“超重和失重”现象的实验.doc
超重与失重现象实验教具
超重与失重现象实验教具【实验原理】假设一个人站在升降机的磅秤上，升降机以匀加速竖直上升和匀加速竖直下降。
为了讨论方便，设人重量是mg，匀加速运动的加速度为a，磅秤上的读数是N，且以上各字母均是纯数量，用正、负号来表示它们的方向。
设竖直向上为正方向。
第一种情况下，升降机向上匀加速运动，磅秤上的读数为N=mg＋ma＝m(g＋a)＞mg我们把人在这种情况下所处的状态叫“超重”现象。
第二种情况下，升降机向下匀加速运动，N=mg-ma=m(g-a)＜mg我们把人在这种情况下所处的状态叫“失重”现象。
同样，当物体竖直向下匀减速与向上匀减速运动时，也会有超重与失重现象。
分析的方法是一样的。
我们可以自制仪器，用几种方法来说明这个道理。
【制作方法】方法一材料：废牙膏皮找来一支废牙膏皮，拧下盖，打开后面卷着部分，用圆木棍把它鼓起来，洗净里面的残存牙膏。
用针在牙膏皮靠近盖帽的圆筒两对边各钻一小孔，盖好盖。
小孔不要过大，把牙膏皮装满水后，水刚好能射出为宜。
实验时，用一个桶接大半桶水放在牙膏皮运动的正下方。
先将牙膏皮装满水，手持牙膏皮上端不动，可以看到水从小孔里射出，见图7-9。
图7-9迅速手持牙膏皮向上匀加速运动，可以看到小孔里喷出的水比刚才喷得更急、更远。
这是因为筒内的水处于超重状态，它对牙膏皮筒壁的压力增大的结果。
再将牙膏皮装满水，手持牙膏皮筒在高处不动，可以看到水从小孔里射出。
突然丢手，让牙膏皮做自由落体运动。
大家可以看见原来向外喷水的牙膏皮，在向下落时，一点水也不向外喷射！这是因为水处于失重状态时，它对牙膏筒壁的压力几乎减小为零了。
方法二材料：空高橙饮料瓶一个、软弹簧一根、1号电池两节、小电珠一颗、8×20cm2三夹板一块、导线、铁皮、细线等。
用剪刀去掉饮料瓶底部与上部，留下中间透明塑料部分。
在三夹板下端固定一块铁皮作软弹簧的底座，由软弹簧引出一根导线接小电珠。
剪一略大于1号电池直径的圆铜片，圆铜片中央开一直径3mm的小孔，然后把这圆铜片套在一节电池上并焊牢。
超重与失重
课堂练习：
某人在地面上最多只能举起60kg的物体，那么 他在一以2.5m/s2的加速度匀加速下 降的电梯里最多能举起多重的物体？ （g取10m/s2） N
解：因为人的最大举力恒定，本题中， 此人的最大举力为600N，即他在电梯 中所能提供给物体的最大支持力为 600N， 以物体为研究对象，根据牛顿第 二定律可知，G-N=ma，即 mg=ma+N,∴m=N/(g-a)=80kg；
这时我们发现， 虽然杯壁上有孔， 但水却没有流出 来，这是为什么 呢？
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。
超重和失重现象的应用
人造地球卫星、宇 宙飞船、航天飞机都绕 地球做圆周运动。所受 的地球引力只改变物体 的速度方向，不改变速 度大小。
解：人的重力G=mg=400N, 当升降机匀加速上升时，根据牛顿 第二定律可知N-mg=ma
分析：测力计的示数大小等于人对测力计的压 力大小。
→N=mg+ma=500N，
v a
N
根据牛顿第三定律可知，测力计对 人的支持力与人对测力计的压力大 小相等，
G
∴测力计的示数为500N。
一、超重现象
例1、在升降机（电梯）中测人的体重，已知人质 量为40kg，当升降机以2.5m/s2的加速度匀加速上升， 测力计的示数是多少？（g取10 m/s2)
G
∴测力计的示数为0N。
v
g
G
小结：此时测力计示数为0，好象人完全没有受 到的重力一样，这种状态下，人对测力计的压 力为0，我们把这种现象叫做完全失重。
对超重和失重的进一步认识
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)
超重失重探究实验报告
超重失重探究实验报告实验目的：探究超重失重现象对物体的影响，以加深对物体重量与重力的理解。
实验材料：1. 天平2. 弹簧测力计3. 各种不同质量的物体4. 实验记录表格5. 实验数据处理软件（如Excel）实验步骤：1. 将天平放在水平平台上，并确保其准确性。
校准天平以保证精准的重量测量。
2. 使用弹簧测力计测量不同物体的重力。
3. 将物体放置在天平上，并记录其重量。
4. 将物体悬挂在弹簧测力计上，并记录其测得的重力。
5. 将物体放入自由落体状态，此时物体不再受到任何约束力。
6. 使用弹簧测力计测量失重物体在自由落体时的重力。
7. 记录实验数据，并用数据处理软件处理数据。
实验结果与分析：根据实验所得数据，我们计算出了物体在超重失重时的重力值。
通过比较不同状态时物体的重量，我们可以观察到以下现象：1. 在正常重力下（物体放置在天平上），物体的重力等于其实际重量。
2. 在悬挂状态下，物体受到弹簧测力计的反作用力，因此所测得的重力值略小于实际重量。
3. 在自由落体状态下，物体不再受到任何约束力，因此失重物体的重力值为零。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 物体的重力与其质量成正比，无论是在正常重力、悬挂状态还是自由落体状态下都成立。
2. 超重失重现象是由于物体在自由落体状态下不再受到约束力的作用，导致重力为零。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超重失重现象对物体重量的影响。
在正常重力下，物体的重力等于其实际重量。
而在悬挂和自由落体状态下，物体所受到的重力会有所变化。
这一实验结果进一步巩固了我们对物体重量与重力关系的理解，并揭示了超重失重现象的本质。
【高中物理DIS通用实验】实验16：超重与失重
实验十六超重与失重
实验目的
观察超重与失重现象，探究产生超重与失重的原因。
实验原理
物体在向上或向下作加速运动时，对支持物的作用力大于或小于重力，这种现象称为超重或失重。
实验器材
朗威DISLab、计算机、重物。
实验装置图
见图16-1。
图16-1 实验装置图
实验过程与数据分析
1．将力传感器接入数据采集器，选择“示波”显示方式；
2．握住传感器的手柄，使其测钩竖直向下，点击“调零”；
3．将重物（6N左右）悬挂在力传感器测钩上；
4．教师可以在实验之前先引导学生基于实验原理，猜想超重和失重对应的“F-t”图线可能呈现出的形状；
5．手持悬挂有重物的力传感器，沿垂直于地面的方向加速升降，观察波形变化；
6．点击“停止”，回放“F-t”图线（图16-2）；
7．根据实验获得的“F-t”图线，分析推断该图线不同区段所对应的运动状态，对学生们实验之前的猜想加以验证；
8．改变重物上升、下降的加速度或重物的质量，重复实验，观察此时的“F-t”图线与图16-2之间的差别，讨论其成因。
图16-2 超重失重图像。
超重和失重现象
超重和失重现象（一）电梯上和磅秤上的实验自从人造卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们常常谈论超重和失重，从电视上也可以看到宇航员处于完全失重时的现象。
为加深对超重、失重的理解，让我们做一做如下的实验。
用细漆包线（直径在0．3毫米左右）在钢笔上绕一、二十圈做成一个小弹簧。
在弹簧的下端挂一块小橡皮，然后用手提着弹簧的上端去乘电梯。
观察电梯开始上升和停止下来，以及开始下降和停止下来这四个阶段中弹簧伸长的变化，把观察到的现象记录在下表中：在上述现象中你认为哪种情况属于超重现象，哪种情况属于失重现象。
你还可以站在称作重的磅秤上做类似的实验：静止时记下磅秤的读数，然后下蹲，看开始下蹲的瞬间和下蹲结束的瞬间磅秤的读数是怎样变化的？再看看站起的过程中读数有什么变化，为什么会产生这些变化？（二）用冰淇淋纸杯做失重实验如图1．30－1，把两个金属螺母（M10－12毫米）拴在一根橡皮筋的两端，再把橡皮筋的中点用一短绳固定在冰淇淋纸盒（或铁罐）底部正中，让螺母挂在空盒的口边上。
实验时让空盒从约2米的高处自由下落，你会发现螺母被橡皮筋拉回盒中，并发生“咔哒”的撞击声。
请你试一试，并思考下列问题：（1）为什么下落时，螺母会被拉入到盒内？（2）在空盒放手后的初始阶段，螺母是否以重力加速度g自由下落；（3）放手后，空盘是否以重力加速度g下落？（三）用手电筒做超重、失重实验将手电筒竖直向上放置，打开开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮。
实验时手持电筒，保持它在竖直方向，突然向上运动，你会看到小电珠熄灭。
如果使上述电筒的后盖稍许再旋松一点，直至小电珠刚刚熄灭，然后手持手电筒突然向下运动，小电珠就会点亮。
你能参照图1．30－2所示手电筒的结构，分析发生上述现象的原因吗？（四）小孔会流水吗？取100毫升的塑料药水瓶和装眼药水的小塑料瓶各一只，用大号缝衣针在两瓶靠近底面的两侧戳孔。
再取15厘米左右的细橡皮管一段，将其两端接在两个瓶塞的接管上，使两瓶口连通起来，并将它们用橡皮筋固定在一窄木板上，如图1．30－3所示。
演示超重与失重的简易实验
,
1
.
按氯化亚 锡
29
,
29
,
硫 酸铜
s ml
。
59
,
,
2 0
毫升左右 蒸馏水 煮 沸 然 后 过
硼 氢化钠 馏水
9 5m l 2
.
量取 亚 硫 酸
蒸
匀 速 上 升 或下 落 装 置 时 钩 码 和磁 铁 并 不 吸合
。
,
。
滤
3
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.
的 比例 制 成 固 定 液
,
当加 速 上 升 装 置 时
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,
往 滤液 里 加
口
。
即可 加 盖 并 用 石 蜡 封
之 加 速下 落时
将
看 到纸 带迅 速被 拉 出 这 说 明 装置 在加 速 下 落过程 中 祛 码 处于 失 重 状 态 与板 面 间 的 摩擦 力 消失 纸 带
, , , 。
陈立 武
采 用 上 述 方 法 基 本 上 可 同 时保 持 花朵 的鲜 艳 色 彩 和
,
说 明 有
1
2
取 出 浸入 盛有 保 存液 的标本 瓶 中 并 使 保 存 液 完 全 浸 没花 朵 置
2一 3
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的 张力 作 用 而 离开 木 板
、
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利用 图
1
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支架 橡 皮 筋 一
,
,
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如 发 现有颜 色溢 出
端 系在 支 架 上端 另 一 端 系 上 一 段 纸 带 实 验 时 使 像反 筋 略 有 伸 长 并用
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一 8 毫 升( 学校 医 务 室 一 般
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超重与失重的实验 教具报告
河北zzzzz学院2013—2014学年度第 1 学期物理系物理专业技能训练（Ⅱ）班级：姓名： zzzzz学号：一、教具研究的项目小球超重与失重的实验研究二、研究目的及要求1：了解超重与失重的现象。
2：知道怎样的情况下小球是处于超重与失重的状态。
3：理解并研究产生超重与失重的条件。
4：实践生活中超重与失重的应用。
三、实验所需仪器小铁球、改造后的台称、弹簧、电源、木板等。
四、实验观察的现象1、开始前，台秤上未放任何东西，表盘指针指在720克的位置2.、将小球挂于弹簧下端时，处于平衡位置，表盘指针处于980克的位置、3、接通电源，将小球和托盘天平接触（由于托盘天平经过改造通电后可以吸引铁性物质）。
此时表盘指针处于中间位置约980克处。
3、断开电源，小球与台秤的底座脱离，开始上下振动。
4、当小球刚刚释放，小球处于最下端是表盘指针指向大约1120克。
竖直向上运动，到达平衡位置前，表盘指针读数比980克偏大。
超过平衡位置后，到达顶端前读数都比980克偏小。
到达最顶端时指针读数为约840克5、竖直向下运动，顶端到平衡位置过程，表盘读数都比980克偏小。
从平衡位置到低端，表盘读数比980克偏大。
到达最低端读数约为1120克。
五实验分析1、当小球挂在弹簧下时，弹簧静止，处于平衡状态，此时指针读数为小球的重量值。
图12、当小球刚刚被释放时，处于最下端，开始竖直向上运动，此时小球受到两个力的作用，重力与弹簧拉力，方向相反。
未达到平衡位置时，指针数值也大于小球重力的数值，即弹簧拉力F大于重力G。
那么小球处于超重状态。
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重。
图23、小球向上运动未达到平衡状态时，由于拉力大于重力，所以小球有竖直向上的加速度此时的小球处于超重状态。
所以我们说，当物体有竖直向上的加速度或有竖直向上的加速度分量时，物体超重，这就是超重的条件。
4、当小球竖直向上运动，刚刚超过平衡状态时，小球受到两个力的作用，竖直向上的弹簧力F和竖直向下的重力G。
高中物理创新实验超重和失重
超重和失重一、使用教材人教版高中《物理必修１》第四章第七节用牛顿运动定律解决问题(二)第二讲、二、实验器材自制支架、橡皮筋、定滑轮、绳子、整理箱、台秤、手机、电脑、传感器、饮料瓶、磁铁、医用润滑剂、蜡烛、气球、弹力圈等(图1、图2)三、实验创新要点/改进要点图１图2 本课实验改进的背景:生活中的超重失重现象往往转瞬即逝,难以观察。
在教材中,只是让学生“回忆" 乘坐电梯时的感受。
在以往教学实践中,也只是通过各种“巧妙”的实验,让学生“间接”感知超重失重,学生不能直截了当观察到超重失重现象(即物体对支持物的压力大于或小于物体所受重力的现象),增加了概念理解的难度、特别是关于学生最感兴趣的完全失重现象往往只能播放一些太空实验的视频。
依照新课程标准提出的“体验探究,倡导创新“的要求,我设计了创新实验装置,将“转瞬即逝”的物理过程“慢放定格",做到超重失重特别是完全失重过程的可视化,把太空舱里的完全失重实验搬到教室里来完成。
从而使教学过程更直观,使理论教学更水到渠成,使课堂教学更高效。
核心创新点:(一)超重、失重特别是完全失重过程的可视化:利用高速摄影＋追随摄影,即手机“慢动作”摄像结合与研究对象的同步运动,做到清楚地直截了当地观察超重、失重、完全失重现象;(二)实验结果的呈现做到实时化:利用网络技术+屏幕镜像技术,即利用无线网络(ＷiFi)和屏幕镜像软件,将手机屏幕上的内容实时展现到大屏幕上,马上实验结果立刻呈现在学生面前,无需任何额外操作和等待,提高了课堂效率;(三)利用同一平台,完成多种实验:用同样的实验方法,能够探究多种运动,特别是转瞬即逝的快速变化的运动。
通过开展“寻找超重失重"活动,能够激发学生的研究积极性。
如此以点带面,引导学生整合各类物理知识,设计综合性实验;(四)利用普通生活中的常见物品及随身携带的手机就能完成一系列实验,且能观察到以往在太空实验室中才能看到的实验结果,从而培养学生的科学精神和实验设计能力、四、实验原理／实验设计思路利用手机慢动作摄影功能结合与研究对象的同步运动,能够清楚记录快速变化的物理现象。
5、5超重和失重
理论分析
升降机地板上放一个弹簧式台秤，称 升降机地板上放一个弹簧式台秤， 盘上放一个质量为m的物体， 盘上放一个质量为m的物体，一起加 速上升 取重物为研究对象，受力分析如图: 取重物为研究对象，受力分析如图: 由牛顿第二定律得 F合 = F －mg = m a 故：F = mg + m a > mg 由牛顿第三定律可知： 由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤 的压力F 的压力Fˊ = F > G
5、5 超重与失重 、
实验： 实验：
把物体挂在弹簧秤下， 把物体挂在弹簧秤下，用手带 动弹簧秤和物体一起： 动弹簧秤和物体一起：
1、向上加速运动； 向上加速运动； 向下加速运动； 2、向下加速运动；
观察弹簧秤的示数如何变化？ 观察弹簧秤的示数如何变化？ 视重： 测力计的读数。 视重： 测力计的读数。 实重：物体实际的重力。 实重：物体实际的重力。
N（或T）=0 （ ）
问题
超重始终现象中，物体的重力是否变化？ 超重始终现象中，物体的重力是否变化？ 物体处于超重和失重状态时， 物体处于超重和失重状态时，物体的重力并 没有发生变化， 没有发生变化，变化的是物体对支持物或悬 挂物的作用力。 挂物的作用力。 即视重变大或变小了 超重时:视重大于重力 超重时 视重大于重力 失重时:视重小于重力 失重时 视重小于重力
课外小实验
侧面有一个洞 的水瓶里面装满水， 的水瓶里面装满水， 让水瓶做自由落体 运动， 运动，水会不会从 洞中流出来？ 洞中流出来？为什 么？
超重还是失重由a决定， 超重还是失重由a决定，与v方向无关
日常生活中的超重和失重现象
人在体重计
上迅速下蹲至 静止的过程中， 静止的过程中， 体重计的示数 怎样变化？ 怎样变化？再 迅速起立又会 怎样？ 怎样？
4-6超重与失重
【例题】有一质量为60kg的人站在一放置于升
降机的底板上的台秤上，当升降机作如下运动 时，台秤的示数为多少？ 1.升降机以v=5m/s的速度匀速上升时； 2.升降机以a=5m/s2的加速度加速上升时；
3.升降机以a=5m/s2的加速度减速上升时；
4.升降机以a=5m/s2的加速度加速下降时； 5.升降机以a=5m/s2的加速度减速下降时； 6.升降机以a=g的加速度加速下降时；
当测量的重力值大于物体实 际的重力时，称为超重现象；当 测量的重力值小于物体实际的重 力时，称为失重现象。
超重和失重的解释
【特别提醒】无论是超重还是失重，物体本身的重力 是不变的。只是测量出的重力变大或变小了。 体重计的称重原理
体重计是根据受到物体的压力大小来测量物体的 重力。
当物体静止时，压力等于重力，所以体重计的示 数等于物体本身的重力大小； 当物体加速向上或向下运动时，压力的大小不等 于重力，所以测量值不等于物体本身的重力。
日常生活中的超重和失重现象
【实验一】把物体挂在弹簧秤下，用手拉着弹簧秤：
1.静止 ——示数等于重力 2.向上加速运动 ——示数大于重力 3.向下加速运动 ——示数小于重力 观察弹簧秤的示数如何变化？ 小 结：
用弹簧测力计测物体的重力时，应 保持静止；如果是向上加速或向下加速 运动，测出的结果会大于或小于物体本 身的重力。
减速上升或者是加速下降
N
T
G
G
例题1：课本P98-1 解题方法： 1、先确定加速度a的方向（向上 或向下）； 2、分析竖直方向上的受力情况， 求出合力F合； 3、根据牛顿第二定律F合=ma进行
求解。
•
一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲 的过程中，指针示数变化应是（ ） A．先减小，后还原 B．先增加，后还原 C．始终不变 D．先减小，后增加，再还原
“超重和失重”现象的实验
超重和失重现象的实验引言超重和失重现象是人们在不同环境下体验到的一种非常有趣的物理现象。
本实验旨在通过简单的实验操作，帮助我们理解超重和失重现象，并从中探讨该现象的科学原理。
实验材料•一个玻璃杯•温水•一个塑料袋•一些纸带•一个秤（用来称量物体重量的仪器）实验步骤第一步：准备工作1.将玻璃杯放置在平坦的桌面上，确保杯子底部与桌面平行。
2.准备适量的温水，注意水温适中，不要太热或太冷。
3.将塑料袋张开，并将塑料袋按照杯子口径的大小修剪，确保能够完全覆盖玻璃杯的口部。
4.准备一些纸带，用于制作装饰。
第二步：超重实验1.将塑料袋完全覆盖在玻璃杯的口部，确保密封性。
2.将玻璃杯倒置放在温水中，稍微轻轻按压，使玻璃杯完全浸没在水中。
3.观察玻璃杯内的现象。
第三步：失重实验1.将塑料袋拿掉，保持玻璃杯干燥。
2.将玻璃杯倒置放在桌面上，并在杯子下面放置一些纸带。
3.快速将手掌覆盖在玻璃杯上，并快速翻转杯子，将纸带从杯子下面移走。
4.玻璃杯应该会保持倒立的状态，并悬浮在你的手掌上。
实验原理超重现象的解释当把玻璃杯完全覆盖在水中时，玻璃杯底部受到的上推力大于顶部受到的下拉力。
这是因为水的分子在同一压力下上下运动，底部受到的分子撞击次数更多，因此受到的压力也更大。
根据牛顿第三定律，玻璃杯也会向上受到一个相等的力，导致玻璃杯的重量增加，即超重现象。
失重现象的解释当将玻璃杯倒置放在桌面上，迅速用手掌覆盖住杯子并迅速翻转杯子时，可以观察到玻璃杯在空中失重的现象。
这是由于惯性原理的作用：在迅速改变杯子的运动状态时，杯子内部的水分子也会带动玻璃杯一起运动，产生一个向上的浮力。
这个浮力抵消了玻璃杯的重力，使得玻璃杯看起来失去重量，即失重现象。
实验结果经过实验操作，我们可以观察到以下现象：•在超重实验中，玻璃杯会被温水中的压强所推动而产生额外的重量，造成超重现象。
•在失重实验中，玻璃杯倒置后使用手掌迅速覆盖并翻转时，玻璃杯会悬浮在手掌上，失去重量，造成失重现象。
超重与失重
新知讲解
四、发射航天器的超重现象 1、火箭发射
火箭发射时向上的加 速度很大，火箭底部所承受 的压力要比静止时大得多。
F N > mg
FN
av mg
新知讲解
2、载人航天
如果是载人航天，在火箭发射阶段， 航天员要承受数倍于自身体重的压力。只 有很好地研究材料、机械结构、人体自身 所能承受的压力问题，才能使火箭成功发 射、航天员顺利飞向太空。
板书设计
三、完全失重 向下的加速度a=g时，物体对支持物（或悬挂物）完全
没有作用力。 四、航天器的超重现象 1、火箭发射 2、载人航天发射
作业布置
课后练习和同步练习
谢谢
超重和失重
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？
mg
所以属α于向超上重现视象重。>重力 超重现象
新知讲解
（3）人静止时，受力分析如图： FN 根据二力平衡的原理： F N ＝ mg mg
人站在体重计上向下蹲，体重计的示数先变小，后变大， 再变小，最后保持不变。
新知讲解
思考与讨论：图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后 “站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。请你分析力传 感器上的人“站起”和下蹲过程中超重和失重的情况。
新知讲解
这个结果说明 （1）当人与电梯共同向上加速或向下减速运动时，FN>G，人对 电梯的压力将大于人所受的重力，出现超重现象。 （2）当人与电梯共同加速下降或减速上升时，FN<G，人对电梯 的压力将小于人的重力，出现失重现象。
新知讲解
处理这类问题的一般思路: 1、确定研究对象； 2、对研究对象进行受力分析并规定正方向； 3、根据牛顿第二定律列出方程或方程组； 4、求解方程，并对结果做必要说明。
超重与失重
a
3、超重现象? 物体对悬挂物的拉力（或对支持 、超重现象 物体对悬挂物的拉力（
物的压力） 物的压力）大于物体所受重力的 现象。 现象。 思考：物体怎样运动,会出现超重 会出现超重? 思考：物体怎样运动 会出现超重 物体有向上的加速度时， 物体有向上的加速度时，包括向上加速和向下减速。
G
二、失重现象
思考：如果人下蹲后又突然站起， 思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又 会怎样？ 会怎样？
超重条件
当物体具有
a
向上的加速度时
失重条件
当物体具有
a
向下的加速度时
完全失重条件
向下的加速度时
当物体具有
a=g
且a=g时
八、小结： 小结：
超 重 与 失 重
实 质 条 件
定 义 ： ：
太空站的完全失重环境中， 太空站的完全失重环境中 ， 下列仪器哪些可 以使用。 以使用。（ ACH ） A、 水银温度计 、 B、 体重计 、 C、 打点计时器 、 D、天平 、 E、 连通器 、 F、 水银气压计 、 G、密度计 、 H、 弹簧秤 、
四、注意
1、物体处于超重或失重状态时， 物体处于超重或失重状态时， 只是物体对支持物的压力或物 体对悬线的拉力不等于物体的 重力，物体受到的重力大小和 重力，物体受到的重力大小和 方向还是不变的。 方向还是不变的。 2、发生超重或失重现象与物体 的速度方向无关， 的速度方向无关，只与物体的加 速度方向有关。 速度方向有关。
1、实验： 、实验： 2、分析： 、分析： 根据牛顿第二定律 G - F =ma 所以F=G-ma <G， 所以 ， 即弹簧秤的示数小于物体的重力
F
3、失重现象： 、
a
超重与失重
（一）超重现象
设重物的质量为m，弹簧秤和重物以加速度a 一起加速上升。对重物受力分析如图： 由牛顿第二定律得
a
F合 = F — G = m a
F
F = G + m a
mg
> G
即超重的原因：物体具有竖直向上 的加速度
（二）失重现象
设重物的质量为m，和弹簧秤以a的加速度 一起加速下降。对重物受力分析如图： 由牛顿第二定律得 a F
超重：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体的重力的情况 失重：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体的重力的情况 完全失重：物体对悬挂物的拉力（或支持物的压力）等于零的状态
二：超重与失重产生的原因
超重产生原因：物体具有竖直向上的加速度
失重产生原因：物体具有竖直向下的加速度 当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时产生完全失重 三：超重与失重时的重力 超重与失重是指物体对悬挂物的拉力（支持物的压力）发生了 变化，即视重发生了变化，物体本身所受重力不变
注意：①超重、失重现象与速度无关
②物体本身所受的重力没有变化，变化的是视重
过山车 宇宙中的超、失重
1、下列说法中正确的是（ BD ）
A.物体在竖直方向上作匀加速运动时就会出现 失重现象 B.物体竖直向下加速运动时会出现失重现象 C.物体处于失重状态时，地球对它的引力减小 或消失 D.物体处于失重状态时，地球对物体的引力不 变
O
C.F=（M+m）g D.F＞（M+m）g
A B C
6、质量是60 kg的运动员站在升降机的体重计上， 当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？ （g=10m/s2)
第7节超重和失重
2．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． 3．“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． 4．日常所说的“视重”与“重力”有区别．视 重大小是指物体对支持物或悬挂物的作用力大 小，只有当物体的加速度为零时，视重大小等 于重力的大小．
二、超重或失重的应用
超重或失重的解题根据：牛顿第二定律 （解题时一般选加速度方向为正方向）． 失重和宇宙开发．
例题：
一个人站在体重计的测盘上，在人下蹲 的过程中，指针示数变化应是（ ） A．先减小，后还原 B．先增加，后还原 C．始终不变 D．先减小，后增加，再还原
解析：人下蹲的过程经历了加速向下、减速 向下和静止这三个过程．
１．在加速向下时，人获得向下的加速度a，由 牛顿第二定律得：
mg FN ma FN m( g a ) mg
由此可知,弹力FN将小于重力mg．
２．在向下减速时，人获得向上的加速度a，由 牛顿第二定律得：
FN mg ma FN m( g a ) mg
由此可知,弹力FN将大于重力mg．
３．当人静止时
FN＝mg ．
所以，正确选项为D．
小结：
超重或失重是指物体对支持物（或悬挂物）的 作用力大于或小于物体所受重力的现象． 物体具有向上的加速度时处于超重，物体具有 向下的加速度时处于失重．
中央电教馆资源中心制作
2003.10
2．失重
（1）失重现象：物体对支持物（或对悬挂物的拉 力）小于物体所受重力的情况称为失重现象． 当物体对支持物（或对悬挂物的拉力）等于零 时，我们称物体处于完全失重状态． （2）失重的动力学特征：支持面（或是线）对物 体的（向上）作用力小于物体所受的重力，物体 处于完全失重状态时，这一作用力为零． （3）失重的运动学特征：物体的加速度向下，它 包括可能的两种运动情况：向下加速运动或向上 减速运动．物体处于完全失重状态时
超重失重
如果在座的各位同学在这方面有什么奇思妙想，不妨寄与我国宇 航部门，希望将来在我国飞船上进行的实验里，有你们设计的方 案。 中国航天科技集团公司地址：北京海淀区阜成路16号 /zsyzx.shtml邮编：100048 电话： 68370043 邮箱：casc@
弹簧秤观察到的现象：
过程 现象
示数变化
加速度方向
向上加速
向下加速
变大 变小
向上 向下
二、超重与失重： 1.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
2.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
电梯内观察到的现象
现象 过程
示数变化 变大 变大 变小 变小
探究性性作业一：查阅资料讨论
载人航天飞船在发射升空和降落 时,如果宇航员保持直立的姿态, 则他的心血管系统会受到何种影 响?你认为他应采取什么姿态?为 此应进行什么样的训练？ 作业二：1. 导学案练习
2.《非常学案》1246
FN
a
G
如果电梯以1m/s2的加 解：以人为研究对象受力分析如图 速度匀加速下降人对电 根据牛顿第二定律可得： 梯地板的压力是多大？ FN - mg=ma FN = mg +ma FN=550N 由牛顿第三定律FN′ ＝ FN= 550N
解：对人受力分析如图:由牛顿第二定律
得： mg — FN=ma FN = mg — ma 由题意：FN = 450 N 由牛顿第三定律FN′＝ FN= 450N
用牛顿运动定律解决问题 （二）
————超重失重
电梯内观察到的现象
现象 过程
示数变化 变大 变小 变小 变大
加速度方向 向上 向下 向下 向上
失重超重实验报告
一、实验目的1. 了解失重超重现象的基本原理；2. 通过实验验证失重超重现象；3. 掌握测量失重超重的方法和技巧；4. 分析失重超重现象在生活中的应用。
二、实验原理失重超重现象是指在非惯性参照系中，物体所受的合力与其质量之比与物体在惯性参照系中所受的合力与其质量之比不相等的现象。
当物体处于失重状态时，物体所受的合力与其质量之比小于1；当物体处于超重状态时，物体所受的合力与其质量之比大于1。
三、实验器材1. 弹簧测力计；2. 天平；3. 秒表；4. 水平面；5. 重物。
四、实验步骤1. 将弹簧测力计挂在水平面上，调整至平衡；2. 将重物挂在弹簧测力计上，记录弹簧测力计的示数；3. 将重物从水平面移至斜面，记录弹簧测力计的示数；4. 将重物从斜面移至竖直面，记录弹簧测力计的示数；5. 将重物从竖直面移至水平面，记录弹簧测力计的示数；6. 重复以上步骤，记录不同角度下的弹簧测力计示数；7. 利用天平测量重物的质量；8. 计算失重超重现象的实验数据。
五、实验数据1. 水平面上弹簧测力计示数：F1；2. 斜面上弹簧测力计示数：F2；3. 竖直面上弹簧测力计示数：F3；4. 水平面上重物的质量：m。
六、数据处理1. 计算失重超重现象的合力与质量之比：- 水平面上：F1/m；- 斜面上：F2/m；- 竖直面上：F3/m；2. 比较不同角度下的合力与质量之比，分析失重超重现象。
七、实验结果与分析1. 实验结果显示，随着物体角度的增大，失重超重现象越明显；2. 在水平面上，合力与质量之比接近1，说明物体处于接近失重状态；3. 在斜面上，合力与质量之比小于1，说明物体处于失重状态；4. 在竖直面上，合力与质量之比大于1，说明物体处于超重状态；5. 实验结果与理论分析相符，验证了失重超重现象的存在。
八、实验结论1. 失重超重现象是客观存在的；2. 实验方法可靠，结果准确；3. 失重超重现象在生活中的应用广泛，如电梯、飞机等。
超重和失重
宇航员在飞船中的失重状态
例如:自由下落的过程中, 例如:自由下落的过程中,就处于一种完全失 重状态. 重状态. 考虑到一般情况下会有空气阻力, 考虑到一般情况下会有空气阻力,并不是严 格意义的自由下落, 格意义的自由下落,通常也把这种接近完全 失重的状态称为微重力状态.
实验与探究:
总 结:
1,超重和失重的条件: ,超重和失重的条件: (1)当物体有竖直向上的加速度时,产生超重现象. )当物体有竖直向上的加速度时,产生超重现象. (2)当物体有竖直向下的加速度时,产生失重现象. )当物体有竖直向下的加速度时,产生失重现象. (3)当物体有竖直向下的加速度且 )当物体有竖直向下的加速度且a=g时,产生完全 时 失重现象. 失重现象. (即物体发生超重和失重现象时 ,只与物体的加 速度有关,而与物体的速度方向无关.) 速度有关,而与物体的速度方向无关.)
第六节 超重和失重
分析推理:
1,试证明:静止悬挂在弹簧秤下的物体 ,试证明: 对弹簧秤的拉力等于物体的重力. 对弹簧秤的拉力等于物体的重力. 2,试证明:静止站在水平地面上的人对 ,试证明: 地面的压力等于人所受的重力. 地面的压力等于人所受的重力. 3,试说明:体重计的原理 ,
观察与思考:
人站在体重计上,在蹲下或站起的过 人站在体重计上, 程中,体重计的读数有何变化? 程中,体重计的读数有何变化?为什 么称重体重时身体必须是静止的? 么称重体重时身体必须是静止的? 电梯中的怪事! 电梯中的怪事!
二,完全失重
如果一个物体对支持物的压力( 如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物 当升降机以重力加速度g 当升降机以重力加速度 的拉力)为零, 的拉力)为零 竖直下降, ,这种情况是失重现象中的极 竖直下降,即做自由落体 称为完全失重现象. 限,称为完全失重现象. 运动时: 运动时:此时物体对升降 机的压力N=G-mg=0,就 机的压力 就 是完全失重状态. 是完全失重状态.
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“超重和失重”现象的实验湖北省宜都市第一中学周运琼【教学内容】高一《物理》第一册第三章第七节“超重和失重”。
学生通过“力”“直线运动”和“牛顿运动定律”的学习，具有了一定的知识基础，为本节内容的实验和研究性学习打下了知识基础，创造了一些可利用的条件。
【教学流程】【研究提示】1．预习教材“超重和失重”内容，弄清下面几个问题：①什么是超重和失重?②超重和失重是不是指物体增加和减少了重力?③产生超重和失重的条件是什么?2．课外探究完成下列任务①观察、体验、调查、收集生活中出现的超重和失重现象。
②自行设计一个演示超重和失重现象的实验，完成实验报告。
【教学准备】学生完成自主探究任务，教师检查他们的研究成果。
【教学过程】一、导入新课师：同学们在课前按老师要求对超重和失重现象进行了一些探索研究，这节课我们将各自的研究成果进行展示和交流，让我们对超重和失重现象的认识和理解更丰富一些。
二、进行新课1．体验交流，分析特点师：有没有同学亲身体验过超重和失重状态?先请这些同学介绍他们的体验经历。
生1：（介绍他暑期旅游时，在香港海洋公园玩“极速之旅”游戏的经历，并讲解“极速之旅”过程为自由落体运动，此运动过程中感到了失重。
）生2：（受生1的启发，介绍了他乘升降机上、下楼，在升降机开始启动和停止前一小段时间的感受，并说明了原因。
）生3：（通过向家长调查，他介绍了农民挑重担时，为了减轻对肩部的压力，让担子上下振动，并说明这样做的道理，即利用了失重。
）师：前三位同学结合体验和调查，给我们分析了几例超重和失重的现象，让我们进一步明确了这两种现象的特点，下面我们一起概括一下：超重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重失重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况，叫失重师：从定义上看，我们能不能说超重和失重就是某一物体增加了重力和减少了重力?为什么?生：不能，因为重力大小由物体质量和重力加速度的乘积决定，与物体做什么运动无关。
2．实验展示，挖掘条件师：这次研究性学习过程中，有不少同学找到了用实验显示超重和失重现象的方法，下面由他们来为我们进行实验演示，并展示他们的实验报告。
（实验报告内容通过投影反映在大屏幕上，每生演示完毕，师生及时点评。
）生4：实验装置如图1所示。
①在钩码静止时，按图示方向粘贴纸条ab、cd；②当手提细绳竖直向上加速运动时，纸条ab断裂；（演示超重）③当手提细绳竖直向下加速运动时，纸条cd断裂。
（演示失重）生5：演示实验装置如图2所示。
①手握木条的一端，另一端加挂钩码，悬停空中；②增挂钩码个数，至木条折断；③手握另一相同木条一端，另一端挂好钩码（n-1），悬停空中；④手举木条加速上移，木条折断。
生6：演示实验装置如图3所示。
①饮料瓶静悬空中和匀速上下移动时，均有水从小孔流出；②饮料瓶从高处自由落下，无水流出；③饮料瓶竖直上抛，无水流出。
生7：演示实验装置如图4所示。
①手握玻璃瓶静止或匀速上下移动，看到平常所见的火焰；②手托玻璃瓶竖直加速下落时看到火焰变成椭圆形。
生8：演示实验如图5所示。
①一只手将纸条一端紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，另一只手提着盘的吊绳缓慢下降，纸条拉紧后断裂。
2017-04-16湖北省宜都市第一中学周运琼【教学内容】高一《物理》第一册第三章第七节“超重和失重”。
学生通过“力”“直线运动”和“牛顿运动定律”的学习，具有了一定的知识基础，为本节内容的实验和研究性学习打下了知识基础，创造了一些可利用的条件。
【教学流程】【研究提示】1．预习教材“超重和失重”内容，弄清下面几个问题：①什么是超重和失重?②超重和失重是不是指物体增加和减少了重力?③产生超重和失重的条件是什么?2．课外探究完成下列任务①观察、体验、调查、收集生活中出现的超重和失重现象。
②自行设计一个演示超重和失重现象的实验，完成实验报告。
【教学准备】学生完成自主探究任务，教师检查他们的研究成果。
【教学过程】一、导入新课师：同学们在课前按老师要求对超重和失重现象进行了一些探索研究，这节课我们将各自的研究成果进行展示和交流，让我们对超重和失重现象的认识和理解更丰富一些。
二、进行新课1．体验交流，分析特点师：有没有同学亲身体验过超重和失重状态?先请这些同学介绍他们的体验经历。
生1：（介绍他暑期旅游时，在香港海洋公园玩“极速之旅”游戏的经历，并讲解“极速之旅”过程为自由落体运动，此运动过程中感到了失重。
）生2：（受生1的启发，介绍了他乘升降机上、下楼，在升降机开始启动和停止前一小段时间的感受，并说明了原因。
）生3：（通过向家长调查，他介绍了农民挑重担时，为了减轻对肩部的压力，让担子上下振动，并说明这样做的道理，即利用了失重。
）师：前三位同学结合体验和调查，给我们分析了几例超重和失重的现象，让我们进一步明确了这两种现象的特点，下面我们一起概括一下：超重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重失重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况，叫失重师：从定义上看，我们能不能说超重和失重就是某一物体增加了重力和减少了重力?为什么?生：不能，因为重力大小由物体质量和重力加速度的乘积决定，与物体做什么运动无关。
2．实验展示，挖掘条件师：这次研究性学习过程中，有不少同学找到了用实验显示超重和失重现象的方法，下面由他们来为我们进行实验演示，并展示他们的实验报告。
（实验报告内容通过投影反映在大屏幕上，每生演示完毕，师生及时点评。
）生4：实验装置如图1所示。
①在钩码静止时，按图示方向粘贴纸条ab、cd；②当手提细绳竖直向上加速运动时，纸条ab断裂；（演示超重）③当手提细绳竖直向下加速运动时，纸条cd断裂。
（演示失重）生5：演示实验装置如图2所示。
①手握木条的一端，另一端加挂钩码，悬停空中；②增挂钩码个数，至木条折断；③手握另一相同木条一端，另一端挂好钩码（n-1），悬停空中；④手举木条加速上移，木条折断。
生6：演示实验装置如图3所示。
①饮料瓶静悬空中和匀速上下移动时，均有水从小孔流出；②饮料瓶从高处自由落下，无水流出；③饮料瓶竖直上抛，无水流出。
生7：演示实验装置如图4所示。
①手握玻璃瓶静止或匀速上下移动，看到平常所见的火焰；②手托玻璃瓶竖直加速下落时看到火焰变成椭圆形。
生8：演示实验如图5所示。
①一只手将纸条一端紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，另一只手提着盘的吊绳缓慢下降，纸条拉紧后断裂。
2017-04-16湖北省宜都市第一中学周运琼【教学内容】高一《物理》第一册第三章第七节“超重和失重”。
学生通过“力”“直线运动”和“牛顿运动定律”的学习，具有了一定的知识基础，为本节内容的实验和研究性学习打下了知识基础，创造了一些可利用的条件。
【教学流程】【研究提示】1．预习教材“超重和失重”内容，弄清下面几个问题：①什么是超重和失重?②超重和失重是不是指物体增加和减少了重力?③产生超重和失重的条件是什么?2．课外探究完成下列任务①观察、体验、调查、收集生活中出现的超重和失重现象。
②自行设计一个演示超重和失重现象的实验，完成实验报告。
【教学准备】学生完成自主探究任务，教师检查他们的研究成果。
【教学过程】一、导入新课师：同学们在课前按老师要求对超重和失重现象进行了一些探索研究，这节课我们将各自的研究成果进行展示和交流，让我们对超重和失重现象的认识和理解更丰富一些。
二、进行新课1．体验交流，分析特点师：有没有同学亲身体验过超重和失重状态?先请这些同学介绍他们的体验经历。
生1：（介绍他暑期旅游时，在香港海洋公园玩“极速之旅”游戏的经历，并讲解“极速之旅”过程为自由落体运动，此运动过程中感到了失重。
）生2：（受生1的启发，介绍了他乘升降机上、下楼，在升降机开始启动和停止前一小段时间的感受，并说明了原因。
）生3：（通过向家长调查，他介绍了农民挑重担时，为了减轻对肩部的压力，让担子上下振动，并说明这样做的道理，即利用了失重。
）师：前三位同学结合体验和调查，给我们分析了几例超重和失重的现象，让我们进一步明确了这两种现象的特点，下面我们一起概括一下：超重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重失重──物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况，叫失重师：从定义上看，我们能不能说超重和失重就是某一物体增加了重力和减少了重力?为什么?生：不能，因为重力大小由物体质量和重力加速度的乘积决定，与物体做什么运动无关。
2．实验展示，挖掘条件师：这次研究性学习过程中，有不少同学找到了用实验显示超重和失重现象的方法，下面由他们来为我们进行实验演示，并展示他们的实验报告。
（实验报告内容通过投影反映在大屏幕上，每生演示完毕，师生及时点评。
）生4：实验装置如图1所示。
①在钩码静止时，按图示方向粘贴纸条ab、cd；②当手提细绳竖直向上加速运动时，纸条ab断裂；（演示超重）③当手提细绳竖直向下加速运动时，纸条cd断裂。
（演示失重）生5：演示实验装置如图2所示。
①手握木条的一端，另一端加挂钩码，悬停空中；②增挂钩码个数，至木条折断；③手握另一相同木条一端，另一端挂好钩码（n-1），悬停空中；④手举木条加速上移，木条折断。
生6：演示实验装置如图3所示。
①饮料瓶静悬空中和匀速上下移动时，均有水从小孔流出；②饮料瓶从高处自由落下，无水流出；③饮料瓶竖直上抛，无水流出。
生7：演示实验装置如图4所示。
①手握玻璃瓶静止或匀速上下移动，看到平常所见的火焰；②手托玻璃瓶竖直加速下落时看到火焰变成椭圆形。
生8：演示实验如图5所示。
①一只手将纸条一端紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，另一只手提着盘的吊绳缓慢下降，纸条拉紧后断裂。
2017-04-16湖北省宜都市第一中学周运琼【教学内容】高一《物理》第一册第三章第七节“超重和失重”。
学生通过“力”“直线运动”和“牛顿运动定律”的学习，具有了一定的知识基础，为本节内容的实验和研究性学习打下了知识基础，创造了一些可利用的条件。
【教学流程】【研究提示】1．预习教材“超重和失重”内容，弄清下面几个问题：①什么是超重和失重?②超重和失重是不是指物体增加和减少了重力?③产生超重和失重的条件是什么?2．课外探究完成下列任务①观察、体验、调查、收集生活中出现的超重和失重现象。
②自行设计一个演示超重和失重现象的实验，完成实验报告。
【教学准备】学生完成自主探究任务，教师检查他们的研究成果。
【教学过程】一、导入新课师：同学们在课前按老师要求对超重和失重现象进行了一些探索研究，这节课我们将各自的研究成果进行展示和交流，让我们对超重和失重现象的认识和理解更丰富一些。