牛顿运动定律和其实际应用超重与失重
专题复习：超重和失重
2、在以加速度为a的匀加速上升的电梯中，有一质量为m的人，
下列说法中正确的是：
BD
A、此人对地球的吸引性为 m(g+a)
B、此人对电梯的压力为 m(g+a)
C、此人受的重力为 m(g+a)
D、此人的视重为 m(g+a)
五、小结
1、超重和失重发生在：物体在竖直方向产生加速度。
2、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
牛顿运动定律拓展及其应用
超重和失重
学习目标
1、了解超重现象和失重现象 2、理解超重现象和失重现象的原因 3、知道超重和失重并不是重力的增大和减小 4、知道完全失重现象
一、超重和失重
乘坐电梯时，电梯里站满了人，你还想挤一挤坐这一趟电 梯，刚跨进去，警报就响起来了，于是听到电梯里有人说：超 重了。
从顶楼下到一楼时，电梯一直都正常运行着，在到达一楼 并开始停止时，警报响了，这又是什么原因呢？
失重——物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体 所受的重力的情况称为失重现象。
超重与失重现象中，物体的重力是没有变化的。重力G依 然为mg，那么变化的是什么呢？为什么会变化呢？
二、超重和失重的解释
站在静止或者做匀速直线运动的电梯 里时，人受到重力和台称对人的支持力的 关系有：
FN G ma 0
根据牛顿第三定律，人对地板的压力的 大小也是515N，方向与地板对人的支持力的 方向相反，即竖直向下。测力计的示数表示 的是测力计受到的压力，所以测力计的示数 就是515N。
练习
1、质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶板上,在下列哪种 情况下，弹簧秤的读数最小： C
A、升降机匀速上升 B、升降机以加速度大小为g/2匀加速上升 C、升降机以加速度大小为g/2匀减速上升 D、升降机以加速度大小为g/3匀加速下降
人教版(新课标)高中物理必修一第四章牛顿运动定律——超重和失重
பைடு நூலகம்
练 习
3、关于超重和失重的现象，下列描述中正确的是 （ ） A、电梯正在减速上升，在电梯中的乘客处于超重 状态 B、磁悬浮列车在水平轨道上加速行驶时，列车上 的乘客处于超重状态 C、荡秋千时秋千摆到最低位置时，人处于失重状 态 D、“神舟”飞船在绕地球做圆轨道运行时，飞 船内的宇航员处于完全失重状态
A
练 习
2、某商场内扶梯与水平面夹角为30 ，质 量为60kg的人站在扶梯的水平台上，当扶 梯以2m/s2的加速度斜向上运动时，求人 对扶梯的压力？（g=10m/s2）
o
答案：660N
30o
a
思 考
如果物体的加速度不是竖直方向， 而是具有竖直方向的分量，是否存 在超重和失重？
【交流与讨论】结合完全失重的力学 特征，分析哪些情况下产生完全失重 现象？ （1）自由落体； （2）竖直上抛； 不计空气阻力的情况下，向任何方向 抛出的物体都处于完全失重状态。
a向上
F>mg
超重
F
加速上升 a v
F=mg+ma
F>mg
a v
mg F 减速下降 加速下降 a v
超重，a向上
F=mg-ma
F<mg
a v
mg
减速上升
失重，a向下
特例
当a=g时，F=m(g-a)=0，
这种失重称为完全失重。
当你处在完全失重的环境 中，会出现什么样的情况？
小 结
1.超重：示重>实重 判断方法：物体具有竖直向上的加速度．设 物体向上的加速度为 a，则该物体的视重大 小为F=m(g+a) ． 2.失重：示重<实重 判断方法：物体具有竖直向下的加速度． 若物体向下的加速度为a，则该物体的视重 大小为F=m(g－a)．当a=g 时，F＝0，出 现完全失重现象．
超重和失重
牛顿运动定律的运用---超重和失重根据二力平衡的原理，可以在平衡状态下利用弹簧秤称物体的重量。
这时弹力和重力大小相等，因此弹簧秤上的示数（视重）等于被称物体的重量。
当系统处于加速状态时，二力平衡被打破，弹力和重力大小不再相等。
这时弹簧秤的示数（视重）不再等物体的重量。
这种现象被称为超重或失重。
1．当物体存在向上的加速度时，对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力，这种现象叫做超重。
（加速上升或减速下降或竖直面内圆周运动到最低点时刻等）超重状态下，视重大于物体的实际重量。
2．当物体存在向下的加速度时，对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力，这种现象叫做失重。
（加速下降或减速上升或竖直面内圆周运动到最高点时刻等）失重状态下，视重小于物体的实际重量。
3．当物体向下的加速度大小等于g 时，对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零，这种现象叫做完全失重。
（自由下落或竖直上抛或沿圆轨道正常运行的人造卫星内的物体等）完全失重状态下，视重为零。
4．无论是超重还是失重，物体的重量实际上都没有改变，只是对支持物的压力或对悬挂物的拉力大小发生了变化，即“视重”发生了变化。
例1：电梯内弹簧秤上挂有一个质量为5kg 的物体，电梯在运动时，弹簧秤的示数为39.2N ，若弹簧秤示数突然变为58.8N ，则可以肯定的是（ ）A ．电梯速率突然增加B ．电梯速率突然减小C ．电梯突然改变运动方向D ．电梯加速度突然增加E ．电梯加速度突然减少F ．电梯突然改变加速度方向分析与解：物体质量是5kg ，则物体受到的重力为49.0N ，弹簧秤的示数为39.2N ，说明物体失重了，加速度方向向下，而弹簧秤示数突然变为58.8N ，说明物体超重了，加速度方向突然变为向上，所以，选F ． 例2：某人在地面上最多能举起质量为60kg 的物体，而在一加速运动的电梯里最多能举起80kg 的物体，此时，电梯的加速度为多少？若电梯以此匀加速上升，则此人在电梯里最多能举起多少质量的物体？（g 取10m/s 2）分析与解：某人在地面上最多能举起质量为60kg 的物体，也就是此人的最大举力F =600N 研究加速运动的电梯里质量为m 1=80kg 的物体，能举起80kg 的物体，说明此物体处于失重状态，加速度方向向下，所以运动方向向下，受力情况与运动情况分析如图3-6-1（甲）所示，则2111(800600)/80 2.5m/s F m g N m a a =-=⇒=-=∑再研究匀加速上升的电梯里质量为m 2的物体，受力情况与运动情况分析如图3-6-1（乙）所示，则2222600/(10 2.5)48kg F N m g m a m =-=⇒=+=∑例3．嫦娥一号月球卫星由长征三号甲火箭发射。
超重与失重
思考：静止是不是 静平衡（物体静止） “v=0”？
动平衡（物体做匀速直线运动）
2）共点力作用下物体的平衡条件
共点力的平衡条件：由牛顿第一定律和牛顿
第二定律知：物体不受力或合力为零时将保
持静止状态或匀速直线运动状态——平衡状
态。共点力下平衡的条件是合力等于零即:
v
m G
N
a
G
向上减速运动
N<G 失重
失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 （视重）小于物体所受重力的现象。
总结
v m
v N G N G v m
物体失重和超重的情况： a 甲 向上减速运动 a N<G 失重
m
乙 向上加速运动
N>G 超重 N<G 失重
N G
N
a 丙 向下加速运动
v
m
a 丁 向下减速运动
①F
Fx合＝0 合＝0，② Fy合＝0
，其中 Fx 合和 Fy 合分别是将力进
行正交分解后，物体在 x 轴和 y 轴上所受的合力．
3）共点力作用下物体的平衡条件的 具体表达式及推论 ①若物体在两个力同时作用下处于平衡状态， 则这两个力是二力平衡。 ②若物体在三个力作用下处于平衡状态，则三 个力的作用线（或反向延长线）必交于一点。 ③若物体在几个力作用下处于平衡状态，其中 m个力的合力与剩余（n-m）个力的合力等大、 反向、共线。
完全失重：当物体的加速度 a = g时，物体对支 持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现
象。
在完全失重下，平常由重力产生的一切物 理现象都会消失。
共点力作用下物体的平衡状态 共点力作用下物体的平衡条件 共点力作用下物体的平衡条件 的具体表达式及推论
必修一 3.6 超重与失重
宇航员的 平躺姿势
太空中的失重环境
人造地球卫星、宇宙飞船、 航天飞机等航天器进入轨道后， 其中的人和物都将处于完全失 重状态。
物体将飘在空中；液滴成 绝对的球形，宇航员站着睡觉 和躺着睡觉没有差别；食物要 做成块状或牙膏似的糊状，以 免食物的碎渣“漂浮”在空中， 进入宇航员的眼睛、鼻孔……
空间站中的宇航员
弹簧测力计 天平 体重计 铅笔
摆钟
（ 能 ） （不能 ）（ 不能 ） （ 能 ） （ 不能 ）
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
0
弹簧测力计无法测量物 体的重力，但仍能测量 拉力或压力的大小。
无法用天平测量物体的质量
精讲细练
1、关于超重和失重，下列说法中正确的是（ CD ） A、超重就是在某种情况下，物体的重力变大了 B、物体向上运动一定处于超重状态 C、物体向下减速运动，处于超重状态 D、物体做自由落体运动时处于完全失重状态
由牛顿第二定律得： F合=G=ma
a
故： ma=mg
即 a=g
G 即完全失重的原因：物体具有竖直向下的加速度，大小为g g
减 速
a
N
上
升
G
匀 速
上
N
上 升
升
G
加
Байду номын сангаас
N
速
上
升a
G
N<G 失重
N=G 匀速
N>G 超重
Na
加 速
下
G
降
N
下
匀 速
下
G 降降
N
减
Ga
速 下
降
物体的超重和失重是取决于 速度还是取决于加速度？
第7节超重失重
荥阳高中高一物理第四章牛顿运动定律制作人：乔志红审核人：马召第七节牛顿运动定律的应用----超重和失重学习目标：1.通过实验，定性感受物体所受支持力或拉力的变化。
2.通过例题分析，能熟练运用牛顿第二定律定量计算支持力的大小。
3.通过分析归纳，能总结出超重失重现象的本质。
一．典例剖析:人的质量为m,重力加速度为g,站在升降式电梯中，计算下列各种情况下地板对人的支持力F的大小1)电梯以a匀加速上升2)电梯以a匀减速上升3)电梯以a匀加速下降4)电梯以a匀减速下降二：知识总结--------超重和失重1．超重1）定义：的现象。
2）产生条件：物体具有的加速度。
2.失重1）定义: 的现象。
2）产生条件：物体具有的加速度。
3）完全失重：（1）定义: 的现象。
（2）产生条件：物体具有的加速度。
1使用时间：2016年12月22日周四单印1×1300 学号：姓名：2三：巩固练习１.下列关于超重和失重的说法中，正确的是（）A物体处于超重状态时，其重力增加了B物体处于完全失重状态时，其重力为0C物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增大或减小了D物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有发生变化2.升降机地板上放一个弹簧台秤，盘中放一质量为m的物体，当秤的读数为0.8mg时，升降机的运动可能是( )A.加速上升B.加速下降C.减速上升D.减速下降3.在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧伸长量为4cm，升降机运动时，弹簧伸长量为2cm，则升降机运动情况可能是：（）(g=9.8m/s2) A．以1m/s2的加速度加速下降B、以4.9m/s2的加速度减速上升C.以1m/s2的加速度加速上升D·以4.9m/s2的加速度加速下降4．某同学站在电梯底板上，如图所示的vt图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)．根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是( )A．在5～10 s内，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力B．在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态C．在10～20 s内，该同学所受的支持力不变，该同学处于失重状态D．在20～25 s内，观光电梯在加速下降，该同学处于超重状态5.如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。
第3章_3节超重与失重
多选 5.在升降机里的天花板上用轻质弹簧悬挂一 个小球，升降机静止时，弹簧伸长量为 4 cm，升降机 运动时，弹簧伸长为 3 cm，则升降机的运动情况可能 是(g 为当地重力加速度)( AC ) 1 A.以 a＝ g 的加速度加速下降 4 3 B.以 a＝ g 的加速度加速下降 4 1 C.以 a＝ g 的加速度减速上升 4 3 D.以 a＝ g 的加速度减速上升 4
(1)外力 F 的大小及物体在 AB 段与斜面间的动摩 擦因数 μ； (2)物体从 A 到 C 的平均速度大小.
【解析】 (1)由 v－t 图可知物体在 AB 段的加速度
Δv1 为 a1＝ ＝10 m/s2 Δ t1 Δv2 在 BC 段加速度为 a2＝ ＝－2 m/s2 Δ t2
由牛顿第二定律知物体在 AB 段有： F＋mgsin θ－μmgcos θ＝ma1 在 BC 段有 mgsin θ－F＝ma2 联立并代入数值得 F＝8 N，μ＝0.5.
第 3节
牛顿运动定律的应用
知识点一 超重、失重和完全失重 1.实重和视重： 态 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状 无关 . (2)视重：当物体在 竖直方向 上有加速度时，物体 对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的 __ 重力 .此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视 重.
2.超重、失重和完全失重的比较： 现象 实质 物体对支持物的压 系统具有竖直向上的 力或对悬挂物的拉 超重 加速度或加速度有竖 力 大于 物体重 直向上的分量 力的现象 物体对支持物的压 系统具有竖直向下的 力或对悬挂物的拉 失重 加速度或加速度有竖 小于__ 物 体 重 力 __ 直向下的分量 力的现象 物体对支持物的压 系统具有竖直向下的 完全 力或对悬挂物的拉 加速度 a，且 a＝g 失重 力 为零 的现象
牛顿运动定律的应用之超重失重问题
牛顿运动定律的应用之超重失重问题1．超重现象(1)当物体具有加速度a向上时，即物体所做的运动为加速上升或者减速下降。
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。
(2)由牛的第二定律可得：F-mg=ma，F=mg+ma＞mg2．失重现象(1)当物体具有加速度a向下时，即物体所做的运动为加速下降或者减速上升。
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。
(2)由牛的第二定律可得：mg-F=ma，F=mg-ma＜mg3．完全失重现象(1)当物体具有加速度a向下且a=g时，即物体所做的运动为自由落体或者竖直上抛等抛体运动。
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零，称为完全失重现象。
(2)由牛的第二定律可得：mg-F=ma，F=mg-ma=mg-mg=04．解题技巧物体或系统具有向上的加速度或在竖直方向上加速度向上的分量，则物体对悬线的拉力或对支持物的压力大于其重力；反之则小于。
利用超失重的概念可轻松判断压力或拉力与重力的大小关系。
【题型1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一只弹簧测力计，如图所示．弹簧测力计的钩上悬挂一个质量m＝4 kg的物体，试分析下列各种情况下电梯具体的运动(g取10 m/s2)：(1)当弹簧测力计的示数T1＝40 N，且保持不变；(2)当弹簧测力计的示数T2＝32 N，且保持不变；(3)当弹簧测力计的示数T3＝44 N，且保持不变．(弹簧均处于伸长状态)【题型2】如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长10 cm，运动时弹簧伸长9 cm，则升降机的运动状态可能是(g取10 m/s2)()A.以a＝1 m/s2的加速度加速下降B.以a＝1 m/s2的加速度加速上升C.以a＝9 m/s2的加速度减速上升D.以a＝9 m/s2的加速度减速下降【题型3】(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()A.t＝2 s时最大B.t＝2 s时最小C.t＝8.5 s时最大D.t＝8.5 s时最小【题型4】质量是60kg的人站在升降机中的体重计上(g取10m/s2)，求：(1)升降机匀速上升时体重计的读数；(2)升降机以4m/s2的加速度匀加速上升时体重计的读数；(3)当体重计的读数是420N时，判断升降机的运动情况。
物理一轮复习 专题12 牛顿运动定律的综合应用(讲)(含解析)
专题12 牛顿运动定律的综合应用1.掌握超重、失重的概念，会分析有关超重、失重的问题。
2.学会分析临界与极值问题。
3.会进行动力学多过程问题的分析．1．超重(1）定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况．（2)产生条件：物体具有向上的加速度．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况．(2）产生条件:物体具有向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力）等于零的情况称为完全失重现象．（2)产生条件：物体的加速度a＝g,方向竖直向下．考点一超重与失重1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了．在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化）．2．只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关．3．尽管物体的加速度不是在竖直方向，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．4．物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于ma。
★重点归纳★1．物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系．下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系。
加速度超重、失重视重Fa＝0不超重、不失重F＝mga的方向竖直向上超重F＝m（g＋a)a的方向竖直向下失重F＝m（g－a）a ＝g ，竖直向下完全失重F ＝0特别提醒:不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变，只是“视重”改变． 2.超重和失重现象的判断“三”技巧（1）从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力（或支持力）大于重力时， 物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态． (2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加 速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态． (3)从速度变化角度判断①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时,失重．★典型案例★在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时,晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg,电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是： ( ）A.晓敏同学所受的重力变小了B 。
牛顿运动定律综合应用
第3节牛顿运动定律的综合运用【考纲知识梳理】一、超重与失重[1、真重与视重。
如图所示，在某一系统中（如升降机中）用弹簧秤测某一物体的重力，悬于弹簧秤挂钩下的物体静止时受到两个力的作用：地球给物体的竖直向下的重力mg和弹簧秤挂钩给物体的竖直向上的弹力F，这里，mg是物体实际受到的重力，称力物体的真重；F是弹簧秤给物体的弹力，其大小将表现在弹簧秤的示数上，称为物体的视重。
2、超重与失重（1）超重：物体有向上的加速度称物体处于超重。
处于超重的物体的物体对支持面的压力F（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力，即F=mg+ma；（2）失重：物体有向下的加速度称物体处于失重。
处于失重的物体对支持面的压力F N（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg，即F N=mg－ma，（3）当a=g时，F N=0，即物体处于完全失重。
二、整体法和隔离法1、整体法：连接体和各物体如果有共同的加速度，求加速度可把连接体作为一个整体，运用牛顿第二定律列方程求解。
2、隔离法：如果要求连接体之间的相互作用力，必须隔离出其中一个物体，对该物体应用牛顿第二定律求解。
【要点名师透析】一、对超重、失重问题的理解1.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即a y≠0,物体就会出现超重或失重状态.当a y方向竖直向上时，物体处于超重状态；当a y方向竖直向下时，物体处于失重状态.2.尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态.3.超重并不是说重力增加了，失重并不是说重力减小了，完全失重也不是说重力完全消失了.在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化.4.在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等.【例1】物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示.在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是（）A.当θ一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小B.当θ一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大C.当a一定时，θ越大，斜面对物体的正压力越小D.当a一定时，θ越大，斜面对物体的摩擦力越小二、整体法与隔离法的选取原则1.隔离法的选取原则:若连接体或关联体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列方程求解.2.整体法的选取原则:若连接体内各物体具有相同的加速度,且不需要求物体之间的作用力,可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力,应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量).3.整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”.4.涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法.若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同.(2)固定斜面上的连接体问题.这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度.解题时，一般采用先整体、后隔离的方法.建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度.(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体(系统)的问题.当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析.【例2】如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA=2.0 kg 的薄木板A 和质量为mB=3 kg 的金属块B.A 的长度L=2.0 m.B 上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg 的物块C 相连.B 与A 之间的动摩擦因数μ=0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力.忽略滑轮质量及与轴间的摩擦.起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B 位于A 的左端(如图)，然后放手，求经过多长时间后B 从 A 的右端脱离(设 A 的右端距滑轮足够远)(取g=10 m/s 2).【感悟高考真题】1.（2011·上海高考物理·T16）如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a 、b 用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态。
超重与失重
任务二：
说说生活中的超重与失重现象。
例一： 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重，一个可乘 十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上 几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时， 制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落 时的高度为70m，当座舱自由下落45m时开始制动，座 舱均匀减速，到地面时刚好停下。g取10m/s2，求： （1）开始制动时，座舱的速度多大？ （2）制动时座舱的加速度大小多少？ （3）若座舱中某人手托着重50N的铅球，制动过程中手 要用多大的力才能托住铅球？
用牛顿运动定律解决问题： 超重与失重
任务一：电梯中物体所处的状态
静止时物体所受重力： 示数
加速上升时 匀速上升时 减速上升时 加速下降时 匀速下降时 减速下降时
g=9.8m/s2 研究对象的 受力示意图 加速度方向 加速度大小 状态
超重和失重 （1）定义
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，称为超重现象。加速度向上 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，称为失重现象。加速度向下 完全失重状态：物体以大小等于g的加速度竖直运动过程中，物 体对支持物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有受到重力作用， 这种状态称为完全失重状态。在完全失重状态下由重力产生的一切 物理现象都会完全消失。
例二:
如图所示,一个重力G=4 N的物体放在倾角为30° 的光滑斜面上,斜面放在台秤上,当烧断细线后,物 块正在下滑的过程中与稳定时比较,台秤示数( ) A.减小2N C.增大2N B.减小1N D.增大1N
当一个整体中的一部分有向下的加速 度，那这个整体也处于
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)
牛顿运动定律的综合应用
产 生 物体有向上的加 条 速度 件
物体有向下的加 速度
a＝g，方向向下
视
重
F＝m(g＋a)
F＝m(g－a)
F＝0
牛顿运动定律的综合应用
二、整体法与隔离法 1．整体法：当系统中各物体的 加速度 相同时，我们可以把
系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各 物体的 质量之和 ．当整体受到的外力F已知时，可用牛顿 第二定律求出整体的加速度，这种处理问题的思维方法叫 做整体法．
牛顿运动定律的综合应用
2．涉及隔离法与整体法的具体问题 (1)涉及滑轮的问题．若要求绳的拉力，一般都必须采用隔
离法．这类问题中一般都忽略绳、滑轮的重力和摩擦力， 且滑轮大小不计．若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加 速度方向不同，但大小相同，也可以先整体求a的大小， 再隔离求FT. (2)固定在斜面上的连接体问题．这类问题一般多是连接体 (系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题 时，一般采用先整体、后隔离的方法．建立坐标系时也要 考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或 者正交分解加速度． 牛顿运动定律的综合应用
牛顿运动定律的综合应用
牛顿运动定律的综合应用
1．当物体处于超重和失重状态时，物体受到的重力并没有
变化．所谓“超”和“失”，是指视重，“超”和
“失”的大小取决于物体的质量和物体在竖直方向的
加速度．
2．物体是处于超重状态还是失重状态，不在于物体向上运
动还是向下运动，而是取决于加速度方向是向上还是
向下．
(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组 成的连接体(系统)的问题．这类问题一般为物体与斜面体 的加速度不同，其中最多的是物体具有加速度，而斜面体 静止的情况．解题时，可采用隔离法，但是相当麻烦，因 涉及的力过多．如果问题不涉及物体与斜面体的相互作 用，则采用整体法用牛顿第二定律求解．
高中物理教案-《牛顿运动定律应用--超重与失重》重难点创新教学设计-市赛一等奖
《超重和失重》重难点创新教学设计
一、教材分析：
1、教材的地位和作用：
超重与失重，既是牛顿运动定律的应用，又是日常生活中常见的物理现象，特别是自从人造地球卫星和载人飞船发射成功以来，人们就经常谈到超重和失重，因此，它还是当今宇宙开发中面临的重要问题。
教材中安排这一节，既能进一步巩固学生学习过的受力分析、牛顿运动定律等知识，又能增强物理知识与日常生活、宇宙开发的联系，同时激发学生学习物理的兴趣、培养学生爱科学、学科学、用科学的思想热情。
2、教学目标：
【知识与技能目标】
①知道什么是超重现象、失重现象和完全失重现象；
②理解产生超重现象和失重现象的原因；
③培养学生运用牛顿运动定律分析问题和解决问题的能力；
【过程与方法目标】
①经历观看录像、分组实验、讨论交流的过程，观察并体验超重和失重现象；
②经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
【情感、态度与价值观目标】
①通过探究性学习活动，体会到牛顿运动定律在认识和解释自然现象中的重要作用，产生探究的成就感；
②通过运用超重和失重知识解释身边物理现象，激发学习的兴趣，认识到掌握物理规律的价值；
3、重点与难点：
【重点】
指导学生做好实验，并由实验结论得出超重和失重现象的本质。
【难点】
对实验方法的理解，探索超重、失重和加速度之间的关系。
二、教学策略：
【教学方法】
探究、讨论和讲练相结合
三、教具：
体重计、弹簧秤、钩码、矿泉水瓶、多媒体课件等
四、教学程序：
五、教学流程图：（见下页）。
用牛顿第一定律解释超重和失重
惯性与超重和失重——用牛顿第一定律解释超重和失重牛顿运动定律是力学中极其重要的部分，也是经典力学基本定律，由牛顿（Sir Isaac Newton）总结于17世纪并发表于《自然哲学的数学原理》。
包含了三条定律：牛顿第一运动定律，也叫惯性定律（law of inertia）；牛顿第二运动定律（Newton's second law of motion），定量地确定了物体的加速度与物体的质量和受力的关系；牛顿第三运动定律（Newton's third law of motion），指出了物体间相互作用力的关系。
这三条定律看似三条，实质是紧密相连的。
本人从我的教学和生活中，想谈一谈其中的第一定律和第二定律。
对于超重和失重现象，传统的方法都是用牛顿第二定律解释的，我发现也可以用牛顿第一定律对这两种现象作一个定性的解释。
牛顿第一定律的内容如下：一切物体在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。
A particle will stay at rest or continue at a constant velocity，unless acted upon by an external unbalanced force。
也就是说，任何物体如果不受力作用，它原来是静止的就永远保持静止；原来是运动的，就应该永远保持运动，而且是匀速直线运动。
要是受到力的作用了，这样的状态就会改变：静止变为运动；运动变为静止或另一种运动。
还有一种说法是：静者恒静，动者恒动。
当然，它的前提是物体不受力时。
牛顿第二定律的内容如下：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
其表达式为：ΣF=ma或F合=ma超重现象：物体对支持物压力或对悬挂物的拉力大于物体本身重力。
其实质为物体具有竖直向上的加速度，物体可以竖直向上做加速运动，如右图所示，假设一物体在水平面上，它受两个力：重力G和支持力N。
超重和失重
mg
练习、原来做匀速运动的升降机内，有一 被拉长弹簧拉住的，具有一定质量的物体A 静止在底板上，如图，现发现A突然被弹簧 拉向右方，由此可以判断，此升降机的运 动可能是: ( BC ) A、加速上升 C、加速下降 B、减速上升 D、减速下降
分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉 力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小， 压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能 向上减速或向下加速
例题：质量为2Kg的物体挂在弹簧称上，和弹簧秤一起
做以下情形的运动时，求弹簧秤的示数： （1）一起向上匀速直线或静止 （2）以2m/s2的加速度一起加速上升。 （3）以2m/s2的加速度一起加速下降(g=10m/s2) （4）以10m/s2的加速度一起加速下降(g=10m/s2)
F ’
第四章
牛顿运动定律
航天器中的宇航员
g
近地卫星
g0 g
远离地球的卫星
太 空 中 的 完 全 失 重 现 象
巩固练习：
练习、一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方向 以某一加速度做匀变速运动的电梯中，他只能举起250N的重物。 求电梯的加速度。(g = 10m/s2)（设同一个人能提供的最大举 力一定） 分析：对同一个人来说，他能提供的最大举力是一定的，因 此，它在电梯里对物体的支持力也为300N，对物体受力分析 可求出F合，从而求出加速度。 N 解：设物体的质量为m，对其受力分析如图。 得： F合 = N — G =300 — 250 = 50(N) 由题意：m = 25Kg 故：a = F合/m=2m/s2 方向：竖直向上
牛顿第二定律应用
一.实重与视重
1.实重：物体实际的重力
视重
2.视重：物体对悬挂物的拉力 或者对支持物的压力
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牛顿运动定律和其实际应
高考第一轮复习用书·物理
第三单元 第三讲
注意:(1)在超重、失重和完全失重现象中,物体所
受的重力不变.
(2)物体处于超重状态还是失重状态,仅取决于物体的 加速方向,与速度的大小和方向无关.
二、连接体问题的处理——整体法与隔离法
1.整体法:当系统中各物体的⑨加速度相同时,我们可以 把系统内的所有物体看成一个整体,这个整体的质量等 于各物体的⑩质量之和,当整体受到的外力已知时,可 用 牛顿第二定律求出整体的加速度.
则m3g-F=m3a2
得:m3=
g
F
a2
=
1
1 0
2
00 2.
5
kg=160 kg.
【答案】2 m/s2 160 kg
牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
核心突围 技能聚合
一、超重和失重的理解 超重的条件是物体在竖直方向有向上的加速度,现象是“视重”大 于物重；失重的条件是物体在竖直方向有向下的加速度,现象是 “视重”小于物重.分析物体的加速度情况,判断物体的超、失重状 态,是求解本类问题的关键.只要物体或整体中的一部分加速度 具有竖直方向的分量,物体就会出现超重或失重状态.在完全失 重的状态下,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如 天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下 的压强等.
牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
1.下列实例属于超重现象的是 ( ) A.汽车驶过拱形桥顶端 B.荡秋千的小孩通过最低点 C.跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动 D.火箭点火后加速升空
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第三单元 第三讲
【解析】汽车驶过拱形桥顶端时,加速度方向向下,属 于失重现象;荡秋千的小孩通过最低点时,加速度方向 向上,属于超重现象;跳水运动员被弹起后,只受重力 作用,属于完全失重现象;火箭加速升空,加速度方向 向上,属于超重现象. 【答案】BD
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第三单元 第三讲
2.隔离法:从研究方便出发,当求解系统内物体间的 相
互作用力时,常把物体从统中 隔离出来进行分析,
依据牛顿第二定律列方程.
3.外力和内力:如果以物体系统为研究对象,受到系统之 外的物体的作用力,这些力是该系统受到的 外力,而 系统内各物体间的相互作用力为 内力.应用牛顿第二 定律列方程时不考虑内力.如果把某物体隔离出来作为 研究对象,则 内力将转换为隔离体的 外力.
g 3
加速下降
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第三单元 第三讲
【解析】由题意知,物体处于超重状态,其加速度向 上,其运动形式可能是向上做匀加速直线运动,也可能 向下做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律可分别求 出加速度,选项B、C正确.
【答案】BC
牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
2.超重、失重和完全失重的比较
概念
超重
失重
完全失重
物体对支持 物体对支持 物体对支持 物的压力(或 物的压力(或 物的压力(或 对悬挂物的 对悬挂物的 对悬挂物的 拉力)①大于 拉力)②小于 拉力)③等于 物体所受重 物体所受重 零的现象 力的现象 力的现象
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牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
2.一位同学为了测定电梯的运动情况,用一弹簧秤将质
量为m的物体悬挂在电梯的天花板上,当物体相对电梯
静止时,弹簧秤的示数为 4
m 3
g
,说明
(
)
A.电梯以加速度
g 3
减速上升
B.电梯以加速度
g 3
加速上升
C.电梯以加速度
g 3
减速下降
D.电梯以加速度
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第三单元 第三讲
第3讲 牛顿运动定律的应用 超重与失重
知识诠释 思维发散
一、超重与失重
1.实重与视重 (1)实重:即重力,从力的性质上讲,实重属于万有引力. (2)视重:悬绳对物体的拉力或支持面对物体的支持力 叫做视重.从力的性质上讲,视重属于弹力.
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第三单元 第三讲
产生 条件
物体的加速 物体的加速 物体的加速
度方向④竖 度方向⑤竖 度方向⑥竖
直向上
直向下
直向下,大小
a=g
列原 理式
运动 状态
F-mg=ma F=m(g+a)
mg-F=ma F=m(g-a)
mg-F=ma F=0
加速上升,⑦ 加速下降,⑧ 无阻力的抛 减速下降 减速上升 体运动情况
在升降机中只能举起100 kg的重物,可见该物超重了, 升降机应具有向上的加速度,则由F-m2g=m2a1
牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
得:a1=
F
m2g m2
120010010
= 100
m/s2=2 m/s2
当升降机以2.5 m/s2的加速度加速下降时,重物失重
【答案】A 牛顿运动定律和其实际应
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第三单元 第三讲
4.举重运动员在地面上能举起120 kg的重物,在运动着
的升降机中只能举起100 kg的重物,求升降机运动的加
速度.若在以2.5 m/s2的加速度加速下降的升降机内,此
人能举起质量多大的重物?(g取10 m/s2)
【解析】运动员在地面上能举起120 kg的重物,则运 动员向上的最大支撑力F=m1g=120×10 N=1200 N
第三单元 第三讲
3.学习了牛顿运动定律以后,小红同学用手水平托着书
本以大小相等的加速度做下述各种运动,那么手对书的
作用力最大的情况是 ( )
A.向下做匀减速运动
B.向上做匀减速运动
C.向下匀加速运动 D.水平匀加速运动
【解析】设书本的加速度为a,由牛顿运动定律知:向 下匀减速运动时,加速度方向向上,N1=mg+ma;向上做 匀减速运动或向下匀加速运动时,加速度的方向向下, N2=mg-ma;水平匀加速运动时,N3= (mg)2(ma)2 ,A正确.
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第三单元 第三讲
典例1 在升降电梯内的地面上
放一体重计,电梯静止时,晓敏同学
站在体重计上,体重计示数为50 kg.
电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示
数如图所示.在这段时间内,下列说法中正确的是( )