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第四章 运动和力的关系
第6节 超重和失重
1、认识超重和失重现象
2、通过电梯中体重计示数总结超重和失重现象的产生条件。
3、了解超重和失重现象在各个领域的应用，能够解释生活中相关的现象。
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？
思考：
通过本节课的学习来寻找答案吧
方法1：将物体悬挂（或放置）在测力计上，使物体静止。根据力的平衡条件，这时测力计对物体的拉力（或支持力）与重力大小相等。
一、重力的测量
【思考1】平常我们怎么测量一个物体的重力呢？
方法2：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m，由G＝mg可得重力。
【思考2】在方法1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？
如图，人站在体重计上，当人向下蹲的过程中，先后要经历加速、减速和静止三个阶段。
体重计的示数称为视重，反应了人对体重计的压力。根据牛顿第三定律可得，人对体重计的压力和体重计对人的支持力FN大小相等，方向相反。
二、超重和失重现象
因此体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的重力，即视重 < 重力。
根据牛顿第二定律可得
第一阶段：向下加速运动的过程中
mg－FN＝ma＞0
即：FN < mg
物体对支持物的压力（或者对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重
因此体重计的示数所反映的视重大于人所受的重力，即视重 ＞ 重力。
根据牛顿第二定律可得
第二阶段：向下减速运动的过程中
mg－FN＝ma＜0
即：FN ＞ mg
物体对支持物的压力（或者对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重。
【思考3】假如人加速下蹲时，加速度等于g时，体重计的示数是多少呢？
若物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为0，此时物体处于完全失重状态
mg－FN＝ma=mg
即：FN = 0
此时，体重计的示数为0
FN
mg
FN
mg
a
a
1.人下蹲的过程
三、超重和失重现象的产生条件
加速下降
减速下降
FN
mg
FN
mg
a
a
2.人下蹲、站起两个过程
加速上升
减速上升
1、若电梯向上做加速运动，人是失重还是超重呢？
【思考4】假如人站在电梯里随电梯一起运动时
超重
2、若电梯向上做减速运动，人是失重还是超重呢？
失重
3、若电梯向下做加速运动，人是失重还是超重呢？
失重
4、若电梯向下做减速运动，人是失重还是超重呢？
超重
小结：
1.失重产生的条件：物体具有向下的加速度
2.超重产生的条件：物体具有向上的加速度
加速上升
减速下降
加速下降
减速上升
物体的失重状态或超重状态与物体运动的方向无关
【例题】设人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。
解：对人进行受力分析，
根据牛顿第二定律，有FN－mg=ma
故：FN = m(g +a)=60×(9.8+0.25)N=603N
由牛顿第三定律得：FN′ =-FN =-603N
人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。
v
a
FN
mg
v
a
FN
mg
【思考5】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是多少？
由FN = m(g – a)得：FN =0
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）为零的现象。
试分析当瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？
解：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。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。
四、超重和失重现象的解释
四、超重和失重现象的解释
应用1：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。
五、超重和失重现象的应用
应用2：失重对宇航员的影响
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……
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。( )
×
×
√
√
√
√
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
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
失重
超重
a向下且a=g
加速下降
v ↓a ↓
减速上升
v ↑a ↓
a向上
加速上升
v ↑a ↑
减速下降
v ↓a ↑
完全失重
a向下
本质是牛顿运动定律的具体应用

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