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第6节 超重与失重
第四章 运动和力的关系
人教版（2019）必修第一册
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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？
物理观念 1.物质观念：认识到超重和失重现象中，物体本身的质量及地球对物体的引力（重力）并未改变，改变的是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力。
2.运动与相互作用观：理解超重和失重是物体在竖直方向上受力不平衡，导致加速度方向不同而产生的现象。当物体加速度方向向上时为超重，此时支持力或拉力大于重力；当加速度方向向下时为失重，支持力或拉力小于重力；加速度为g且方向向下时是完全失重 。能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律，分析物体在超重和失重状态下的受力情况和运动状态变化。
科学思维 1.模型建构：学会构建超重和失重的物理模型，能将实际生活中涉及超重、失重的问题，如电梯升降、航天器发射等，抽象为物理模型进行分析。
2.科学推理：基于实验现象和生活实例，运用牛顿运动定律，对超重和失重现象进行定性和定量的推理，判断物体所处状态及相关物理量的变化。
3.批判性思维：对一些关于超重和失重的错误观点或常见误解，能依据科学原理进行质疑和辨析。
学习目标
科学探究 1.问题提出：能从日常生活、实验观察中发现与超重和失重相关的问题，如在电梯加速、减速时的感受，提出探究问题。
2.方案设计：设计合理的实验方案来探究超重和失重现象，选择合适的实验器材（如弹簧测力计、钩码等） ，明确实验步骤和数据测量方法。
3.证据获取与分析：准确获取实验数据和现象，运用图表等方式对数据进行分析处理，得出超重和失重产生的条件和规律。
4. 交流合作：在小组探究中，积极与同学交流讨论，分享实验结果和想法，共同完善探究结论。
学习目标
科学态度 与责任 1.科学态度：在探究超重和失重现象过程中，秉持实事求是的态度，尊重实验数据和事实，不篡改、不主观臆断。
2.科学价值观：认识到超重和失重在航天、工程等领域的重要应用，体会物理学对科技发展和社会进步的推动作用 ，增强对物理学科的热爱。
3. 社会责任感：关注生活中与超重和失重相关的安全问题，如电梯安全等，能够运用所学知识向他人科普相关常识 。
学习目标
重点难点
重点 1．产生超重和失重的条件。
2．会分析解决超重和失重的实际问题。
难点 1．会分析解决超重和失重的实际问题。
1. 重力的测量
2. 超重和失重
3. 课堂总结
4. 练习与应用
5. 提升训练
学习内容
第6节 超重与失重
一、重力的测量
第6节 超重与失重
一、重力的测量
平常我们怎样测量一个物体的重力的测量
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：
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。
一、重力的测量
方法二中为什么静止示数才正确？
视重: 测力计的示数反映了物体所受重力的大小，称为视重。
实重: 物体实际所受重力的大小，称为实重。
结论:
静止状态下，视重=实重。
FN
mg
实重
视重
二、超重和失重
第6节 超重与失重
二、超重和失重
【思考与讨论】1.如图,质量为m的人站在电梯内的体重计上,电梯上升过程中经历加速、匀速和减速的过程,在加速和减速上升的过程中,体重计的示数(反映了人对体重计的压力)会发生变化。设加速上升和减速上升时加速度的大小均为a,重力加速度为g,试分析判断:
(1)电梯加速上升时,体重计对人的支持力与人的重力的大小关系;
电梯加速上升时,对人受力分析如图甲所示
由牛顿第二定律得FN-mg=ma
得FN=mg+ma>mg
二、超重和失重
【思考与讨论】1.如图,质量为m的人站在电梯内的体重计上,电梯上升过程中经历加速、匀速和减速的过程,在加速和减速上升的过程中,体重计的示数(反映了人对体重计的压力)会发生变化。设加速上升和减速上升时加速度的大小均为a,重力加速度为g,试分析判断:
(2)电梯减速上升时,体重计对人的支持力与人的重力的大小关系。
电梯减速上升时,对人受力分析如图乙所示
由牛顿第二定律得mg-FN=ma
得FN=mg-ma二、超重和失重
减速下降过程中支持力大于重力,加速下降过程中支持力小于重力
【思考与讨论】2.电梯下降过程中经历加速、匀速、减速的过程,什么过程中支持力大于重力,什么过程中支持力小于重力
二、超重和失重
1.失重
(1)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。
(2)产生条件:物体具有竖直向下的加速度。
失重
二、超重和失重
2.超重
(1)定义: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。
(2)产生条件:物体具有竖直向上的加速度。
超重
二、超重和失重
3.完全失重状态
(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态。
(2)产生条件:a=g,方向竖直向下。
二、超重和失重
【思考与讨论】3.物体的超重或失重与物体的运动方向有关吗 请举例说明。
物体超重、失重与物体的运动方向无关。举例:电梯向上运动,若为加速运动,电梯内的物体超重,电梯向上运动,若为减速运动,电梯内的物体失重。
【思考与讨论】4.有人说:“超重即是物体的重力增加了,失重即是物体的重力减小了”对吗 为什么
不对。超重和失重只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)增大或减少了,物体本身的重力并没有变化。
二、超重和失重
【例1】(多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计,弹簧测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物,电梯在做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为10 N,在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动,以下说法正确的是(g取10 m/s2)
A.电梯可能向上加速运动,加速度大小为2 m/s2,
处于超重状态
B.电梯可能向下加速运动,加速度大小为4 m/s2,处于失重状态
C.电梯可能向上减速运动,加速度大小为4 m/s2,处于失重状态
D.电梯可能向下减速运动,加速度大小为2 m/s2,处于超重状态
二、超重和失重
【解析】电梯在做匀速直线运动时,弹簧测力计的示数为1
0 N,即质量为1 kg的重物重力为10 N,某时刻电梯中的人观
察到弹簧测力计的示数变为12 N,属于超重现象,超重时,加
速度向上,向上加速和向下减速的加速度都是向上的,由牛
顿第二定律可得F-mg=ma,解得a=2 m/s2,故A、D正确。
二、超重和失重
【例2】(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器,其上放一物块(物块质量为m),如图甲所示,当电梯运行时,传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示,重力加速度为g,根据图像分析得出的结论中正确的是
A.从时刻t1到t2,物块处于失重状态
B.从时刻t3到t4,物块处于失重状态
C.电梯可能开始停在低楼层,先加速向上,
接着匀速向上,再减速向上,最后停在高楼层
D.电梯可能开始停在高楼层,先加速向下,接着匀速向下,再减速向下,最后
停在低楼层
二、超重和失重
【解析】从F-t图像可以看出,0~t1内,F=mg,
电梯可能处于静止状态或匀速直线运动状
态;t1~t2内,F>mg,电梯具有向上的加速度,物
块处于超重状态,电梯可能加速向上运动或
减速向下运动;t2~t3内,F=mg,电梯可能静止
或做匀速直线运动;t3~t4内,F二、超重和失重
【例3】某同学站在电梯底板上,如图所示的v-t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息,可以判断下列说法正确的是
A.在0~20 s内,电梯向上运动,该同学始终处于超重状态
B.在0~5 s内,电梯在加速上升,该同学处于失重状态
C.在5~10 s内,电梯处于静止状态,该同学对电梯底板的压力等于他所受的
重力
D.在10~20 s内,电梯在减速上升,该同学处于失重状态
二、超重和失重
【解析】在v-t图像中,图像的斜率表示加速
度,0~5 s内斜率为正,加速度为正,方向竖直
向上,速度为正,即电梯向上做加速运动,该
同学处于超重状态;在5~10 s过程中,电梯匀
速运动,该同学加速度为零,该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力,处于平衡状态;10~20 s过程中,斜率为负,加速度竖直向下,速度为正,即电梯向上做减速运动,该同学处于失重状态,D正确。
二、超重和失重
【总结归纳】判断超重、失重状态的方法
1.从受力的角度判断:当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态。
2.从加速度的角度判断:当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为g时处于完全失重状态。
3.注意:超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。
二、超重和失重
【例4】如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是
A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
【解析】A、B整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失重状态,不论上升还是下降过程,A对B均无压力,只有A选项正确。
二、超重和失重
【总结提升】
1.完全失重状态的说明:在完全失重状态下,平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失,比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等,靠重力才能使用的仪器将失效,不能再使用(如天平、液体压强计等)。
2.完全失重时重力本身没有变化。
二、超重和失重
【例5】如图所示,质量为M的斜面体始终处于静止状态,重力加速度为g,当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有
A.地面对斜面体的支持力大于(M+m)g
B.地面对斜面体的支持力等于(M+m)g
C.地面对斜面体的支持力小于(M+m)g
D.由于不知道a的具体数值,无法判断地面对斜面体的支持力的大小与
(M+m)g的关系
三、课堂总结
第6节 超重与失重
三、课堂总结
超重与失重
超重现象
完全失重现象
失重现象
加速度向上
视重>重力
加速度向下
视重<重力
加速度为g
视重= 0
四、练习与应用
第6节 超重与失重
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
四、练习与应用
五、提升训练
第6节 超重与失重
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练
五、提升训练

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