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第五章 牛頓運動定律
第5節(jié) 超重與失重
在游樂園乘坐過山車，當過山車開始急速下降時，有“上飄”的感覺；當過山車開始上升時，有“下墜”的感覺，難道人的體重會在過山車上升或下降時發(fā)生變化嗎？
1.知道超重和失重的概念。
2.理解產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件，會運用牛頓運動定律對生活中的超、失重現(xiàn)象進行分析推理。
3.了解航天器中的超重、失重現(xiàn)象 。
1.如何測量重力？
被測物體靜止時，根據(jù)二力平衡，彈簧秤（臺秤）對物體的拉力（支持力）等于重力
F
F’
F’
F
G
F
視重
F
G
彈簧秤（臺秤）的示數(shù)表示的是物體對彈簧秤的拉力大小（物體對臺秤壓力大小）
實重
一、超重現(xiàn)象
做一做：用手迅速向上提起重物觀察秤的示數(shù)，當物體靜止后觀察秤的示數(shù)，你發(fā)現(xiàn)示數(shù)相同嗎？這是為什么呢？
示數(shù)不相同，用手迅速向上提起重物時示數(shù)較大。
取豎直向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律可得
T - G = ma
T > G
根據(jù)牛頓第三定律，測力計的示數(shù)等于測力計對重物的拉力 T。
1. 超重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀┐笥谖矬w所受重力現(xiàn)象
FN > mg
即：
我“超重（超載）”……
我“超重”……
思考：下列情況屬于超重現(xiàn)象嗎？
注意：超重不是超載
在超重現(xiàn)象中，物體對支持物壓力（或?qū)覓煳锢Γ┑拇笮∨c物體的重力大小不相等，但物體所受的重力并沒有發(fā)生變化。
在游樂場的升降機中，若我們以乘坐升降機的人為研究對象，人受到重力 G 和座椅在豎直方向的支持力 N 的作用，當升降機豎直向下加速時，加速度的方向豎直向下。
取豎直向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律可得
G - N = ma
N < G
根據(jù)牛頓第三定律，人對座椅的壓力大小等于 N。可見，當物體豎直向下加速時，人對座椅的壓力小于人所受的重力。
二、失重現(xiàn)象
思考：若升降機做自由落體運動，人對座椅的壓力是多少？
分析：以人為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得：
G－N = ma = mg
由牛頓第三定律可得：壓力N = N = 0
即人對座椅的壓力是0
2. 失重：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀┬∮谖矬w所受重力現(xiàn)象
FN < mg
即：
3.完全失重現(xiàn)象
(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? 的現(xiàn)象。
(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向 。
豎直向下
等于零
判斷超重、失重狀態(tài)的方法
(2)從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)。
(1)從受力的角度判斷：當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。
F
mg
a
F >mg
超重狀態(tài)
F
mg
a
F失重狀態(tài)
mg
F=0
只受重力
完全失重
g
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：一個質(zhì)量為70 kg的人乘電梯下樓。若電梯以3 m/s2的加速度勻減速下降[如右圖]，求這時他對電梯地板的壓力。（取重力加速度g=10 m/s2）
受力分析
mg
N
判斷加速度方向
v
a
運用牛頓運動定律列方程解決問題
解：取豎直向上為正方向，設電梯地板對人的支持力大小為N。根據(jù)牛頓第二定律可得：
N-mg=ma
所以N=m（a+g）=70×（3+10）N=910 N
根據(jù)牛頓第三定律，人對地板的壓力大小也等于910 N，方向豎直向下。
解決超重與失重的問題，其實是牛頓運動定律的運用。再解決此類問題時，要注意分析運動情況及受力情況，尤其要注意加速度的方向。
如果物體的加速度方向向上，則該物體處于超重狀態(tài)；若加速度方向向下，則該物體處于失重狀態(tài)。
解決超重、失重現(xiàn)象問題的基本方法
①確定研究對象；
②對研究對象進行受力分析并規(guī)定正方向；
③根據(jù)牛頓第二定律列出方程或方程組；
④求解方程，并對結(jié)果做必要說明。
三、航天器中的超重和失重
觀看下面視頻內(nèi)容，觀察太空中的完全失重現(xiàn)象
航天器中的超重和失重
航天器加速升空和減速返回地面時，其上的一切物體都會處于超重狀態(tài)。如果航天員站立或坐著，在超重情況下，會出現(xiàn)足部血壓升高、頭部供血不足等現(xiàn)象，輕則引起視覺障礙，重則發(fā)生暈厥。因此，航天員應平躺于座椅上，這樣可減輕超重對人體的影響。
航天器進入軌道后，所有物體都近似處于完全失重狀態(tài)。
航天員楊利偉平躺在航天器中
航天員王亞平太空授課時展示圓形水球
在航天器中所有靠重力效應工作的儀器都失效！
彈簧測力計無法測量物體的重力，但仍能測量拉力或壓力的大小。
無法用天平測量物體的質(zhì)量
1.關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是（ ）
A.超重就是在某種情況下，物體的重力變大了
B.物體向上運動一定處于超重狀態(tài)
C.物體向下減速運動，處于超重狀態(tài)
D.物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)
CD
2.下列關(guān)于超重和失重的說法中，正確的是( )
A.物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了
B.物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零
C.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止狀態(tài)時增加或減小了
D.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其質(zhì)量及受到的重力都沒有變化
D
3.一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為g/3，g為重力加速度，人對電梯底部的壓力為（　　）
A.mg/3
B.2mg
C.mg
D.4mg/3
D
超重
完全失重
失重
加速上升
減速下降
加速下降
減速上升
失重和超重

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