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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）
主讲老师：
20XX.XX.XX
01
02
超重和失重
重力的测量
目录
思考与讨论
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？
第一部分 重力的测量
重力测量的方法一
操作方法：
(1)先测量物体做自由落体运动的加速度 g；
(2)再用天平测量物体的质量；
(3)利用牛顿第二定律可得：G ＝ mg
重力测量的方法二
操作方法：
利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。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。
第二部分 超重和失重
思考与讨论
(1)人在体重计上受到几个力的作用？
(2)如果人静止在体重计上，这几个力的大小关系是怎样的？
(3)人所受的支持力和人给体重计的压力大小什么关系？你的依据什么？
一、视重
1.视重：体重计的示数，反映的是人对体重计的压力大小。
mg
FN
2.实重：物体实际的重力大小。
依据：牛顿第三定律。
3.视重与实重相等的条件：静止或匀速直线运动。
思考与讨论
(1)人站在体重计上向下蹲的过程中，你认为人经历了几个过程或状态？
(2)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、静止体重计上的超重和失重
1.人向下加速下蹲过程
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)即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。
一、静止体重计上的超重和失重
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，叫作失重现象。
思考：物体处于失重状态时，物体的重力发生改变了吗？
一、静止体重计上的超重和失重
1.人向下减速下蹲过程
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）大于人所受的（实重）重力。
一、静止体重计上的超重和失重
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，叫作超重现象。
思考：物体处于超重状态时，物体的重力发生改变了吗？
思考与讨论
人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，请你分析力传感器上的人“下蹲”和“站起”两个过程中超重和失重的情况。
观察与实验
思考与讨论
人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的。那么，如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变吗？
二、电梯里的超重和失重
情景一：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀加速上升，人对升降机的压力为多大？
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情况称为超重现象。
a
取加速度方向为正方向
由牛顿第二定律得：FN－G= m a
FN = G+ ma = m(g+a)
根据牛顿第三定律得：人对升降机的压力
F压＝FN＝m (g＋a)
FN
G
> mg
超重
v
二、电梯里的超重和失重
情景二：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀减速上升，人对升降机的压力为多大？
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情况称为失重现象。
a
取加速度方向为正方向
由牛顿第二定律得：G－FN= m a
FN = G- ma = m(g-a)
根据牛顿第三定律得：人对升降机的压力
F压＝FN＝m (g-a)
FN
G
< mg
失重
v
二、电梯里的超重和失重
情景三：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀减速下降，
(1)人对升降机的压力为多大？
(2)人是处于超重还是失重状态？
a
FN
G
v
二、电梯里的超重和失重
情景四：质量为m 的人随升降机一起以加速度a 匀加速下降，
(1)人对升降机的压力为多大？
(2)人是处于超重还是失重状态？
a
FN
G
v
观察与实验
二、电梯里的超重和失重
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
结论：当加速度方向向上时，物体发生超重现象，
当加速度方向向下时，物体发生失重现象。
二、电梯里的超重和失重
【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。
二、电梯里的超重和失重
【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。
思考与讨论
当物体处于失重状态，且a＝g时会发生什么现象？
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的情况称为完全失重现象。
FN = m (g－a)= 0
如：自由落体运动和竖直上抛运动
此时重力为零吗？
做一做
太空中的实验
课堂小结
超重和失重
超重
特征
运动
加速度方向向上
加速上升、减速下降
失重
特征
运动
加速度方向向下
减速上升、加速下降
课堂练习
1．宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中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．飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态
C．火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力
D．火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，宇航员处于失重状态
A
课堂练习
2．一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g/3，g为重力加速度。人对电梯底部的压力大小为（　　）
A．mg
B．2mg
C．mg
D．4mg/3
D
课堂练习
3．利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况，实验时让某同学从桌子上跳下，自由下落H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，他的重心又下降了h。计算机显示该同学受到地面支持力FN随时间变化的图像如图所示。根据图像提供的信息，以下判断正确的是（　　）
A．在0至t2时间内该同学处于失重状态
B．在t2至t3时间内该同学处于超重状态
C．t3时刻该同学的加速度为零
D．在t3至t4时间内该同学的重心继续下降
ABD
4．电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10 m/s2）（　　）
A．电梯可能向下加速运动，加速度大小为2 m/s2
B．电梯可能向上加速运动，加速度大小为4 m/s2
C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2 m/s2
D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为4 m/s2
课堂练习
AC
THANKS
THANKS
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