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第四章 运动和力的关系
第六节 超重和失重
重力怎样测量？
N
N’
例1:弹簧秤竖直悬挂、台秤水平放置都处于静止状态。证明弹簧秤和台秤的读数等于物体重力的大小。
证明：
由力的平衡条件
F=G
以物体为研究对象,受力如左图
弹簧的读数就是重物对弹簧拉力F'的大小
由牛顿第三定律
F=F'
∴弹簧的读数就是重力的大小。
F'
F
G
G
G=N
N=N'
G=N'
F’
F
mg
N
N’
mg
例2：弹簧秤竖直悬挂、台秤水平放置都向上加速运动。求弹簧秤和台秤的读数。
a
a
证明：
由牛顿第二定律
F-mg=ma
弹簧的读数就是重物对弹簧拉力F`的大小
由牛顿第三定律
F=F`
∴弹簧的读数为m(g+a)。
以物体为研究对象,受力如左图
F=m(g+a)
N-mg=ma
N=N`
N`=m(g+a)
N=m(g+a)
F’
F
mg
N
N’
mg
例3：弹簧秤竖直悬挂、台秤水平放置都向下加速运动。求弹簧秤和台秤的读数大小。
a
a
证明：
由牛顿第二定律
mg-F=ma
弹簧的读数就是重物对弹簧拉力F`的大小
由牛顿第三定律
F=F`
∴弹簧的读数为m(g-a) 。
以物体为研究对象,受力如左图
F=m(g-a)
mg-N=ma
N=N`
N`=m(g-a)
N=m(g-a)
视重和实重
视重
实重
F
F’
F’
F
G
弹簧测力计的示数，表示的是物体对弹簧测力计的拉力大小。台秤的示数，表示的是物体对台秤的压力大小。→视重（示重）
mg
F
F
F
F
mg
视重和实重
视重(示重）：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数视为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
物体处于平衡状态时，对支持面的压力或对悬挂物的拉力等于物体本身的重力，即视重等于实重。
视重大于实重的现象，称为超重；
视重小于实重的现象，称为失重。
1.超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象。
2.失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象。
3.完全失重：失重时，如果a=g，重物对竖直悬线的拉力T=m(g-a)=0；对支持面的压力N=m(g-a)=0。即此时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，这种状态是完全失重状态！
超重和失重
理解1：为什么会有超重和失重现象？
视重F与重力的关系 合外力的方向 加速度的方向 运动情况 受力图
平 衡
超 重
失 重
完全失重
F=mg
F>mg
F=0
FF合=0
向 上
向 下
向 下
a=0
向 上
向 下
向 下
静止或匀速直线运动
向上加速或向下减速
向下加速或向上减速
抛体或正常运行的卫星
结论：
发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，其取决于物体加速度的方向。
（1）当物体有向上的加速度时（包括加速上升或减速下降），产生超重现象。即只要有向上的加速度就处于超重状态。
（2）当物体有向下的加速度时（包括加速下降或减速上升），产生失重现象。即只要有向下的加速度就处于失重状态。
理解2：出现超重与失重时，物体所受的重力变了吗？
超 重——视重大于实重，称为超重。
失 重——视重小于实重，称为失重。
完全失重——视重等于零，称为完全失重。
实 质：发生超重、失重现象时，是视重与物体本身的
重量不相等，其实物体的重量并没发生改变。
理解3：下列仪器在完全失重状态下还能用吗？
在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。
弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小。
太空中的失重环境
人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失重状态,物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……
空间站中的宇航员
超重对宇航员的影响
宇航员在飞船起飞和返回地面时，处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的9倍，超重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到3倍重力时既感到呼吸困难；超重达到4倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力。
宇航员平躺姿势
A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水
B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水
C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水
D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水
1.如图所示，一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则 （ ）
D
学以致用
2.关于超重和失重，下列说法中正确的是：（ ）
A.超重就是物体受的重力增加了；
B.失重就是物体受的重力减少了；
C.完全失重就是物体一点重力都不受了；
D.不论超重、失重还是完全失重，物体所受重力是不变的。
　D　
3.某人站在一台秤上，当他猛地下蹲到停止的过程中，台秤的读数将　（　　）
A.先变大后变小，最后等于人的重力；
B.先变小后变大，最后等于人的重力；
C.一直增大；　　　　
D.一直减小．
B
4.电梯内有一物体,质量为m,用细线在电梯的天花板 ,当电梯以1/3g的加速度竖直加速下降时,细线对物体的拉力为（ ）
A.2/3mg B.1/3mg C.4/3mg D. mg
A
5.分析下列情况中，物体A的受力情况：（不计阻力）
A
(自由下落过程中)
B
A
(竖直向上抛出后)
B
A
(水平抛出后)
B
只受重力
6.某钢绳所能承受的最大拉力是Ｆ=4.0×104N,如果用这条钢绳使m=3.5×103Kg的货物匀加速上升, 最大加速度a为多少？(g取10m/s2)
解：以货物为研究对象，受力如图所示。
G
F
a
由牛顿第二定律得：F－G=ma
最大加速度a=（F－G）/m
=（4.0×104－3.5×103×10)/（3.5×103)
≈1.4m/s2
取竖直向上为正方向。
7.某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起８０ kg的物体。求：
（１）此电梯的加速度多大？
（２）若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？（取g=10 m/s2）
【解析】不管在地面上，还是在变速运动的电梯里，人的最大举力是一定的，这是该题的隐含条件。
解：(１）设人的最大举力为Ｆ，由题意可得:
Ｆ=m1g=60 kg×10 m/s2＝600Ｎ
选被举物体为研究对象，它受到重力m2g和举力Ｆ的作用
在电梯以加速度a下降时，根据牛顿第二定律有:
m2g－Ｆ＝m2a
解得:a=g－Ｆ/m2＝10m／s2-600/80m/s2＝2.5 m/s2。
（２）当电梯以加速度a上升时，设人在电梯中能举起物体的最大质量为m3，根据牛顿第二定律有
Ｆ－m3g=m3a
解得m3=F/(g+a)=600/(10+2.5) kg=48 kg。
人、物体和升降机有相同的加速度
8.一个质量是50kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部竖直悬挂了一个弹簧测力计，测力计下挂着一个质量是5kg的物体，当升降机向上运动时，人看到测力计的示数为40N，取g=10m/s2，求此人对升降机地板的压力是多大？
解：物体的重量G1=50N，测力计示数F1=40N根据牛顿第三定律，人对地板的压力
v

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