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(共29张PPT)
超重 失重
授课教师：
1.了解测量重力的两种方法，知道什么是视重。
2.知道什么是超重和失重现象，会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题。（重点）
学习目标及重点
课堂引入
重力的测量
方法一：
1.先测物体自由落体时的重力加速度g
2.再用天平测物体的质量m
3.由牛顿第二定律求重力
G=mg
课堂引入
重力的测量
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。
课堂引入
视重:体重计、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：视重=物体受到的支持力
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。
什么情况下视重与实重不相等呢？
G
FN
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，数值不变。是人的质量发生了变化，还是重力变了呢？
超重、失重现象
如图，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，下蹲时分为几个运动阶段？人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速至少两个阶段。
G
FN
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
mg － FN = ma
FN = m（g－a）< mg
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。
加速向下
即为失重
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。
举例：
失重
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。
可以举更多生活中的例子吗？
完全失重
自由落体运动的物体
减速向下
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。
mg － FN =－ ma
FN = m（g + a）> mg
即为超重
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。
举例：
超重
超重、失重本质
1. 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.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即“实重”并没有变化。
小组讨论
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
以下情况那种物体处于超重？那种处于失重呢？
小组讨论
问题一：人在蹦极时处于超重状态还是失重状态？
第一阶段：绳子没有伸直的过程，人只受重力，加速度等于重力加速度，处于完全失重状态
第二阶段：从绳子伸直开始，到绳子拉力增大到人的重力大小的过程中，拉力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态
第三阶段：绳子拉力大小从重力大小，直到人下降到最低点的过程中，拉力大于重力，加速度方向向上，处于超重状态
小组讨论
问题2：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。
小组讨论
0
应用3：在航天飞机中或者太空中，能否测量质量和重力？
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
注意：在太空中仍能测量拉力或压力的大小.
关于超重和失重，下列说法正确的是(　　)
A.超重现象只会发生在物体竖直向上运动的过程中，超重就是物体所受的重力增加了
B.失重现象只会发生在物体竖直向下运动的过程中，失重就是物体所受的重力减小了
C.完全失重就是物体所受的重力全部消失了
D.不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的
典例例题1
D
D
某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为：运动员离开悬崖后先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞，匀减速下降，达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是(　　)
A.在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用
B.在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态
C.在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态
D.在匀速下降阶段，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力
典例例题2
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律
C
典例例题3
(多选)如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　）
A．火箭加速上升时，宇航员处于超重状态
B．飞船加速下落时，宇航员处于失重状态
C．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力小于其重力
D．火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于其所受支持力
AB
典例例题4
典例例题5
C
用力传感器研究橡皮绳中拉力F的大小随时间t的变化。如图(a)所示，用橡皮绳的一端系住可视为质点的小球，另一端系在力传感器末端。现将小球从传感器末端静止释放，采集到的信息如图(b)所示，以下时间段内小球向上运动且处于超重状态的是(　　)
解析　根据题图(b)，在t2～t4时间内，橡皮绳的拉力大于重力，小球处于超重状态，且在t2～t3时间内向下运动，在t3～t4时间内向上运动，故C正确。
A.t1～t2 B.t2～t3
C.t3～t4 D.t4～t5
解决超重和失重问题的一般思路：
超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：
(1)判断加速度方向或超、失重状态。
(2)根据受力情况表示合力
(4)利用牛顿第二定律求解。
失重超重、失重的计算
升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体(g＝10 m/s2)，求：
(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小；
(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力。
典例例题6
解析　(1)当升降机匀速上升时，由平衡条件知：FN＝mg＝200 N
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为200 N。
(2)当升降机以1 m/s2的加速度上升时，加速度方向向上，处于超重状态，
根据牛顿第二定律有：FN－mg＝ma1 解得：FN＝220 N
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为220 N。
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，
加速度方向向下，物体处于失重状态
根据牛顿第二定律有：mg－FN＝ma2 解得：FN＝100 N
根据牛顿第三定律，物体对台秤的压力大小为100 N。
(4)当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，对台秤的压力为0。
某人在地面上最多能举起60 kg的重物，要使此人在升降机中最多能举起100 kg的重物，已知重力加速度g取10 m/s2，则下列说法可能正确的是(　　)
A.升降机正加速上升，加速度大小为4 m/s2
B.升降机正加速下降，加速度大小为4 m/s2
C.升降机正减速下降，加速度大小为4 m/s2
D.升降机正减速上升，加速度大小为6 m/s2
解析　某人在地面上最多能举起60 kg的物体，则知此人的最大举力为F＝mg＝60×10 N＝600 N。在升降机中，对重物根据牛顿第二定律有m′g－F＝m′a，解得a＝4 m/s2，方向竖直向下，故升降机应减速上升或加速下降，加速度大小为4 m/s2，B正确。
典例例题7
B
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球，电梯中有质量为50 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三。已知重力加速度g取10 m/s2，由此可判断 （　　）
A．电梯可能加速下降，加速度大小为5 m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2.5 m/s2
C．乘客处于超重状态 D．乘客对电梯地板的压力为500N
典例例题8
B
02
失重
视重 > 实重，加速度a向上，FN-G=F合
超重
01
课堂总结
视重 ＜ 实重，加速度a向下，G-FN=F合
03
完全失重
视重 =0，加速度a=g，G=F合
04
超、失重计算
利用牛顿第二定律分析、计算
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