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[高一物理教案3.7.1]
超重和失重

教学目标
1.知道什么是超重和失重。
2.知道产生超重和失重的条件。
二、教学重点
对超重和失重的理解及应用。
三、教学难点
超重和失重跟物体所受重力的区别。
教学过程
由牛顿第二定律可知物体的受力情况决定了物体的加速度。被悬挂或被水平面支持的物体它与悬线或水平支持面间的作用力大小不一定等于它所受重力的大小，悬线或水平支持面对物体的作用与物体所受重力的差异决定了物体的加速度。换而言之，物体的加速度直接反映了两者的差异。
超重现象和失重现象
【演示】在弹簧下挂一砝码，当保持为静止状态（或匀速向上或向下运动）时，弹
簧示数等于砝码的重力大小，当手提弹簧向上加速（或向下减速）时，其示数大于砝码重力大小。当手提弹簧向下加速（或向上减速）时，其示数小于砝码重力的大小。
超重
⑴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
称为超重现象。
⑵超重的动力学特征：
支持面（或悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象
⑶超重的运动学特征：
物体的加速度向上，它包括可能的两种运动情况：向上加速运动或向下减速运动。
2.失重
⑴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（或对悬挂的拉力）等于零时，我们称物体处于完全失重状态。
⑵失重的动力学特征：
支持面（或悬挂物）对物体是（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。
⑶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a=g。
【注意】
⑴物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力始终增加了或减小了（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，物体所受会随高度的增加而减小，
但与物体超、失重并无联系。
⑵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。
⑶“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小无关，只决定于物体的加速
度方向。
⑷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。
超重和失重的应用
1.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）
2.失重与宇宙开发
【例1】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（）
先减小，后还原
先增加，后还原
始终不变
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。
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。
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
当人静止时，FN=mg，正确选项为D。

A
图3-7-1
【例2】原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定质量的物体A静止在地板上，如图3-7-1所示，现发现A突然被弹簧拉动向右方。由此可判断，此时升降机的运动可能是()
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
【解析】当升降机匀速运动时，地板给物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力。当升降机有向下的加速度时，必然会减小物体对地板的压力，也就减小了最大静摩擦力，这时的最大静摩擦力小于升降机匀速运动时的静摩擦力。而弹簧的弹力又未改变，故只有在这两种下A才可能被拉向右方。四个选项中B、C两种情况电梯的加速度是向下的。答案为B、C。
【例3】某人在a=2m/s2匀加速下降的升降机中最多可举起m1=75kg的物体，则此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50kg的物体，则此升降机上升的加速度为多少？
【解析】设此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F，以物体为研究对象：
当升降机以加速度a=2m/s2匀加速下降时，对物体有：
m1g-F=m1a1
F=m1(g-a)
F=75×（10-2）=600（N）
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体。
则F=m0g
=60（kg）
当升降机以a2匀加速上升时，对物体有：
F-m2g=m2a2
=2（m/s2）
升降机匀加速上升的加速度为2m/s2
【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。
【作业】略