超重和失重--优质获奖精品课件 (12)
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连接，物块 B 放在倾角为 37 的斜面体 C 上，刚开始都处于静止状态，现用
水平外力 F 将 A 小球缓慢拉至细绳与竖直方向夹角 60 ，该过程物块 B 和斜
面 C 始终静止不动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（已知sin37 0.6 ， cos37 0.8 ）。则下列说法正确的是( ) A 水平外力 F 逐渐减小 B.物块 B 和斜面 C 之间的摩擦力先减小后增大 C.斜面 C 对地面之间压力保持不变 D.物块 B 和斜面 C 之间的摩擦因数一定小于等于 0.5
F=0
（1）不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。 （2）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。 （3）尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处 于超重或失重状态。
1.如图所示，质量为 m 的小球 A 和质量为 2m 的物块 B 用跨过光滑定滑轮的细线
新知导入
做一做：用手迅速向上提起重物观察秤的示数， 当物体静止后观察秤的示数，你发现示数相同吗？这 是为什么呢？
示数不相同，用手迅速向上提起重物时示数较大。
这一现象就与我们今天要学习的超重和失重现象有关。
重力的测量方法都有哪些呢？
交流讨论总结：测量重力常用两种方法： 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。
B.当细线与杆夹角为α时，物体 A 的速度为vsin
C.T 小于 mg sin
D.T 等于 mg sin
3.答案：A 解析：当细绳与杆夹角为α时，将物体 B 的速度方向沿绳方向和垂直绳方向分解， 可知绳端的速度为 vB cos ，且 vB cos vA 因为 B 为匀速运动，B 下降过程中α变小，cos 变大，因此物体 A 做加速运动， 所以 T 大于 mg sin 。故选 A。
mg
f max
M
r2 min
，代入数据解得 rmin
0.08
m
，则木块到
O
点的距离的取值范
围为 0.08 m r 0.32 m 。故 ABD 错误，C 正确。故选：C。
3.如图所示，有一不可伸长的轻绳，绕过光滑定滑轮 C，与质量为 m 的物体 A 连 接，A 放在倾角为θ的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体 B 连 接，连接物体 B 的绳最初水平。从当前位置开始，使物体 B 以速度 v 沿杆匀速 向下运动，设绳的拉力为 T，在此后的运动过程中，下列说法正确的是( ) A.物体 A 做加速运动
取学生为研究对象，由牛顿第二定律有：FN − G=ma，体重计的支持力为 = + = ( + ).可见：学生做向下的减速运动时，体重计对学生的支持力大于学生的重力， ＞
mg，学生对体重计的压力大于学生的重力，学生处于超重状态。
当学生最后静止在体重计不动时，学生处于平衡状态， = .体重计的支持力为 = ， 学生对体重计的压力等于自身的重力。可见：当学生静止在体重计不动时，学生处于平衡状 态，压力真实反映了学生的重力，即不超重也不失重。
减小，故 C 错误；B、当绳子与竖直方向夹角 0 时，绳子拉力最小Tmin mg 此
时斜面 C 对 B 的静摩擦力方向沿斜面向上，大小为 f 2mg sin 37 Tmin 解得
f
0.2mg ，当绳子与竖直方向夹角
60 时，绳子拉力最大Tmax
mg cos 60
解
得Tmax 2mg ，此时斜面 C 对 B 的静摩擦力方向沿斜面向下，大小为
当学生加速向下运动时，受力情况如图所示。
取学生为研究对象，由牛顿第二定律有：G − FN=ma，体重计的支持力为 = − = ( − ).可见：学生做向下的加速运动时，体重计对学生的支持力小于学生的重力， ＜
mg，学生对体重计的压力小于学生的重力，学生处于失重状态。
当学生减速向下运动时，受力情况如图所示
'=- =-603N 人对电梯的压力大小为 603N，方向竖直向下。
结归 纳 总
分类 失重
视重＞实重
视重＜实重
视重=0
加速度 a 方向向上 加速度 a 方向向下 a=g，方向向下
加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 自由下落或抛出
F-mg=ma,F＞mg
mg-F=ma,F＜mg
2 可得物体的速度为 2gh ，但是物体的重力势能转化为动能和弹性势能，因此速
度小于 2gh ，B 不符合题意；
CD.环在 A 处，根据牛顿第二定律 F mg m 2g ，弹力在竖直方向的分力 F mg ， 环经过 B 点向下做加速度减小的加速运动，滑动至距离 B 点 h 处时，弹簧的伸 长量与在 A 处大小相等，所以弹簧弹力在竖直方向的分力 F 与重力等大反向， 加速度为 0，此时速度最大，之后环做减速运动，因为 BC AB h ，所以环的 速度最大的位置在 B、C 两点之间，环从 B 到 C 先加速后减速，C 不符合题意， D 符合题意。故答案为：D。
联立可得 0.5 ，可知物块 B 和斜面 C 之间的摩擦因数一定大于等于 0.5，故 D 错误。故选：B。
2.如图所示，在水平转台上放一个质量 M 2kg 的木块，它与转台间最大静摩擦
力 fmax 6.0N ，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心孔 O 孔光滑），另一端悬
挂一个质量 m 1.0kg 的物体，当转台以角速度 5rad/s 匀速转动时，木块相对
1.超重现象：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，叫作超重现象.条件： 物体具有竖直向上的加速度。 2.失重现象：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，叫作失重现象.条件： 物体具有竖直向下的加速度。
【例题】设某人的质量为 60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25m/ 2的加速度匀 加速上升时，求人对电梯的压力。g 取 9.8m/ 2。
分析:人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板 的支持力 ，受力分析如图 4.6-6 所示。 解:设竖直向上方向为坐标轴正方向。 根据牛顿第二定律，有 FN − G=ma
= + = ( + )=60× （9.8+ 0.25）N = 603N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 '为
转台静止，则木块到 O 点的距离可以是（g 取10m/s2 ，M、m 均视为质点）( )
A.0.04m
B.0.06m
C.0.16m
D.0.50m
2.答案：C 解析：物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得
mg fmax M 2rm ，代入数据解得 rm 0.32 m ，当 M 受到背向圆心的最大静摩 擦力时，木块相对转台静止做圆周运动的合力最小，由牛顿第二定律有
1.答案：B 解析：A、对小球 A 受力分析，设绳子与竖直方向夹角为α，根据平衡条件 F mg tan ，绳拉力T mg ，α从 0 到 60°，可知拉力 T 逐渐增大，水平外力
cos F 逐渐增大，故 A 错误；C、以 B、C 为整体，竖直方向，根据受力平衡
T sin N地 mB mC g 由于拉力 T 逐渐增大，可知斜面 C 对地面的压力逐渐
A.环在 B 处的加速度大小为 0
B.环在 C 处的速度大小为 2gh
C.环从 B 到 C 一直做加速运动
D.环的速度最大的位置在 B、C 两点之间
4.答案：D 解析：A.环在 B 处水平方向合外力为 0，竖直方向上只受重力，所加速度为 g， A 不符合题意； B.环在运动过程中，OC 的长度大于 OA 的长度，因此弹簧从 A 点到 C 点伸长量 变大，弹性势能增加，如果物体的重力势能全部转化为动能则有mgh 1 mv2 ，
方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测 物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这 时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的 大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 这是测量重力最常用的方法。
请一名同学站在体重计上并下蹲，其他同学观察体重计的示 数变化 观察体重计的示数，先减小后增大再变小，最后不变。 请同学们探究示数为什么会改变？ 学生下蹲的过程可分为几个过程，每个过程的受力情况和运 动情况是怎样的？
4.如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为 m 的环，环与轻弹簧一端相连， 弹簧的另一端固定在 O 点，O 点与 B 点在同一水平线上， BC AB ， AC h ， 环从 A 处由静止释放运动到 B 点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧 始终处于弹性限度内，重力加速度为 g，环从 A 处开始运动时的加速度大小为 2g，则在环向下运动的过程中( )
f Tmax 2mg sin 37 ，解得 f 0.8mg ，当绳子拉力T 2mgsin37 ，解得
T 1.2mg ，斜面 C 对 B 的静摩擦力为零，可知物块 B 和斜面 C 之间的摩擦力先
减小后增大，故 B 正确；D.当绳子与竖直方向夹角 60 时，绳子拉力最大，
斜面 C 对 B 的静摩擦力最大，则有 fmax 0.8mg ，又 fmax N 2mgcos37 ，
第四章 运动和力的关系
第六节 超重和失重
6 超重和失重 学习目标
1.通过体验或者实验,认识超重和失重现象,理解超重、失重现象 的产生条件和实质.能用牛顿第二定律分析超重和失重现象发生 的动力学原因.培养运动和相互作用观念,提升物理学科素养. 2.通过解释生活中的超重和失重现象,培养运用物理知识解释生 活现象的能力,激发物理学习的兴趣,形成良好的科学态度与责 任.
水平外力 F 将 A 小球缓慢拉至细绳与竖直方向夹角 60 ，该过程物块 B 和斜
面 C 始终静止不动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力（已知sin37 0.6 ， cos37 0.8 ）。则下列说法正确的是( ) A 水平外力 F 逐渐减小 B.物块 B 和斜面 C 之间的摩擦力先减小后增大 C.斜面 C 对地面之间压力保持不变 D.物块 B 和斜面 C 之间的摩擦因数一定小于等于 0.5
F=0
（1）不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。 （2）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。 （3）尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处 于超重或失重状态。
1.如图所示，质量为 m 的小球 A 和质量为 2m 的物块 B 用跨过光滑定滑轮的细线
新知导入
做一做：用手迅速向上提起重物观察秤的示数， 当物体静止后观察秤的示数，你发现示数相同吗？这 是为什么呢？
示数不相同，用手迅速向上提起重物时示数较大。
这一现象就与我们今天要学习的超重和失重现象有关。
重力的测量方法都有哪些呢？
交流讨论总结：测量重力常用两种方法： 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。
B.当细线与杆夹角为α时，物体 A 的速度为vsin
C.T 小于 mg sin
D.T 等于 mg sin
3.答案：A 解析：当细绳与杆夹角为α时，将物体 B 的速度方向沿绳方向和垂直绳方向分解， 可知绳端的速度为 vB cos ，且 vB cos vA 因为 B 为匀速运动，B 下降过程中α变小，cos 变大，因此物体 A 做加速运动， 所以 T 大于 mg sin 。故选 A。
mg
f max
M
r2 min
，代入数据解得 rmin
0.08
m
，则木块到
O
点的距离的取值范
围为 0.08 m r 0.32 m 。故 ABD 错误，C 正确。故选：C。
3.如图所示，有一不可伸长的轻绳，绕过光滑定滑轮 C，与质量为 m 的物体 A 连 接，A 放在倾角为θ的光滑斜面上，绳的另一端和套在固定竖直杆上的物体 B 连 接，连接物体 B 的绳最初水平。从当前位置开始，使物体 B 以速度 v 沿杆匀速 向下运动，设绳的拉力为 T，在此后的运动过程中，下列说法正确的是( ) A.物体 A 做加速运动
取学生为研究对象，由牛顿第二定律有：FN − G=ma，体重计的支持力为 = + = ( + ).可见：学生做向下的减速运动时，体重计对学生的支持力大于学生的重力， ＞
mg，学生对体重计的压力大于学生的重力，学生处于超重状态。
当学生最后静止在体重计不动时，学生处于平衡状态， = .体重计的支持力为 = ， 学生对体重计的压力等于自身的重力。可见：当学生静止在体重计不动时，学生处于平衡状 态，压力真实反映了学生的重力，即不超重也不失重。
减小，故 C 错误；B、当绳子与竖直方向夹角 0 时，绳子拉力最小Tmin mg 此
时斜面 C 对 B 的静摩擦力方向沿斜面向上，大小为 f 2mg sin 37 Tmin 解得
f
0.2mg ，当绳子与竖直方向夹角
60 时，绳子拉力最大Tmax
mg cos 60
解
得Tmax 2mg ，此时斜面 C 对 B 的静摩擦力方向沿斜面向下，大小为
当学生加速向下运动时，受力情况如图所示。
取学生为研究对象，由牛顿第二定律有：G − FN=ma，体重计的支持力为 = − = ( − ).可见：学生做向下的加速运动时，体重计对学生的支持力小于学生的重力， ＜
mg，学生对体重计的压力小于学生的重力，学生处于失重状态。
当学生减速向下运动时，受力情况如图所示
'=- =-603N 人对电梯的压力大小为 603N，方向竖直向下。
结归 纳 总
分类 失重
视重＞实重
视重＜实重
视重=0
加速度 a 方向向上 加速度 a 方向向下 a=g，方向向下
加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 自由下落或抛出
F-mg=ma,F＞mg
mg-F=ma,F＜mg
2 可得物体的速度为 2gh ，但是物体的重力势能转化为动能和弹性势能，因此速
度小于 2gh ，B 不符合题意；
CD.环在 A 处，根据牛顿第二定律 F mg m 2g ，弹力在竖直方向的分力 F mg ， 环经过 B 点向下做加速度减小的加速运动，滑动至距离 B 点 h 处时，弹簧的伸 长量与在 A 处大小相等，所以弹簧弹力在竖直方向的分力 F 与重力等大反向， 加速度为 0，此时速度最大，之后环做减速运动，因为 BC AB h ，所以环的 速度最大的位置在 B、C 两点之间，环从 B 到 C 先加速后减速，C 不符合题意， D 符合题意。故答案为：D。
联立可得 0.5 ，可知物块 B 和斜面 C 之间的摩擦因数一定大于等于 0.5，故 D 错误。故选：B。
2.如图所示，在水平转台上放一个质量 M 2kg 的木块，它与转台间最大静摩擦
力 fmax 6.0N ，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心孔 O 孔光滑），另一端悬
挂一个质量 m 1.0kg 的物体，当转台以角速度 5rad/s 匀速转动时，木块相对
1.超重现象：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，叫作超重现象.条件： 物体具有竖直向上的加速度。 2.失重现象：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，叫作失重现象.条件： 物体具有竖直向下的加速度。
【例题】设某人的质量为 60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25m/ 2的加速度匀 加速上升时，求人对电梯的压力。g 取 9.8m/ 2。
分析:人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板 的支持力 ，受力分析如图 4.6-6 所示。 解:设竖直向上方向为坐标轴正方向。 根据牛顿第二定律，有 FN − G=ma
= + = ( + )=60× （9.8+ 0.25）N = 603N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力 '为
转台静止，则木块到 O 点的距离可以是（g 取10m/s2 ，M、m 均视为质点）( )
A.0.04m
B.0.06m
C.0.16m
D.0.50m
2.答案：C 解析：物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得
mg fmax M 2rm ，代入数据解得 rm 0.32 m ，当 M 受到背向圆心的最大静摩 擦力时，木块相对转台静止做圆周运动的合力最小，由牛顿第二定律有
1.答案：B 解析：A、对小球 A 受力分析，设绳子与竖直方向夹角为α，根据平衡条件 F mg tan ，绳拉力T mg ，α从 0 到 60°，可知拉力 T 逐渐增大，水平外力
cos F 逐渐增大，故 A 错误；C、以 B、C 为整体，竖直方向，根据受力平衡
T sin N地 mB mC g 由于拉力 T 逐渐增大，可知斜面 C 对地面的压力逐渐
A.环在 B 处的加速度大小为 0
B.环在 C 处的速度大小为 2gh
C.环从 B 到 C 一直做加速运动
D.环的速度最大的位置在 B、C 两点之间
4.答案：D 解析：A.环在 B 处水平方向合外力为 0，竖直方向上只受重力，所加速度为 g， A 不符合题意； B.环在运动过程中，OC 的长度大于 OA 的长度，因此弹簧从 A 点到 C 点伸长量 变大，弹性势能增加，如果物体的重力势能全部转化为动能则有mgh 1 mv2 ，
方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测 物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这 时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的 大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 这是测量重力最常用的方法。
请一名同学站在体重计上并下蹲，其他同学观察体重计的示 数变化 观察体重计的示数，先减小后增大再变小，最后不变。 请同学们探究示数为什么会改变？ 学生下蹲的过程可分为几个过程，每个过程的受力情况和运 动情况是怎样的？
4.如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为 m 的环，环与轻弹簧一端相连， 弹簧的另一端固定在 O 点，O 点与 B 点在同一水平线上， BC AB ， AC h ， 环从 A 处由静止释放运动到 B 点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧 始终处于弹性限度内，重力加速度为 g，环从 A 处开始运动时的加速度大小为 2g，则在环向下运动的过程中( )
f Tmax 2mg sin 37 ，解得 f 0.8mg ，当绳子拉力T 2mgsin37 ，解得
T 1.2mg ，斜面 C 对 B 的静摩擦力为零，可知物块 B 和斜面 C 之间的摩擦力先
减小后增大，故 B 正确；D.当绳子与竖直方向夹角 60 时，绳子拉力最大，
斜面 C 对 B 的静摩擦力最大，则有 fmax 0.8mg ，又 fmax N 2mgcos37 ，
第四章 运动和力的关系
第六节 超重和失重
6 超重和失重 学习目标
1.通过体验或者实验,认识超重和失重现象,理解超重、失重现象 的产生条件和实质.能用牛顿第二定律分析超重和失重现象发生 的动力学原因.培养运动和相互作用观念,提升物理学科素养. 2.通过解释生活中的超重和失重现象,培养运用物理知识解释生 活现象的能力,激发物理学习的兴趣,形成良好的科学态度与责 任.