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第四章 運動和力的關(guān)系
第6節(jié) 超重和失重
1、認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象
2、通過電梯中體重計示數(shù)總結(jié)超重和失重現(xiàn)象的產(chǎn)生條件。
3、了解超重和失重現(xiàn)象在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠解釋生活中相關(guān)的現(xiàn)象。
站在體重計上向下蹲，你會發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計的示數(shù)先變小，后變大，再變小。當(dāng)人靜止后，保持某一數(shù)值不變。這是為什么呢？
思考：
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)來尋找答案吧
方法1：將物體懸掛（或放置）在測力計上，使物體靜止。根據(jù)力的平衡條件，這時測力計對物體的拉力（或支持力）與重力大小相等。
一、重力的測量
【思考1】平常我們怎么測量一個物體的重力呢？
方法2：先測量物體做自由落體運動的加速度 g，再用天平測量物體的質(zhì)量m，由G＝mg可得重力。
【思考2】在方法1中，為什么要使物體處于靜止?fàn)顟B(tài)？如果不靜止還能測量出重力嗎？
如圖，人站在體重計上，當(dāng)人向下蹲的過程中，先后要經(jīng)歷加速、減速和靜止三個階段。
體重計的示數(shù)稱為視重，反應(yīng)了人對體重計的壓力。根據(jù)牛頓第三定律可得，人對體重計的壓力和體重計對人的支持力FN大小相等，方向相反。
二、超重和失重現(xiàn)象
因此體重計的示數(shù)所反映的視重（力）小于人所受的重力，即視重 < 重力。
根據(jù)牛頓第二定律可得
第一階段：向下加速運動的過程中
mg－FN＝ma＞0
即：FN < mg
物體對支持物的壓力（或者對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的現(xiàn)象，叫作失重
因此體重計的示數(shù)所反映的視重大于人所受的重力，即視重 ＞ 重力。
根據(jù)牛頓第二定律可得
第二階段：向下減速運動的過程中
mg－FN＝ma＜0
即：FN ＞ mg
物體對支持物的壓力（或者對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象，叫作超重。
【思考3】假如人加速下蹲時，加速度等于g時，體重計的示數(shù)是多少呢？
若物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?，此時物體處于完全失重狀態(tài)
mg－FN＝ma=mg
即：FN = 0
此時，體重計的示數(shù)為0
FN
mg
FN
mg
a
a
1.人下蹲的過程
三、超重和失重現(xiàn)象的產(chǎn)生條件
加速下降
減速下降
FN
mg
FN
mg
a
a
2.人下蹲、站起兩個過程
加速上升
減速上升
1、若電梯向上做加速運動，人是失重還是超重呢？
【思考4】假如人站在電梯里隨電梯一起運動時
超重
2、若電梯向上做減速運動，人是失重還是超重呢？
失重
3、若電梯向下做加速運動，人是失重還是超重呢？
失重
4、若電梯向下做減速運動，人是失重還是超重呢？
超重
小結(jié)：
1.失重產(chǎn)生的條件：物體具有向下的加速度
2.超重產(chǎn)生的條件：物體具有向上的加速度
加速上升
減速下降
加速下降
減速上升
物體的失重狀態(tài)或超重狀態(tài)與物體運動的方向無關(guān)
【例題】設(shè)人的質(zhì)量為60kg，站在電梯內(nèi)的水平地板上，當(dāng)電梯以0.25m/s2的加速度勻加速上升時，求人對電梯的壓力。g取9.8m/s2。
解：對人進(jìn)行受力分析，
根據(jù)牛頓第二定律，有FN－mg=ma
故：FN = m(g +a)=60×(9.8+0.25)N=603N
由牛頓第三定律得：FN′ =-FN =-603N
人對電梯的壓力大小為603N，方向豎直向下。
v
a
FN
mg
v
a
FN
mg
【思考5】當(dāng)升降機以加速度 a = g豎直加速下降時，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦κ嵌嗌伲?br/>由FN = m(g – a)得：FN =0
完全失重：當(dāng)加速度 a = g時，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀榱愕默F(xiàn)象。
試分析當(dāng)瓶子自由下落時，瓶子中的水是否噴出？
解：當(dāng)瓶子自由下落時，瓶子中的水處于完全失重狀態(tài)，水對容器底部無壓力,故水不會噴出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產(chǎn)生重力加速度。
四、超重和失重現(xiàn)象的解釋
四、超重和失重現(xiàn)象的解釋
應(yīng)用1：超重對宇航員的影響
宇航員在飛船起飛和返回地面時，處于超重狀態(tài)，特別是在升空時，超重可達(dá)重力的9倍，超重使人不適，起初會感到頭暈、嘔吐，超重達(dá)到3倍重力時既感到呼吸困難；超重達(dá)到4倍重力時，頸骨已不能支持頭顱，有折斷的危險。所以升空時宇航員必須采取橫臥姿勢，以增強對超重的耐受能力。
五、超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用
應(yīng)用2：失重對宇航員的影響
人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進(jìn)入軌道后，其中的人和物都將處于完全失重狀態(tài)。
物體將飄在空中；液滴成絕對的球形，宇航員站著睡覺和躺著睡覺沒有差別；食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，進(jìn)入宇航員的眼睛、鼻孔……
1．判斷正誤。
(1)用彈簧測力計測量重力時，彈簧測力計的示數(shù)一定等于物體的重力大小( )
(2)人站在電梯中的體重計上，當(dāng)電梯勻速上升時，其視重等于重力( )
(3)物體重力大小G＝mg是根據(jù)牛頓第二定律確定的( )
(4)人站在體重計上靜止不動時視重等于重力。( )
(5)物體處于超重狀態(tài)時重力增大了。( )
(6)做自由落體運動的物體處于完全失重狀態(tài)。( )
×
×
√
√
√
√
2．如圖，跳高運動員起跳后向上運動，越過橫桿后開始向下運動，則運動員越過橫桿前、后在空中所處的狀態(tài)分別為(　　)
A．失重、失重　　　　　　
B．超重、超重
C．失重、超重
D．超重、失重
A
3．“蹦極”是一項體育運動。某人(視為質(zhì)點)身系彈性繩自高空P點自由下落，如圖所示。圖中a點是彈性繩的原長位置，c是人所到達(dá)的最低點，b是人靜止懸吊著時的平衡位置，人在從P點落下到最低點c的過程中(　　)
A．在ab段，人處于失重狀態(tài)
B．在a點，人的速度最大
C．在bc段，人處于失重狀態(tài)
D．在c點，人的速度為零，加速度也為零
A
失重
超重
a向下且a=g
加速下降
v ↓a ↓
減速上升
v ↑a ↓
a向上
加速上升
v ↑a ↑
減速下降
v ↓a ↑
完全失重
a向下
本質(zhì)是牛頓運動定律的具體應(yīng)用

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