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4.6 超重和失重
第四章 运动和力的关系
人教版（2019）必修 第一册
学习目标
1.认识超重、失重现象
2.探究超重、失重的条件，并应用牛顿运动定律分析超重和失重发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质。
3.了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象。
站在体重计上向下蹲，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，保持某一数值不变。这是为什么呢？
导入新课
方法一：天平测质量，再利用G=mg计算
方法二：利用力的平衡条件：将物体悬挂（或放置）在测力计上，使物体静止。这时测力计对物体的拉力（或支持力）与重力大小相等。
如何测量重力？需要注意什么？
一、重力的测量
思考
利用方法二测量物体重力时，须保持静止状态，如果不是静止会怎样？
思考
F2 视重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力
G 实重：物体实际的重力
弹簧秤（台秤）的示数：表示的是物体对弹簧秤的拉力大小（物体对台秤压力大小）
G
F1
F2
F2
F1
G
用一个弹簧称挂一个钩码，观察弹簧称示数的变化：
二、超重和失重
小实验
⑴钩码静止
⑵钩码向上加速运动
⑶钩码向下加速运动
实例研究：地面上的体重计上：人下蹲运动
人站在体重计上向下蹲过程中，体重计示数也发生变化，为什么会变化呢？
思考
选取人为研究对象，设竖直向下方向为坐标轴正方向。
加速度向下
由牛顿第二定律，得：
a
v
FN
mg
1.失重现象
⑵条件：
⑴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，叫作失重现象。
下蹲开始的加速阶段，受力和加速度如图：
下蹲过程的减速阶段，受力和加速度如图
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，叫作超重现象。
加速度向上
由牛顿第二定律，得：
a
v
FN
mg
⑵条件：
⑴定义：
2.超重现象
F=mg+ma
F>mg
a
mg
F
超重，a向上
a
mg
F
失重，a向下
F=mg-ma
F小结
实验：失重和超重现象
人站在力传感器上完成下蹲动作，观察计算机采集的图线。
图中呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况，请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况
若电梯向上加速或者减速运动，会不会出现超重或者失重现象呢？
解 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。
例1：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。
同理，如果电梯(加速下降或减速上升)，FN < G ，人对电梯的压力将小于人的重力，出现失重现象。
假设支持力为FN，由牛顿第二定律：
所以压力大小FN′ = 0
得： FN = 0
如果人在加速下降的过程中加速度a=g，对电梯的压力为多少呢？
a
v
.
FN
mg
⑴定义：
⑵条件：
总结：完全失重状态
具有竖直向下大小为g加速度。
物体对支持物(或悬挂物)作用力为0的现象，叫作完全失重状态。
小实验：
侧面有一个洞的水瓶里面装满水，让水瓶做自由落体运动，水会不会从洞中射出来？为什么？
在太空完全失重的环境中，下列仪器能否继续使用？
在完全失重的环境中，所有原理中用到重力的仪器都不能使用！弹簧测力计不能测重力，但是能测其它力。
本质：物体具有竖直向上、向下的的加速度
深入理解：超重和失重的本质
物体是处于超重还是失重，跟物体的加速度有关， 跟速度无关；
物体受到的重力大小和方向是不变的。
课堂评价
D
B
3.如图甲所示，老师用力传感器提着重物在竖直方向上做了一个超、失重实验，并截取了电脑显示器上所显示F－t图像的其中一段，如图乙所示，则(　　)
A.t0阶段重物一定处于静止状态
B.t1到t2阶段重物先向上加速后向下减速
C.t2阶段重物处于超重状态
D.t3阶段重物处于静止状态或匀速直线运动状态
D
解析：
t0阶段和t3阶段，拉力等于重力，重物可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态，A错误，D正确；
t1阶段拉力大于重力，重物处于超重状态，加速度一定向上，重物向上做加速运动或向下做减速运动，t2阶段拉力小于重力，加速度向下，向下加速或向上减速，B错误；
t2阶段拉力小于重力，重物处于失重状态，C错误．
FN>mg
超重
失重
完全失重
FN加速度方向向上
FN＝0
加速度方向向下
加速度等于重力加速度
课堂小结

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