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第五章 牛顿运动定律
第5节 超重与失重
1.知道超重和失重的概念。
2.理解产生超重和失重现象的条件，会运用牛顿运动定律对生活中的超、失重现象进行分析推理。
3.了解航天器中的超重、失重现象 。
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？
让一学生站立在体重计上迅速蹲下，观察体重计的体重示数变化：
一、超重和失重
1.超重和失重现象
迅速蹲下过程中，体重计的示数先减小后增大
思考：迅速蹲下过程人经历了哪几个运动过程？
加速
减速
静止
①向下加速过程
mg－FN＝ma＞0
F′＝FN＜mg
失重现象：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。
根据牛顿第二定律：
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力
即：FN＜mg
②向下减速过程
mg－FN＝ma＜0
即：FN＞mg
超重现象：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。
根据牛顿第二定律：
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力
F′＝FN＞mg
思考并分析：向下减速的过程视重又如何变化呢？
思考：超重是重力增加吗？失重是重力减少吗？
超重
视重变大
失重
视重变小
物体实际所受的重力并没有改变
——读数小于重力——失重
——读数大于重力——超重
——读数小于重力——失重
——读数大于重力——超重
在弹簧秤下端挂一质量为 m 的钩码，分别做如下运动时，观察弹簧秤的拉力变化？
m
加速上升
加速下降
减速上升
减速下降
实践探究：对电梯实验的模拟与分析
情境：电梯内放一体重计，站在体重计上，观察电梯向上、向下运动过程中体重计示数的变化
2.超重和失重的产生条件
电梯静止时
FN＝mg
视重＝实重
（1）上升阶段
（2）下降阶段
加速上升
匀速上升
减速上升
加速下降
匀速下降
减速下降
FN＞mg
FN＞mg
FN＝mg
FN＜mg
FN＝mg
FN＜mg
运动状态 运动性质 示数情况 加速度方向
静止 平衡状态 /
上升 加速上升
匀速上升 /
减速上升
下降 加速下降
匀速下降 /
减速下降
正常
正常
正常
向下
变大
变大
变小
变小
向上
向上
向下
超重
超重
失重
失重
结论：
当加速度向上时，物体发生超重现象。
当加速度向下时，物体发生失重现象。
物体的失重状态或超重状态与物体运动的方向无关
(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。
(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，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。
(3)超重或失重与速度无关。
F
mg
a
F >mg
超重状态
F
mg
a
F失重状态
mg
F=0
只受重力
完全失重
g
判断超重、失重状态的方法
思考：若人站在电梯里和电梯一起以重力加速度g下降，体重计的示数是多少？
mg－FN＝ma
F′＝FN＝0
完全失重：当加速下降过程中加速度 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。
根据牛顿第二定律可得：
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力
即：FN＝mg－ma＝0
二、牛顿运动定律解决超、失重问题
例题：一个质量为70 kg的人乘电梯下楼。若电梯以3 m/s2的加速度匀减速下降[如右图]，求这时他对电梯地板的压力。（取重力加速度g=10 m/s2）
受力分析
mg
N
判断加速度方向
v
a
运用牛顿运动定律列方程解决问题
解：取竖直向上为正方向，设电梯地板对人的支持力大小为N。根据牛顿第二定律可得：
N-mg=ma
所以N=m（a+g）=70×（3+10）N=910 N
根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910 N，方向竖直向下。
解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。再解决此类问题时，要注意分析运动情况及受力情况，尤其要注意加速度的方向。
如果物体的加速度方向向上，则该物体处于超重状态；若加速度方向向下，则该物体处于失重状态。
解决超重、失重现象问题的基本方法
①确定研究对象；
②对研究对象进行受力分析并规定正方向；
③根据牛顿第二定律列出方程或方程组；
④求解方程，并对结果做必要说明。
航天器中的超重和失重
航天器加速升空和减速返回地面时，其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着，在超重情况下，会出现足部血压升高、头部供血不足等现象，轻则引起视觉障碍，重则发生晕厥。因此，航天员应平躺于座椅上，这样可减轻超重对人体的影响。
航天器进入轨道后，所有物体都近似处于完全失重状态。
航天员杨利伟平躺在航天器中
航天员王亚平太空授课时展示圆形水球
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
1.一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下.落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下.在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，下列判断正确的是( )
A.座舱在自由下落的过程中人处于超重状态
B.座舱在减速运动的过程中人处于超重状态
C.座舱在整个运动过程中人都处于失重状态
D.座舱在整个运动过程中人都处于超重状态
B
2.某跳水运动员在踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是( )
A.人在A点受到的合外力最小
B.人和踏板由C到B的过程中，人向上做加速度减小的加速运动
C.人和踏板由C到B的过程中，先超重后失重
D.人和踏板由C到A的过程中，人对踏板的压力不变
B
3.如图所示，两弹簧分别固定在箱子的上下底面，两弹簧间有一可看作质点的小球，静止时小球与箱子侧面的O点等高.当箱子在竖直方向上运动时，下列说法正确的是( )
A.若小球与M点等高，则小球处于超重状态
B.若小球与N点等高，则小球处于失重状态
C.若小球与O点等高，则小球一定匀速运动
D.小球的加速度大小不可能大于重力加速度g
C

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