5.5超重与失重
物理新案同步沪科一讲义：第5章 研究力和运动的关系5.5 含答案
5．5超重与失重［目标定位]1。
认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质.2。
能应用牛顿运动定律处理超重、失重问题。
3。
会利用超重、失重知识解释一些现象．一、什么是超重和失重[问题设计］小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼．上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了．快到楼底时,他总觉得自己有种“脚踏实地"的感觉,背的书包也似乎变“重”了．这是什么原因呢？为了研究超重、失重现象,小星在电梯里放了一台台秤如图1所示．设小星的质量为50 kg,g取10 m/s2.图1当小星感觉“飘飘然"时，他发现台秤的示数为400 N；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为600 N；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为500 N.以上三种情况下小星的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？答案没变;超重时台秤的示数比小星的重力大,失重时台秤的示数比小星的重力小．[要点提炼］1．实重与视重(1）实重：物体实际所受的重力．物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化．（2)视重：当物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力不等于物体的重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫做物体的视重．2．超重与失重(1）超重：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体重力的现象．（2)失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体重力的现象．(3)完全失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态．二、超重与失重的产生条件［问题设计]为了进一步进行超重、失重的研究，小星继续做实验．求下列情况中台秤的示数(如图1，已知小星的质量为50 kg)（1)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速上升；(2）当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速上升；(3）当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀加速下降；（4)当电梯以a＝2 m/s2的加速度匀减速下降；从以上例子中归纳总结：什么情况下会发生超重现象，什么情况下会发生失重现象?答案（1)匀加速上升时，以人为研究对象,受力情况、加速度方向、速度方向如图甲所示．选向上为正方向．根据牛顿第二定律有甲N1－mg＝ma得:N1＝mg＋ma＝50×(10＋2) N＝600 N(2）匀减速上升时,以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图乙所示．选向下为正方向乙根据牛顿第二定律有mg－N2＝ma得：N2＝mg－ma＝50×(10－2）N＝400 N(3)匀加速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丙所示,选向下为正方向,根据牛顿第二定律丙有mg－N3＝ma得:N3＝mg－ma＝50×(10－2) N＝400 N（4）匀减速下降时，以人为研究对象，人的受力情况、加速度方向、速度方向如图丁所示，选向上为正方向，根据牛顿第二定律有N4－mg＝ma丁得:N4＝mg＋ma＝50×（10＋2) N＝600 N归纳总结:(1）、(4)中，物体具有向上的加速度时，会发生超重现象；(2）、(3）中,物体具有向下的加速度时，会发生失重现象．［要点提炼］判断超重、失重状态的方法1．从受力的角度判断超重:物体所受向上的拉力(或支持力）大于重力．失重：物体所受向上的拉力（或支持力）小于重力．完全失重：物体所受向上的拉力(或支持力)等于零．2．从加速度的角度判断超重:物体具有竖直向上的加速度．失重：物体具有竖直向下的加速度．完全失重：物体具有竖直向下的加速度，且加速度大小等于g. 3．注意（1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关．（2）发生超重、失重或完全失重时，物体所受的重力并没有变化．（3）发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失．比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动……，靠重力使用的仪器也不再能使用(如天平）．(4)只受重力作用的一切抛体运动,如我们学过的自由落体运动和竖直上抛运动等，物体在空中只受重力的运动，其加速度等于g，物体都处于完全失重现象．［延伸思考］有人说：“物体超重时重力变大了，失重时重力变小了,完全失重时重力消失了．"对吗？为什么?答案不对．超重是物体对悬挂物的拉力（或支持物的压力)大于物体所受重力的现象，物体本身的重力并没有变化．同理，失重和完全失重时重力也没有变化．一、超重与失重的判断例1下列说法中正确的是()A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态解析当加速度方向竖直向下时，物体处于失重状态;当加速度方向竖直向上时，物体处于超重状态，蹦床运动员在空中上升和下降的过程中加速度方向均竖直向下,且a＝g，为完全失重状态,所以B 正确．而A、C、D中运动员均为平衡状态，F＝mg,既不超重也不失重．答案B二、关于超重与失重的计算例2(多选）在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图2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,根据图像分析得出的结论中正确的是()图2A．从t1时刻到t2时刻，物块处于失重状态B．从t3时刻到t4时刻，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，最后停在低楼层解析从F－t图像可以看出，0~t1时间内，F＝mg，电梯处于静止状态或匀速直线运动状态；t1～t2时间内,F〉mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态,可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3时间内，F＝mg，电梯处于静止状态或匀速直线运动状态;t3~t4时间内，F〈mg,电梯具有向下的加速度,物块处于失重状态，可能加速向下运动或减速向上运动．综上分析可知,B、C正确．答案BC例3在电梯中,把一重物置于台秤上,台秤与力的传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图3所示．试由此图回答问题：(g取10 m/s2）图3(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？解析(1)根据题意4 s到18 s物体随电梯一起匀速运动，由共点力平衡的条件知：压力和重力相等,即G＝30 N；根据超重和失重的本质得：物体的重力不变(2）超重时：支持力最大为50 N,由牛顿第二定律得a1＝F 合m＝错误!m/s2≈6。
超重与失重概述课件
超重与失重的应用实例
航天器
在航天器中，航天员处于失重状态，这使得在太空中进行实验和生产成为可能。
电梯
在电梯启动和停止时，乘客会感受到超重和失重现象，这是由于电梯的加速度变 化所引起的。
03
超重与失重的实验验证
实验目的
验证超重与失重的现 象及产生条件。
加深对牛顿第二定律 和牛顿第三定律的理 解。
总结词
超重与失重不会改变物体的质量，只是改变了物体所受重力的表现情势。
详细描述
物体的质量是固定的，不会因为超重或失重而产生改变。超重与失重只是改变了物体所受重力的表现情势，即物 体对支持物的压力或悬挂物的拉力。
对物体运动状态的影响
总结词
超重状态下，物体加速下落或减速上升 ；失重状态下，物体减速下落或加速上 升。
两种状态。
物理现象
超重表现为物体对支持物的压 力大于重力，失重表现为物体 对支持物的压力小于重力。
产生原因
超重和失重现象的产生是由于 物体加速度的方向与重力方向 的关系决定的。
实例分析
电梯升降、蹦床、过山车等运 动过程中都存在超重和失重现
象。
超重与失重的未来发展
理论深化
应用拓展
随着物理学的不断发展，超重和失重的理 论将不断深化和完善，为解决实际问题提 供更精确的指点。
失重的定义
总结词
失重是指物体对支持物的压力小于物体所受重力的情况。
详细描述
当物体在竖直方向上加速降落或减速上升时，会受到一个向 下的力，这个力小于重力，导致物体对支持物的压力减小， 即为失重状态。
超重与失重的物理意义
总结词
超重与失重是物体在加速度方向上的作用力与反作用力的体现，是牛顿第二定律在重力场中的应用。
【高中物理】超重和失重要点透析!
【高中物理】超重和失重要点透析！一、超重和失重的定义1.超重：物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重。
注：FN=Mg+Ma2.失重：物体在支架上的压力（或吊绳上的张力）小于物体重力的现象称为失重。
注意：此时有fn=mg-ma二、超重和失重发生的条件1.发生超重现象的条件：当物体向上加速或向下减速时，物体处于超重状态，也就是说，无论物体朝哪个方向移动，只要物体具有向上加速度，物体都处于超重状态。
2.发生失重现象的条件：当物体向下加速或向上减速时，物体处于失重状态，也就是说，无论物体朝哪个方向运动，只要物体向下加速，物体就处于失重状态。
3.拓展：不仅当物体在垂直方向上以加速度或减速向上或向下移动时，物体才处于超重状态。
事实上，当物体移动时，只要加速度有一个向上的分量，物体就处于超重状态；同样，只要加速度有向下的分量，物体就处于失重状态。
注意：超重和失重现象，仅仅是一种表象。
所谓超重和失重，只是物体对支持物的压力（或拉力）的增大或减小，是视重的改变而实际重量（实重）并不变。
三、超重和失重的扩展分析1.对超重的理解假设物体的质量为m，物体的向上加速度为a，局部重力加速度为g。
根据牛顿第二定律，f被认为是-Mg=ma，那么f被认为是=Mg+ma。
其中f视即视重，是物体对支持物的实际压力或对悬挂物的实际拉力的大小。
可以看出，当超重时，表观重量等于实际重量加上Ma，多余部分可以理解为导致物体产生向上加速度。
同时，也可以看出超重物体的重力没有改变。
2.对失重的理解假设物体的质量为m，物体的向下加速度为a，局部重力加速度为g。
根据牛顿第二定律，Mg-F被视为=ma，那么F被视为=Mg-ma。
由此可以看出，失重时视重等于实重减去ma，失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度，同时可看出，失重的物体所受重力也没变。
注：所谓完全失重是指表观重量等于零的现象，也就是说，当a=g时，可以用上述公式代入f视=mg-ma=mg-mg=0当物体的组件A不被视为向上组件或向下组件的向下组件，但物体的组件A不被视为向下组件时：（1）超重时：f视=mg+ma上，视重等于实重加上ma上，视重比实重超出了ma上。
《超重与失重》 讲义
《超重与失重》讲义一、超重与失重的概念当物体具有向上的加速度时，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，称为超重；当物体具有向下的加速度时，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，称为失重。
如果物体的加速度方向竖直向下，且大小等于重力加速度 g 时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零，这种状态称为完全失重。
为了更直观地理解这两个概念，我们可以想象一个人站在体重秤上。
当人静止时，体重秤的示数等于人的重力。
当人加速上升时，体重秤的示数会大于人的重力，这就是超重现象；当人加速下降时，体重秤的示数会小于人的重力，这就是失重现象；当人自由落体时，体重秤的示数为零，这就是完全失重现象。
二、超重与失重的产生条件超重现象产生的条件是物体具有向上的加速度。
例如，当电梯加速上升时，人站在电梯里会感到脚下的支持力变大，体重秤的示数增加，这就是超重现象。
在这种情况下，根据牛顿第二定律 F mg ＝ ma，其中 F 是支持力，m 是人的质量，g 是重力加速度，a 是加速度。
因为 a向上，所以 F 大于 mg，即支持力大于重力，产生超重现象。
失重现象产生的条件是物体具有向下的加速度。
比如，当电梯加速下降时，人会感觉脚下的支持力变小，体重秤的示数减小，这就是失重现象。
此时，根据牛顿第二定律 mg F ＝ ma，因为 a 向下，所以 F小于 mg，即支持力小于重力，产生失重现象。
完全失重现象产生的条件是物体的加速度等于重力加速度且方向竖直向下。
在太空中的航天器中，宇航员就处于完全失重状态。
因为航天器绕地球做圆周运动，其向心加速度等于重力加速度，此时宇航员对航天器的压力为零。
三、超重与失重的本质超重和失重现象的本质是物体所受的合力发生了变化，从而导致物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了改变。
重力本身并没有变化，只是由于加速度的存在，使得物体的视重（即物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力）发生了改变。
【新教材山东物理】5.5超重与失重练习（2）-山东高中物理必修第一册（解析版）
5.5超重与失重一、单选题1、下列关于超重、失重现象的说法正确的是（）A．汽车驶过拱形桥顶端时处于失重状态，此时质量没变，重力减小了B．荡秋千的小孩通过最低点时处于失重状态，此时拉力小于重力C．宇航员在飞船内处于完全失重状态，而正在进行太空行走的宇航员在飞船外则处于平衡状态D．电梯加速上升时，电梯中的人处于超重状态，受到的支持力大于重力【答案】D【解析】A、汽车驶过拱形桥顶端时有竖直向下的加速度，处于失重状态，此时质量没变，重力不变，故A错误；B、荡秋千时秋千摆到最低位置时，加速度方向向上，故人处于超重状态，故B错误；C、无论宇航员在舱内或是在舱外，都随着飞船一起做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，所以不是处于平衡状态，故C错误；D、电梯加速上升时，加速度向上，处在电梯中的人处于超重状态，受到的支持力大于重力，故D 正确；故选D。
【点睛】物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态，有向上的加速度；物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态，有向下的加速度。
2、下列哪一种运动情景中物体将会处于一段持续的完全失重状态（）A.高楼正常运行的电梯中B.沿固定于地面的光滑斜面滑行C.固定在杆端随杆绕对地静止圆心在竖直平面内运动D.不计空气阻力条件下的竖直上抛【答案】D【解析】A、高楼正常运行的电梯中，没有说明加速度的方向，不能判断是否是完全失重状态．故A 错误．B、沿固定于地面的光滑斜面滑行，设斜面的倾角为θ，则其加速度：a=gsinθ，不是完全失重状态，故B错误．C、固定在杆端随杆绕对地静止圆心在竖直平面内运动的过程中受到绳子的拉力，在最低点处于超重状态．故C错误．D、物体做竖直上抛运动时处于完全失重状态，物体的重力并没有变化，而且始终存在，故D正确．故选：D3、如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（g取10m/s2）（）A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为12m/s2B.电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2C.电梯可能向下加速运动，加速度大小为2m/s2D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为12m/s2【答案】C【解析】电梯匀速直线运动时，弹簧秤的示数为10N，知重物的重力等于10N，对重物有：mg-F=ma，解得a=2m/s2，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为2m/s2，方向竖直向下．电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动．故C正确，A、B、D错误．故选：C4、如图所示，一物体从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下．A点为弹簧自然状态时端点位置，当物体到达B点时，物体速度恰好为零，然后被弹回．下列说法中正确的是（）A.物体从A点下降到B点的过程中，速率不断变小B.物体在B点时，所受合力为零C.物体在A点时处于超重状态D.物体在B点时处于超重状态【答案】D【解析】在A下降到B的过程中,开始重力大于弹簧下,物体做加速运动,弹力在增加速度在减小,当重力等在以后运动的过程中,弹力大于重力据牛顿第二定律知,加速度方回速度方问相反,物体做减速运动,运动的过程中弹力增大,加速度增大,到达最低速度为零知加速度先减小后增大,速度先增大后减小物体在A点时加速度向勿体在B点时,加速度向上,合力不为零,处于超重状态;故D正确,ABC错误。
《超重与失重》 讲义
《超重与失重》讲义一、什么是超重与失重在我们的日常生活中，经常会体验到一些奇妙的物理现象，超重与失重就是其中的一部分。
那到底什么是超重和失重呢？超重，简单来说，就是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。
比如说，当你乘坐电梯加速上升时，你会感觉到自己好像变重了，这就是超重现象。
而失重，则是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。
一个常见的例子是，当电梯加速下降时，你会有一种轻飘飘的感觉，仿佛体重减轻了，这就是失重。
需要注意的是，超重和失重并不是物体的重力发生了变化，而是物体所受的支持力或拉力发生了改变。
重力始终是不变的，它的大小只与物体的质量和所处的地理位置有关。
二、超重与失重的产生条件要产生超重和失重现象，需要一定的条件。
对于超重，当物体具有向上的加速度时就会发生。
比如在刚才提到的电梯加速上升的例子中，人的加速度向上，所以支持力大于重力，出现超重现象。
失重则相反，当物体具有向下的加速度时就会产生。
像电梯加速下降，人的加速度向下，此时支持力小于重力，从而出现失重。
另外，当物体处于完全失重状态时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零。
比如在太空中的宇航员，他们围绕地球做圆周运动，此时重力全部用来提供向心力，就处于完全失重的状态。
三、超重与失重的定量分析为了更深入地理解超重和失重，我们来进行一些定量的分析。
假设一个质量为 m 的物体，受到竖直方向的合力为 F 合。
根据牛顿第二定律 F 合＝ ma ，当物体具有向上的加速度 a 时，F 合＝ N mg ，其中 N 是支持力。
因为 a 向上，所以 F 合＞ 0，即 N mg ＞ 0，得出 N ＞ mg ，这就是超重。
当物体具有向下的加速度 a 时，F 合＝ mg N ，因为 a 向下，所以F 合＞ 0，即 mg N ＞ 0，得出 N ＜ mg ，这就是失重。
如果加速度 a ＝ g ，向下，那么 N ＝ 0 ，这就是完全失重。
5.5超重与失重
案例分析
图甲是某人从1楼上升至14楼又立刻返 回到1楼过程中电梯对其支持力随时间变化 的图像，分析后在图乙、图丙中做出电梯运 动过程中的a-t、v-t图像，并求出每层楼的 2 高度h？(g=10m/ s )
F/N 600 500 400
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
t/s
a/(m/s2) 2
3
3
3
N
X 1牛顿
10 8
中国制造 MADE IN CHINA
2 4
6
N
X 1牛顿
10 8
中国制造 MADE IN CHINA
2 4
6
eg3、某人在地面上能举起60㎏的 物体，在某以加速度a匀加速下降的 电梯中能举起80㎏的物体。 （g=10m/s2) （1）求该电梯加速度a的大小？ （2）若电梯以该加速度a匀加速上 升，求人在电梯里能举起多少千克 的物体？
10 m eg4、体积为1.2× 质量为1kg的空心小球 用细线拴在一盛满水的 容器中，此时台秤示数 为40N，若细绳断开， 小球在上浮的过程中台 秤的示数为多少？不计 阻力（g=10m/s2, ρ水=1× 10 kg/m3)
a
8
4
中国制造 MADE IN CHINA
N
2 1 4
6
6
G
完全失重现象
在完全失重条件下的科学研究
制造理想的滚珠
液体呈绝对球形
制造泡沫金属
g
试解释这一现象
思考：1、水喷出来的 原因是什么？ 2、水不喷出是因为 水失去重力了吗？
内部有压力
完全失重时水内部没有压力
5.5 超重与失重
B.水将不再从孔中喷出
C.水以更大的速率喷出 D.水以较小的速率喷出
如果电梯加速下降又会发生什么现象呢？当下落加速度为 重力加速度时，又会发生什么事情呢？ 可以看到加速下降时，水流出的速率变小，如果下落加 速度达到g，则水不再流出，此时称为完全失重，就像是
物体完全不受重力作用一样，此时一切和重力有关的现
例题2：某电梯中用细绳悬挂一重物,当电梯在竖直方向 运动时,发现绳子突然断了,由此判定电梯的运动情况可 能是( AD ) A.加速向上运动 C.减速向上运动 B.加速向下运动 D.减速向下运动
解析：有向上的加速度时，物体处于超重状态，此时 对悬线的拉力大于物体的重力才有可能被拉断。所以
可能为向上加速，也可能为向下的减速。
和失重现象。让我们来一起看看。 体验一：用手平托几本厚书，体会它们在加速上升和加
速下落过程中对手的压力的变化情况。 可以感觉到上升时，书对手的压力比静止不动时要大；
下仔细观察测力计静止时、
缓慢上升和下降时；突然上升和下降时测力计的示数变化。
里最多能举起80kg的物体，他在地面上最多能举起质量 为多少的物体？
解:以物体为研究对象进行受力分析，由牛顿第二定
律得： mg-F=ma F=mg-ma=600N
在地面上人的胳膊能承受的最大力仍然为600N，设此
时能够举起的物体质量为m′ ，则有 F=m′ g
m =60kg ′
1.超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 大于物体的重力 F=mg+ma 小于物体的重力的情况 F=mg-ma F<mg 3.完全失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的 拉力）等于零的这种状态，叫做完全失重。 F=0 F>mg 2.失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）
超重与失重
趣味小实验2
在塑料瓶下端靠近底边处钻一个小孔，用手堵住瓶口， 然后往瓶里加满水。 把堵小孔的手移去，可看到小孔 处有水喷射出。 分析：这是因为液体受到重力而使内部存在压力，小 孔以上部分的水对以下部分的水的压力造成小孔处的 水流出。 让瓶子从某一高处自由下落，会发现什么结果？这是 为什么？ 分析：当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状 态，小孔以上部分的水对以下部分的水的没有压力， 小孔没有水流出。
物体（或物体系的一部分）具 有竖直向上的加速度（或加速 度分量）
情景3：质量为m的物体放在电梯地板上， 当电梯以加速度a加速下降时 （1）分析物块的受力情况：（画出受力分 析图） （2）根据牛顿运动定律求出物块对地板的 压力： （3）此时物块超重还是失重？在该情景中， 物块的重力是否改变了？
析：因匀加速下降，故a、v同向。a方向向下。
F-m3g=m3a m3=48kg
G
针对训练
谢谢大家！
析：因匀加速上升，故a、v同向。a方向向上。
解：对人受力分析如图， 由牛顿第二定律知， N-mg=ma 故N=m(g+a)>mg 由牛顿第三定律知，地板对人的支持 力N与人对地板的压力N`是一对作用 力与反作用，故N`=N=m(g+a)。
G
N
1、超重 定义：物体对支持物的压力(或对 悬挂物的拉力) 大于物体所受到 的重力的现象。 超重条件（本质）：
解：对物体受力分析如图，
N
由牛顿第二定律知，
mg-N=ma 故N=m(g-a)<mg 由牛三知，地板对物体的支持力N 与物体对地板的压力N`是一对作 用力与反作用，故N`=N=m(g-a)
G
2、失重 定义：物体对支持物的压力(或对 悬挂物的拉力) 小于物体所受到 的重力的现象。 失重条件（本质）：
超重和失重--优质获奖精品课件 (5)
2．如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为 m1 和 m2 的两物体 P、Q，用细绳通过光滑定滑轮相连，m1＞m2.现 剪断 Q 下端的细绳，在 P 下落但还没有到达箱底的过程中，台 秤的示数与剪断前的示数相比将( )
A．变大 B．变小 C．不变 D．先变小后变大
解析：B 剪断细线之前，木箱对台秤的压力等于整体的重力；剪断细线以 后，物块 P 向下加速掉落，加速度向下，物体 P 处于失重状态；由于 P 的质量 大，用整体法可知整个系统处于失重状态，所以木箱对台秤的压力小于整体重力， 故示数变小．
滑块与滑板运动的加速度．应注意发掘滑块与滑板是否发生相对
运动等隐含条件
滑块与滑板保持相对静止时，二者速度相同，分析清楚此时的摩
擦力作用情况
速度关系 滑块与滑板之间发生相对运动时，二者速度不相同，明确滑块与
滑板的速度关系，从而确定滑块与滑板受到的摩擦力情况．应注意摩擦力发生突变的情况
滑块和滑板向同一方向运动时，它们的相对滑行距离等于它们的
5．如图所示，质量 M＝8 kg 的长木板放在光滑的水平面上，在长木板左 端加一水平恒定推力 F＝8 N，当长木板向右运动的速度达到 1.5 m/s 时，在 长木板前端轻轻地放上一个大小不计，质量为 m＝2 kg 的小物块，物块与长 木板间的动摩擦因数 μ＝0.2，长木板足够长．(g 取 10 m/s2)
2．平衡、超重、失重、完全失重状态的比较
加速度 视重(F)与重力关系
运动情况
平衡 a＝0
F＝mg
静止或匀速直线运 动
超重 向上
失重 向下
完全
失重
a＝g
F＝m(g＋a) >mg
F＝m(g－a) <mg (a<g)
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宇航员的 平躺姿势
太空中的失重环境
可以制造出几百米长的玻璃纤维
小结
1、超重和失重是一种物理现象。
2、物体是超重还是失重是由a 的方向来判定的， 与v 方向无关。不论物体处于超重还是失重状态， 重力不变。
3、a 向上：超重 a 向下：失重
（a = g 为完全失重）
谢谢观看
制造理想的滚珠
制造泡沫金属
在太空的轨道上，可以制成一种新的泡沫材料 泡沫金属．在失重条件下，在液态的金属中通 以气体，气泡将不“上浮”，也不“下沉”， 均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫 金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢 ，用它做机翼，又轻又结实. 同样的道理，在 失重条件下，混合物可以均匀地混合，由此可 以制成地面上不能得到的特种合金．
超、失重与加、减速有关吗？
测力计读数（即物体对支持物的压力或对悬挂绳的拉力 ）
大于重物所受重力的现象称为超重现象
只要加速度方向竖直向上，必产生超重现象
测力计读数（即物体对支持物的压力或对悬挂绳的拉力 ）
小于重物所受重力的现象称为失重现象
只要加速度方向竖直向下，必产生失重现象
完全失重
此时重力 为零吗？
上 上升过程中对坐椅的压力？
末期：减速 读数<重力 失重 2、物体是超重还是失重是由a 的方向来判定的，
升 尽（管a =座g椅为的完状全态失是重最）适当的，可以把压到我身上的巨大重量减少到最低限度，但是手脚稍微动弹一下都是很困难的。
超重和失重课件
超重失重情况 超重
不超重不失重
猜想相关量
向上 a=0 向下
向下 a=0 向上
失重 失重
不超重也不失重
超重
③由实验总结结论： 当有向上的加速度时产生超重现象， 当有向下的加速度时产生失重现象。
超重和失重
一、什么是超重现象？什么是失重现象？
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情况 。 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情况 。
∴台秤的读数 F′= ma+G> G 即超重现象
思考与讨论：加速度向上时物体运动形式有哪些？
讨论与思考：
一个质量为70kg的人乘电梯下楼，刚开始电梯 以3m/s2的加速度匀加速下降 (取g＝10m/s2) 。求 ⑴、这时他对电梯地板的压力。 ⑵、若电梯下降的加速度为10m/s2，压力又如何？ 解析: ⑴以向下为正方向,人受力如图 由牛顿第二定律:mg-F=ma 人对地板压力由牛顿第三定律得: N1=F 由上N1=m(g-a)=70×(10-3)N=490N 失重 ⑵ 同上可得N2=0 （只受重力 a=g的物 体所处状态叫完全失重状学 刘连鹏
超重和失重
一、什么是超重现象？什么是失重现象？
F拉
G
F
压
G
有时F拉大于mg 有时F拉小于mg
有时F压小于mg 有时F压小于mg
观察电梯中测力计示数的变化
一、什么是超重现象？什么是失重现象？
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情况 。 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情况 。
F
mg
小 结
一、什么是超重？什么是失重？
《超重和失重》 知识清单
《超重和失重》知识清单一、超重和失重的概念超重：当物体具有向上的加速度时，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，称为超重。
失重：当物体具有向下的加速度时，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，称为失重。
完全失重：当物体以加速度 g 竖直向下加速运动时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零的状态，称为完全失重。
二、超重和失重的产生条件超重产生的条件：物体的加速度向上。
例如，电梯加速上升时，人处于超重状态。
失重产生的条件：物体的加速度向下。
比如，电梯加速下降时，人处于失重状态。
完全失重产生的条件：物体的加速度等于重力加速度g 且竖直向下。
在太空中的航天器中的物体就处于完全失重状态。
三、超重和失重的本质超重和失重现象的本质是物体所受的支持力或拉力发生了变化，而物体所受的重力并没有改变。
在超重状态下，支持力或拉力大于重力，这是因为物体具有向上的加速度，需要更大的支持力或拉力来提供向上的合力。
在失重状态下，支持力或拉力小于重力，是因为物体具有向下的加速度，支持力或拉力相应减小。
在完全失重状态下，支持力或拉力为零，物体只受到重力的作用。
四、超重和失重的定量分析设物体的质量为 m，重力加速度为 g，支持力为 N，拉力为 T。
超重时，加速度 a 向上，根据牛顿第二定律有：N mg ＝ ma ，所以 N ＝ m(g ＋ a) ，此时支持力大于重力。
失重时，加速度 a 向下，根据牛顿第二定律有：mg N ＝ ma ，所以 N ＝ m(g a) ，此时支持力小于重力。
完全失重时，加速度 a ＝ g 向下，此时 N ＝ 0 。
五、生活中的超重和失重现象1、电梯中的超重和失重当电梯启动上升时，加速度向上，人处于超重状态；当电梯制动减速上升时，加速度向下，人处于失重状态。
当电梯启动下降时，加速度向下，人处于失重状态；当电梯制动减速下降时，加速度向上，人处于超重状态。
2、过山车中的超重和失重过山车在上升到顶点和下降的过程中，会经历超重和失重的状态变化，给游客带来刺激的体验。
5.5超重失重课件
m2=60kg
空间站中的宇航员
练习： 1、质量为50kg的人站在升降机内的体重计上，当升 降机做下列各种运动时，体重计的示数各是多少？ （g=10m/s2） （1）升降机匀速上升 （2）升降机以4m/s2的加速度加速上升 （3）升降机以4m/s2的加速度减速上升 （4）升降机以重力加速度g加速下降 解：（1）匀速上升时，加速度 a=0 根据牛顿第二定律有 F-G=ma 故 F=mg=50×10N=500N 由牛顿第三定律可知：体重计的示数为500N
实重和视重：(1)实重：物体实际所受的 ，它与物 体的运动状态无关。 (2)视重：测力计所指示的数值。
重力
三、对超重和失重的进一步认识 例4、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减速 上升，测力计的示数又是多少？ （g取10 m/s2)
例5、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减速 下降，测力计的示数又是多少？ （g取10 m/s2) 总结： a、当物体有向上的加速度时（加速上升或减速下 降），产生超重现象。 b、当物体有向下的加速度时（加速下降 或减速上 升），产生失重现象。当a=g时，完全失重。
例：下面所示的情况中，对物体m来说，哪几种发生超重 现象？哪几种发生失重现象？ v m
甲
N
a N<G
失重 v
N
m
乙 G
a
N>G 超重
G N G a N<G 失重 v
v
N
m 丙
m G 丁
a
N>G 超重
1、条件 总结： 物体具有竖直向上的加速度，即处于超重状态； 物体具有竖直向下的加速度，即处于失重状态。 与运动的方向无关。
3.如图所示，升降机内的水平桌面上，用轻弹簧连接 一个质量为m的物体，当升降机以速度v向下做匀速运 动，把弹簧拉长x时，物体恰好能在桌面上静止，若 突然发现物体向右运动，则升降机的运动可能（ B ） A.保持原来匀速运动 B.向下做加速运动 C.向上做加速运动 D.向下做减速运动 v 解析：物体运动说明桌面对它的摩擦力变小，即物 体对桌面的压力变小，处于失重状态，应有向下的 加速度，因此选B。
5.5《超重与失重》教学设计1(沪科版必修1)(修改)
电梯运动情况
超重失重
速度
开始 加速
超重
向上
上 升
中间
匀速
不超重 不失重
向上
最后 减速
失重
向上
开始 加速
失重
向下
下 降
中间
匀速
不超重 不失重
向下
最后 减速
超重
向下
加速度 向上 ＝0 向下 向下 ＝0 向上
结论：当加速度向上时产生超重现象，当加速度向下时产生失重现 象。
3、理论研究超重和失重现象 教师引导：初中已经学习过，用弹簧秤称物体重量时，弹簧秤读数 就是物体的重量。为什么以上现象中不是这样了呢？ 学生讨论：两个现象中物体运动现象的不同。 教师引导：不同的现象应该用不同的方法分析。本节课遇到的问题 物体不是平衡状态，应该用什么规律来分析？ 学生在讨论取得一致结论的基础上，自行进行理论研究。 以弹簧秤下的砝码为研究对象，根据牛顿第二定律，得： 当加速度方向竖直向上时：F－mg=ma。
5.5 超重与失重
一、教学目标
1、知识与技能 （1）了解超重和失重概念，知道超重或失重的本质。 （2）掌握发生超重与失重现象的条件。 （3）能运用相关规律解释生活中的超重与失重现象。 2、过程与方法 （1）让学生经历探究过程，学习科学探究方法。 （2）通过探究学习，认识实验及数学工具在研究物理问题中的作 用。 3、情感态度与价值观 通过超重失重的学习，让学生意识到物理在我们身边；利用传感器 研究，使学生感受现代科技的广泛应用。
教师引导：
①电梯在上升或下降过程中是否各只有起动和停止两个阶段？ ②每个阶段要观察什么？ ③在出现超重时，物体的运动有什么共性？失重时呢？ （3）学生活动： ①观察并记录电梯上升过程托盘秤所显示的超重或失重现象都出现
超重与失重
现象分析
加速上升 减速下降
实验结论
超重： 视重 > 实重 ( a向上 )
运动状态：向上加速 或 向下减速
N =G+ma N >G
减速上升
加速下降
体重秤示数为45kg 失重： 视重 〈 实重
失重： 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称为失重现象。
视重 〈 实重
精讲细练
假设该同学的质量m =50kg，
并设电梯上升的初始阶段是匀加速
运动，加速度大小a=0.5m/s2,能
否用前面学习的知识求得体重计的
a
读数？ (g取10m/s2)
【解析】以人为分析对象
根据牛顿第二定律得
FN mg ma FN mg ma
代入数据，得 FN=525N 由牛顿第三定律：
匀速上升
匀速下降
体重秤示数为50kg 平衡状态：视重=实重
现象分析
思考：体重计上显示的为何力？人所受支持力
N ,与体重秤所受压力N’有何关系？
N
G N’
加速上升
减速下降
体重秤示数为55kg
超重： 视重 〉实重
超重： 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称为超重现象。
小实验:
注意：
弹
1、一位同学观察弹簧秤 簧
秤
读数的变化。
和 钩
2、另一位同学要负责接
码 处
住装置，以免摔坏。
于 静
止
弹 簧 秤 和 钩 码 处 于 自 由 a=g 下 落
v
水的完全失重 让我想想……
1、水喷出来的原因是什么？ 2、水不喷出是因为水失去重力了吗？
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科目物理年级高一学期第一设计者总课时
课题
5.5超重与失重
第5章第5课共课时
课型
检 查
记 录
初备
年月日
复备
年 月 日
年 月 日
年 月 日
教
学
目
标
知识与技能
1.掌握牛顿第二定律
2.掌握超重与失重
3．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质．
过程与方法
1．培养学生的分析推理能力和实验观察能力．
小
记
理化生活页教案第3页
[课堂训练]
1．某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中…………………………( )
A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变
B．此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大
C.台秤的示数先增大后减小
D.台秤的示数先减小后增大
2．培养学生处理三力平衡问题时一题多解的能力．
3．引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质．
情感态度与价值观
1.渗透物理学研究方法的教育.
2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.
重 点
难 点
教学重点
发生超重、失重现象的条件及本质．
教学难点
超重、失重现象的条件及本质．
教 学
方 法
师：结合超重的定义方法，这一种现象应该称为什么现象?
生：应该称为失重现象．当物体对支持物的压力和对悬挂物的拉力小于物体重力的现象称为失重．
师：第三种情况中人对地板的压力大小是多少?
生：应该是零．
师：我们把这种现象叫做完全失重，完全失重状态下物体的加速度等于重力加速度g．
师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化?
探究、讲授、讨论、备，体重计、装满水的塑料瓶等
理化生活页教案第1页
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
［新课导入］
(学生实验)
一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数．注意观察接下来的实验现象．
学生活动：观察实验现象，分析原因
师：甲突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
“超重“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．
学生通过亲自试验，
观察现象，总结规律
学生相互讨论，多思考，自己
推到力学关系
多做练习，多总结规律和方法
让学生总结自己观察的结果
熟练掌握牛顿
第二定律的应用
会运用牛顿第二定律解决超重和失重的问题
理化生活页教案第２+页
板
书
设
计
教
后
生：物体的加速度方向向上．
师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的?
生：应该是加速上升．
师：大家看这样一个问题：
投影展示：人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大?
学生讨论回答
生1：此时人对地板的压力也是大于重力的，压力大小是：F＝m(g+a)．
生2：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下．
师：大家再看这样几个问题：
(投影展示)
1．人以加速度A加速向下运动，这时人对地板的压力多大?
2．人随电梯以加速度。减速上升，人对地板的压力为多大?
3．人随电梯向下的加速度a＝g，这时人对地板的压力又是多大?
师：这几种情况物体对地板的压力与物体的重力相比较哪一个大?
生：应该是物体的重力大于物体对地板的压力．
答案：D
2．如图4—7，4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为( )
A．F：mg B.Mg<F<(M+m)g
C．F：(M+m)g D．F>(M+m)g
答案：D
3．在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是……………………………………………………( )
生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化．
师：为了加深同学们对完全失重的理解，我们看下面一下实验，仔细观察实验现象．
课堂演示实验：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动．
生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了．
师：现在大家就可以解释人站在台秤上，突然下蹲和站起时出现的现象了．
A.读数偏大，表明装置加速上升
B．读数偏小，表明装置减速下降
C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动
D．读数准确，表明装置匀速上升或下降
答案：C
[小结]
本节课是牛顿运动定律的具体应用，分别是两种特殊情况，一种是物体受合力为零时物体处于平衡状态时的分析，应该注意三力合成与多力合成的方法，注意几种方法的灵活运用，另一种情况就是物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象．对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化．即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小．当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系．超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象．
生：体重计的示数发生了变化，示数变小了．
师：甲突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
生：体重计的示数发生了变化，示数变大．
师：当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢?
生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的．而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化．
这位同学分析得非常好，我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小．大家再看这样一个问题：
多媒体投影例题：人站在电梯中，人的质量为m．如果当电梯以加速度。加速上升时，人对地板的压力为多大?
学生思考解答
生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力．由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力．
生2：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力F、重力G、质量m、加速度a的方程F—G=ma，由此可得：F＝G+ma＝m(g+a)人对地板的压力F与地板对人的支持力大小相等，即F’＝m(g+a)由于m(g+a)>mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大．
师：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体受到的重力的现象称为超重现象．物体处于超重现象时物体的加速度方向如何呢?