5.5 超重与失重 课件 （共22张PPT）2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册

(共22张PPT)
第五章 牛顿运动定律
第5节 超重与失重
在游乐园乘坐过山车，当过山车开始急速下降时，有“上飘”的感觉；当过山车开始上升时，有“下坠”的感觉，难道人的体重会在过山车上升或下降时发生变化吗？
1.知道超重和失重的概念。
2.理解产生超重和失重现象的条件，会运用牛顿运动定律对生活中的超、失重现象进行分析推理。
3.了解航天器中的超重、失重现象 。
1.如何测量重力？
被测物体静止时，根据二力平衡，弹簧秤（台秤）对物体的拉力（支持力）等于重力
F
F’
F’
F
G
F
视重
F
G
弹簧秤（台秤）的示数表示的是物体对弹簧秤的拉力大小（物体对台秤压力大小）
实重
一、超重现象
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？
示数不相同，用手迅速向上提起重物时示数较大。
取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得
T - G = ma
T > G
根据牛顿第三定律，测力计的示数等于测力计对重物的拉力 T。
1. 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）（视重）大于物体所受重力现象
FN > mg
即：
我“超重（超载）”……
我“超重”……
思考：下列情况属于超重现象吗？
注意：超重不是超载
在超重现象中，物体对支持物压力（或对悬挂物拉力）的大小与物体的重力大小不相等，但物体所受的重力并没有发生变化。
在游乐场的升降机中，若我们以乘坐升降机的人为研究对象，人受到重力 G 和座椅在竖直方向的支持力 N 的作用，当升降机竖直向下加速时，加速度的方向竖直向下。
取竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律可得
G - N = ma
N < G
根据牛顿第三定律，人对座椅的压力大小等于 N。可见，当物体竖直向下加速时，人对座椅的压力小于人所受的重力。
二、失重现象
思考：若升降机做自由落体运动，人对座椅的压力是多少？
分析：以人为研究对象，根据牛顿第二定律得：
G－N = ma = mg
由牛顿第三定律可得：压力N = N = 0
即人对座椅的压力是0
2. 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）（视重）小于物体所受重力现象
FN < mg
即：
3.完全失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 的现象。
(2)产生条件：a＝g，方向 。
竖直向下
等于零
判断超重、失重状态的方法
(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g时处于完全失重状态。
(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。
F
mg
a
F >mg
超重状态
F
mg
a
F失重状态
mg
F=0
只受重力
完全失重
g
物体的失重状态或超重状态与物体运动的方向无关
例题：一个质量为70 kg的人乘电梯下楼。若电梯以3 m/s2的加速度匀减速下降[如右图]，求这时他对电梯地板的压力。（取重力加速度g=10 m/s2）
受力分析
mg
N
判断加速度方向
v
a
运用牛顿运动定律列方程解决问题
解：取竖直向上为正方向，设电梯地板对人的支持力大小为N。根据牛顿第二定律可得：
N-mg=ma
所以N=m（a+g）=70×（3+10）N=910 N
根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910 N，方向竖直向下。
解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。再解决此类问题时，要注意分析运动情况及受力情况，尤其要注意加速度的方向。
如果物体的加速度方向向上，则该物体处于超重状态；若加速度方向向下，则该物体处于失重状态。
解决超重、失重现象问题的基本方法
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。
三、航天器中的超重和失重
观看下面视频内容，观察太空中的完全失重现象
航天器中的超重和失重
航天器加速升空和减速返回地面时，其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着，在超重情况下，会出现足部血压升高、头部供血不足等现象，轻则引起视觉障碍，重则发生晕厥。因此，航天员应平躺于座椅上，这样可减轻超重对人体的影响。
航天器进入轨道后，所有物体都近似处于完全失重状态。
航天员杨利伟平躺在航天器中
航天员王亚平太空授课时展示圆形水球
在航天器中所有靠重力效应工作的仪器都失效！
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
1.关于超重和失重，下列说法中正确的是（ ）
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
CD
2.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，其重力为零
C.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加或减小了
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变化
D
3.一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为g/3，g为重力加速度，人对电梯底部的压力为（　　）
A.mg/3
B.2mg
C.mg
D.4mg/3
D
超重
完全失重
失重
加速上升
减速下降
加速下降
减速上升
失重和超重