4.6 超重和失重 课件（18张PPT）

(共18张PPT)
《第四章 牛顿运动定律》
第六节 超重和失重
生活中的失重和超重现象
生活中的失重和超重现象
站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？
生活中的失重和超重现象
思考：为什么能通过体重计得知自己的体重？
体重计并不是测定质量的工具。
人在体重计上静止时，示数是人对体重计的压力，这时压力=人的重力。
下蹲时，人对体重计的压力发生变化。
视重和实重
视重
实重
F
F’
F’
F
G
G
弹簧测力计的示数，表示的是物体对弹簧测力计的拉力大小。台秤的示数，表示的是物体对台秤的压力大小。→视重
视重和实重
视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数视为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
物体处于平衡状态时，对支持面的压力或对悬挂物的拉力等于物体本身的重力，即视重等于实重。
视重大于实重的现象，称为超重；
视重小于实重的现象，称为失重。
实验探究
实验器材：弹簧测力计，钩码（两人一组）
实验步骤：1.一位同学将弹簧测力计挂上适当数量的钩码，另一位同学观察测力计的示数。
2、让弹簧测力计分别处于静止，缓慢上升，缓慢下降
向上运动（静止开始突然加速上升，减速上升至最后停止）
向下运动（静止开始突然加速下降，减速下降至最后停止）
观察测力计的读数，看弹簧测力计的读数和钩码所受重力
有什么关系。
实验探究
运动状态 速度方向 加速度方向 比较F与G的大小 超重与失重情况
匀速上升
匀速下降
加速上升
减速上升
加速下降
减速下降
实验探究
运动状态 速度方向 加速度方向 比较F与G的大小 超重与失重情况
匀速上升 向上 无 F=G 平衡
匀速下降 向下 无 F=G 平衡
加速上升 向上 向上 F>G 超重
减速上升 向上 向下 F加速下降 向下 向下 F减速下降 向下 向上 F>G 超重
超重和失重的产生条件
我们发现，失重和超重现象，不取决于速度的方向，而是加速度的方向。运用本章第二节，牛顿第二定律F合=ma进行分析。
根据牛顿第二定律: F-G=ma
所以F=G+ma > G
a
G
F
由牛顿第三定律可知：
物体对弹簧秤的拉力F′ = F > G
总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象，此时物体有向上的加速度。
F
mg
F′
a
弹簧秤和重物有向上的加速度a时
超重和失重的产生条件
根据牛顿第二定律: G-F=ma
所以F=G-ma < G
a
G
F
由牛顿第三定律可知：
物体对弹簧秤的拉力F′ = F < G
总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象，此时物体有向下的加速度。
F
mg
F′
a
弹簧秤和重物有向下的加速度a时
总结
物体有向上的加速度时，出现超重现象，可以是加速上升或减速下降；
物体有向下的加速度时，出现失重现象，可以是加速下降或减速上升；
练习
水的质量变了吗？No
台秤的示数为什么变了？
加速下降时，物体加速度向下，出现失重现象，台秤示数小于水的实际重力；减速下降时，物体加速度向上，出现超重现象，台秤示数大于水的实际重力。该过程电梯的加速度？
练习
取g=9.8m/s2,加速下降时，物体对台秤压力F’=台秤对物体支持力F
G-F=ma，0.660*9.8-0.580*9.8 N = 0.660kg * a
解得a ≈ 1.19 m/s2
减速下降时取向上为正方向，F-G=ma，同样解得a ≈ 1.19 m/s2
完全失重
如果电梯失控，自由落体，向下加速度a=g,台秤的示数是？
分析：物体受到重力Ｇ和台秤支持力Ｆ作用．
根据牛顿第二定律得G - F = ma=mg
由此可得，支持力F＝０
根据牛顿第三定律，人对地板的压力F’也是０，台秤示数为０
完全失重现象：当物体对支持物（或对悬挂物的拉力）压力等于零时，我们称物体处于完全失重状态．
一般情况，下落受空气阻力，a略小于g，接近0的状态称为微重力状态。
G
F=0
完全失重
完全失重的情况下，所有和重力有关的仪器都无法使用！
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。
完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失，比如单摆停止摆动、液体对器壁没有压强、浸在液体中的物体不受浮力等。
分析：当杯子自由下落时，杯中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但杯子中水的重力仍然存在。
完全失重
航天器进入轨道无动力飞行时
（在地球引力作用下做匀速圆周运动时）人和物都处于完全失重状态。
感谢聆听！