超重和失重现象三个问题论文

超重和失重现象的三个问题

超重和失重在新课程中虽然是以例题的形式在《用牛顿定律解决问题（二）》出现的，但在物理研究的问题中也具有一定的代表性。而且，超重和失重现在已经演化为生活语言，和物理中本来的意义有较大的不同。所以我们有必要对超重和失重的物理内涵有一个清晰的认识。要认清超重和失重现象的本质，应该弄清三个问题：

(1)超重（失重）现象是否是重力增加（减小）的现象？

(2)超重（失重）现象的速度方向是否确定？

(3)超重（失重）现象的加速度特征是什么？

在弄清这三个问题之前，我们先来分析一下测力计测重力的原理。如果弹簧秤下端不挂物体，弹簧秤示数为零；现在用手向下拉弹簧，弹簧秤有示数；用更大的力拉，则示数更大，即弹簧秤的示数为弹簧秤弹簧所受拉力的大小。

现在在弹簧秤下端挂一物体保持静止或匀速直线运动状态。对物体进行受力分析，如图所示。

因为物体处于平衡状态，所以f=g；又因为弹簧秤对物体的拉力f与物体对弹簧秤的拉力f′是作用力与反作用力，即f= f′；所以得g= f′，物体的重力大小等于弹簧秤弹簧所受拉力的大小。由此，可以用弹簧秤测物体重力。

那么，如果被弹簧秤挂着的物体不处于平衡状态，又会如何呢？

我们以在升降机（电梯）中测人的体重为例研究一下，已知人的质量为40kg，升降机加速度的大小为2.5m/s2 ,根据下列四种情

景,求人对体重计的压力分别是多少？（g取10m/s2)

情景一：升降机匀加速上升；情景二：升降机匀减速上升；情景三：升降机匀加速下降；

情景四：升降机匀减速下降；情景五：升降机自由下落。（注：台秤的原理和弹簧秤非常相似，它的读数（即视重）反映的是物体对它的压力，在运动状态发生改变时读数也会发生改变。）解析：升降机匀加速上升或匀减速下降时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律，有f-mg＝ma即f＝mg＋ma，视重等于实重加上ma，视重比实重超出了ma；升降机匀减速上升或匀加速下降时，加速度方向向下，有mg-f=ma即f=mg－ma，视重等于实重减去ma，视重比实重“失去”了ma。

归纳表格如下：

由此得出：1．超重是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,即视重大于实重；失重是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，即视重小于实重；并不是重力增加（或减小）的现象。

2．加速上升或减速下降都是超重，加速下降或减速上升都是失重，说明超重（失重）现象的速度方向不确定，超重（失重）现象与速度没有关系。

3．超重现象中加速度方向都向上，失重现象中加速度方向都向下。即：超重现象：f拉（f压）>g产生条件:a向上；失重现象：f拉（f压）

当物体自由下落时，台秤示数为0ｎ，即物体对台秤的压力大小为0ｎ，视重为0ｎ。此时物体处于完全失重状态，即加速度就是重力加速度。

拓展：并非只有物体在竖直方向上加速向上或减速向下运动时，物体才处于超重状态，其实物体运动时，只要加速度具有向上的分量，物体就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量，物体就处于失重状态。

如图所示，一台秤上固定一质量为m的斜面体，斜面上有一质量为m的小物块求：（1）当物块以速度v匀速下滑时台秤的示数；（2）当物块以加速度a匀加速下滑时台秤的示数。

解(1):因物块匀速下滑处于平衡状态，则台称示数fn=(m+m)g

(2):因物块匀加速下滑存在竖直向下的加速度分量=gsinθ处

于失重状态，则台称示数fn=(m+m)g-mgsinθ

总之，若能够熟练的掌握好超重和失重的定义，理解发生超重和失重的条件，把握好发生超重和失重时视重与实重之间的关系，加之与牛顿第二定律的灵活应用，则这部分问题就迎刃而解了。