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4.6 超重和失重
第四章 运动和力的关系
1
实验认识超重和失重现象
核心素养
2
观察并感受失重和超重现象
3
经历探究产生超重和失重现象的过程，理解物理规律在生活实际中的应用
4
培养学生科学探究能力，激发成就感
1
发生超重、失重现象的条件及其本质
2
判断超重和失重现象
教学重、难点
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？
3
方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G ＝ mg。
方法二：利用力的平衡条件（二力平衡）对重力进行测量。将待测物体悬挂（或放置）在测力计上，使它处于静止状态。
一、重力的测量
4
思考1：平常我们怎么测量一个物体的重力呢？
台秤的示数=物体（人）对称的压力
物体（人）对台称的压力=台称对物体（人）的支持力
视重
对物体或者人进行受力分析

牛三
静止

实重
一、重力的测量
6
1．实重：物体实际所受的重力。物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化。
2．视重：用弹簧秤或台秤来测量物体的重力时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力的大小，此时等于弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重。
注：当物体与弹簧秤保持静止或者匀速运动时，视重等于实重．当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于实重。
思考2：在方法2中，为什么要使物体处于静止状态？如果不静止还能测量出重力吗？接下来我们一起举例探究一下。
二、超重和失重
a
F
3. 超重
mg
F
mg
a
设重物的质量为m，弹簧秤和重物有向上的加速度a时，重物受力如图：
(1) 定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。（即：视重>实重）
(2) 产生条件：物体具有向上的加速度，与物体的速度的大小和方向均无关。
(3) 运动状态：加速上升 或 减速下降
设重物的质量为m，弹簧秤和重物有向下的加速度a时，重物受力如图：
(1) 定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。（即：视重<实重）
(2) 产生条件：物体具有向下的加速度，与物体的速度的大小和方向均无关。
(3) 运动状态：加速下降或减速上升
a
F
mg
F
mg
a
4. 失重
关于电梯的超重失重现象研究
（3）向上减速：
关于电梯的超重失重现象研究
（1）向上加速：
（a向上）
向下减速
（2）向上匀速：
（a=0）
向下匀速
（a向下）
向下加速




超重
平衡
失重
mg
FN
mg
mg
FN
点击此处添加章节的描述内容，言简意赅，20号字。
F合 = mg - F = ma 所以： F = mg - mg = 0
当物体以加速度 a = g 加速下降或减速上升时：
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（视重）为零的现象。
5. 完全失重
如：自由落体运动和竖直上抛运动
此时重力为零吗？
丁
丙
乙
甲
NN>G 超重
NN>G 超重
m
v
a
G
N
m
v
a
G
N
m
a
v
G
N
m
v
a
G
N
向上减速运动
向上加速运动
向下加速运动
向下减速运动
如图所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重现象，哪几种发生失重现象？
受力图
运动情况
视重(F)与
重力关系
加速度
　 特征
状态　　
自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星
F＝0
a＝g
完全失重
向下加速，向上减速
F＝m(g－a) 向下
失重
向上加速，向下减速
F＝m(g＋a) >mg
向上
超重
静止或匀速直线运动
F＝mg
a＝0
平衡
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思考与讨论
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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
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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。
视重
实重
下蹲过程：
加速下降
减速下降
静止
二、超重和失重
人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？
视重
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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，根据牛顿第二定律，
即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的重力。
二、超重和失重
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人减速向下运动的过程中，加速度方向与运动方向相反，有
体重计的示数（视重）大于人受到的重力。
二、超重和失重
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利用手机物理工坊软件，记录下蹲、站起过程中的加速度，加速度会怎么变化呢？
下蹲：先加速后减速，a的方向先竖直向下，再竖直向上
失
超
超
失
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试分析当瓶子自由下落时，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，水对容器底部无压力，故水不会喷出。
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生活中的失重和超重现象
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例题
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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
解：设竖直向上方向为坐标轴正方向
根据牛顿第二定律，有
即
根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 F N ′为
人对电梯的压力大小为 603 N，方向竖直向下
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失重
超重
a向下
向下
加速
v ↓
a ↓
向上
减速
v ↑
a ↓
a向上
向上
加速
v ↑
a ↑
向下
减速
v ↓
a ↑
小结
完全失重

a向下，a=g
1．判断正误。
(1)用弹簧测力计测量重力时，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力大小。 ( )
(2)人站在电梯中的体重计上，当电梯匀速上升时，其视重等于重力。 ( )
(3)物体重力大小G＝mg是根据牛顿第二定律确定的。 ( )
(4)人站在体重计上静止不动时，视重等于重力。( )
(5)物体处于超重状态时重力增大了。( )
(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。( )
×
×
√
√
√
√
课堂训练
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2．如图，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中所处的状态分别为(　　)
A．失重、失重　　　　　 B．超重、超重
C．失重、超重 D．超重、失重
A
课堂训练
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3．“蹦极”是一项体育运动。某人(视为质点)身系弹性绳自高空P点自由下落，如图所示。图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中(　　)
A．在ab段，人处于失重状态
B．在a点，人的速度最大
C．在bc段，人处于失重状态
D．在c点，人的速度为零，加速度也为零
A
课堂训练
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4．(多选)某地一观光塔总高度达600m，游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图所示.则下列说法正确的是（　　）
A．t=4.5 s时，电梯处于超重状态
B．5～55 s时间内，绳索拉力最小
C．t=59.5 s时，电梯处于超重状态
D．t=60 s时，电梯速度恰好为0
AD
课堂训练
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5.(多选)如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧秤，秤下端挂了一个重物，电梯做匀速运动时，弹簧秤的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧秤的示数变为6 N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
课堂训练
A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为4 m/s2
B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为4 m/s2
C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为4 m/s2
D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为4 m/s2
BC

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