【素材】《用牛顿运动定律解决问题(二)》对超重、失重产生条件的批判和重新定位(人教)

对超重、失重产生条件的批判和重新定位

孙丰义

（山东省淄博市沂源县三岔中心学校 256111）

摘要：传统理论普遍认为，物体具有向上的加速度时，出现超重现象；反之，物体具有向下的加速度时，出现失重现象。笔者分析认为，这个理论是错误的，正确的超重、失重的产生条件应该是：当载体使载物具有向上的加速度时，出现超重现象；反之，当载体使载物具有向下的加速度时，出现失重现象。本文通过图例和分析印证了自己观点的正确性。

关键词：超重失重产生条件分析重新定位

第一部分：对教材的评论

1.超重失重的条件和定义﹝引注1﹞

超重的条件：由于m(g+a)＞mg，所以当电梯加速上升时，人对电梯地板的压力比人受到的重力大。概括为：当物体具有向上的加速度时。

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。

失重的条件：电梯加速下降（或减速上升）时，加速度向下，与坐标轴的正方向相反，a是负值，所以，m(g+a)＜mg，这时人对电梯地板的压力比人受到的重力小。概括为：当物体具有向下的加速度时。

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。

完全失重的条件及状态：如果物体正好以大小等于g的加速度竖直下落，那么，a=- g， m(g+a)=0，这时物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，这种状态是完全失重状态。

2.评论

2.2

的加速度时超重”、“当物体存在向下的加速度时失重”。新旧课本之差别就是两个词“具有”和“存在”，具有和存在是一个意思。

的正方向相反，a是负值，所以，m(g+a)＜mg，这时人对电梯地板的压力比人受到的重力小”的话可知，在这两个条件里，同时出现了“两个物体”——电梯和人，那么，说物体具有向上或向下的加速度时，说的物体应该是人，人就是“物体”，旧教材里的“像这样，当物体存在……”的话里也可以认定“人就是物体”。

2.4旧教材对条件的叙述更加明了，如图。

看课本关键词——“两个力”、“使”、“物体和弹簧秤一起”、“当升降机带着物体和体重计一起”、“物体对体重计的压力”——在这些关键词中，描述的都是两个物体。而超重的描述性定义中的“当物体存在向上的加速度……”中的“物体”就专指被施加力的物体即载物了。课本的这些叙述，整体读来，人

们不会对定义中的“物体”是载物产生歧义，但是，很悲哀的是课本以外的应用上，即：把一切只要具有向上加速度的物体，都判定它超重了！同理，把一切具有向下加速度的物体都判定它失重。课本上的“物体”是在先有了“弹簧秤”、“升降机”和“体重计”对它施加力后的物体；而课本外的物体，是在没有载体的前提下只给出它“具有向上的加速度”这样一个条件的物体，这样的物体，是不能判定它超重的。超重，它必须有一个作用对象，即物体超重在哪里得以体现！

景独立的说“：“当物体具有向上的加速度时超重。” “当物体具有向下的加速度时失重”就是错误的（课本中出现了多个具体的物体，而总结时用泛指的物体来表

示特指的载物，实在是混乱，本文修正为载体与载物以明确区别）。

第二部分：超重失重的根本原因

追寻超重和失重的根本原因，那就是惯性。

1.用阿特伍德机原理印证超重失重的条件——

设两物体的质量分别是m

1和m

2

且m

2

＞m

1

，则有系统加速度a=(m

2

- m

1

)g/(m

1

+m

2

)，

绳子的拉力（张力）T=2m

1m

2

g/(m

1

+m

2

)，对m

1

而言，作用在它上边的合力就是它

超重的重力（重量），F

1合=T- m

1

g=m

1

(m

2

- m

1

)g/(m

1

+m

2

)；对m

2

而言，作用在它上

边的合力也就是它失重的重力（重量），F

2合=m

2

g - T=m

2

(m

2

- m

1

)g/(m

1

+m

2

)；为了

更直观地表示各力之间的关系，令m

1=8kg、m

2

=12kg 组成定滑轮系统，g取10m/s2。

系统工作开始，则T=96N，对m

1的合力=超重的力，F

1合

=16N，加速度a

1

=2 m/s2

且方向向上；对m

2的合力=失重的力，F

2合

=24N，加速度a

2

=2 m/s2且方向向下。

由m

1

得：当物体受到两个反方向的力的合力方向向上时，物体产生了竖直方向

向上的加速度，此时，物体出现超重现象，概括为：载体使载物具有向上的加速

度时，载物超重。由m

2

得：当物体受到两个反方向的力的合力方向向下时，物体产生了竖直方向向下的加速度，此时，载物出现失重现象，概括为：载体使载物具有向下的加速度时，载物失重。

2.惯性是产生超重或失重现象的根源

2.1课本描述，如图。请看红色和蓝色字部分，其中的关键词是“物体和弹簧秤一起自由落下”、“升降机带着物体和体重计一起……加速下降”、“它们之间