运动方向相反，有
此时，体重计的示数（视重）大于人受到的（实重）重力。
二、超重和失重
mg － FN =－ ma
FN = m（g + a）> mg
超重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。
特征：物体加速度向上，
视重变大，实重不变。
二、超重和失重
举例：
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。
超重与失重的本质：
2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。
二、超重和失重
a方向向上
——超重
加速上升
减速下降
a方向向下
——失重
加速下降
减速上升
思考：以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？
二、超重和失重
类型 v方向 a方向 现象
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
向上
向上
向下
向下
向上
向下
向下
向上
超重
失重
超重
失重
二、超重和失重
人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。
思考与讨论1：
二、超重和失重
人站在体重计上，既不下蹲也不站起，体重计的示数一定不变吗？
思考与讨论2：
二、超重和失重
在电梯里放一台体重计， 人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数的变化。
做一做：
例题：设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g 取 9.8 m/s2。
【分析 】人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力 FN，受力分析如图 4.6-6 所示。
三、教材例题
【解析】设竖直向上方向为坐标轴正方向。
根据牛顿第二定律，有
FN－mg＝ma
FN ＝m（g ＋ a）＝ 60×（9.8 ＋ 0.25）N ＝ 603 N
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 FN′为
FN ＝－ FN ＝－ 603 N
人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下。
三、教材例题
v
a
FN
mg
思考：当升降机以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？
由FN = m(g – a)得：FN =0
完全失重：当加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
四、完全失重
可以举一些生活中的例子吗？
应用1：装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。
四、完全失重
0
应用3：在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
弹簧测力计无法测量物体的重力
无法用天平测量物体的质量
四、完全失重
但仍能测量拉力或压力的大小.
课堂小结
重力
测量
超重
失重
完全失重
公式法：G＝mg
平衡条件：F＝mg
视重 > 实重
加速度a向上
视重 < 实重
加速度a向下
视重为零
条件：a=g
【典例1】2022年3月23日，在绕地球做匀速圆周运动的中国空间站内，航天员王亚平观察到北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”被抛出后近似做匀速直线运动，不计空气阻力。则刚抛出后（ ）
A．“冰墩墩”不受外力
B．“冰墩墩”的合外力为零
C．“冰墩墩”处于完全失重状态
D．该运动过程可以用来验证牛顿第一定
典例分析
【参考答案】C
【典例2】如图甲所示，质量为m=60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知（　　）
A．t=0.5 s时，他的加速度为3 m/s2
B．t=0.4 s时，他处于超重状态
C．t=1.5 s时，他处于超重状态
D．t=1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小是620 N
典例分析
【参考答案】B
【典例3】(多选)炎热的夏季，有一种网红水上娱乐项目“水上飞人”十分火爆，其原理是借助脚下的喷水装置产生向上的反冲动力，让人腾空而起或平衡或变速运动，下列说法正确的是（　　）
A．水对装置向上的反冲动力大于装置对水向下的压力
B．人悬空静止时，既不是超重现象，也不是失重现象
C．整体向上减速运动是超重现象
D．人悬空静止时，水的反冲动力等于人与装置的重力
典例分析
【参考答案】BD
【典例4】小明站在装有力传感器的台秤上，完成下蹲、起立动作。计算机采集到的力传感器示数随时间变化情况如图所示。下列判断正确的是（　）
A．a点对应时刻，小明向下的速度最大
B．a点对应时刻，小明向下的加速度最大
C．b点对应时刻，小明处于超重状态
D．图示时间内，小明完成了两次下蹲和两次起立
典例分析
【参考答案】A
【典例5】（2022·江苏·海安高级中学高一期中）“反向蹦极”如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N。打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备的总质量为70kg（可视为质点）。不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．在C点，人处于静止状态
B．在B点，人处于超重状态
C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为10m/s2
D．从A点到B点上升过程中，人的加速度不断减小
典例分析
【参考答案】D

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