物理：5.4《超重与失重》学案（3）（沪科版必修1）

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
5.4超重与失重
知识网络结构
超重和失重
超重和失重
等效重力加速度
概念规律方法
什么是超重和失重
1．问题探究
【例】升降机地板上放一个弹簧式测力计，托盘上放一个质量为20 kg
的物体，如图5-4-1所示，当升降机：
(1)以4 m／s的速度匀速上升时，测力计读数是多少
(2)以1 m/s2的加速度竖直上升时，测力计的读数是多少
(3)以1 m/s2的加速度竖直下降时，测力计的读数是多少
探究：物体运动过程中受到两个力：重力G和测力计对物体的支持力F
由于测力计对物体的支持力F与物体对测力计的压力F′是一对作用力和反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F′．
我们根据牛顿运动定律列出方程，找出几个力之问以及它们与加速度之间的关系，这个
问题就能解决了．
解析：以放在测力汁上的物体为研究对象，取向上的方向为正方向．
(1)当升降机匀速上升时，加速度a=0．
根据牛顿第二定律知：F合=F-mg=ma=0．
解得测力计对物体的支持力F=196 N.
根据牛顿第三定律：F=F′．
则可知测力计的读数为196 N_
(2)因升降机加速上升，则a=1 m／s2，方向向上，根据牛顿第二定律得：
F合=F-mg=ma．
解得测办计对物体的支持力F=216 N.
根据牛顿第三定律：F=F′.
则可知测力计的读数为21 6 N．
(3)因升降机加速下降，则a=-1 m／s2，方向向下，根据牛顿第二定律得：
F合=F-mg=ma.
解得测力计对物体的支持力F=176 N．
根据牛顿第三定律：F=F′．
则可知测力计的读数为176 N．
结论：当升降机匀速运动时，测力计的读数等于物体的重力；当升降机加速上升(或者减
速下降)时，测力计的读数大于物体的重力；当升降机加速度下降(或减速上升)时，测力计的读数小于物体的重力．
2．概念定义
(1)物体有竖直向上的加速度时，它对悬挂物的拉力(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．
(2)物体有竖直向下的加速度时，它对悬挂物的拉力(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.
3．概念说明
(1)在超重和失重现象中，物体的重力并没有发生变化，超重指的是物体对支持面的压力
(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力，而失重则是指物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于重力．
(2)不管超重还是失重与物体的运动方向无关，它取决于物体的加速度方向．加速度方向
向下，物体处于失重状态；加速度方向向上，物体处于超重状态．
(3)如果物体正好以大小等于g的加速度竖直下落，这时物体对支持物、悬挂物完全没有
作用力，好像完全没有了重力的作用，这种状态是完全失重状态．
(4)超重和失重并不是一类特征问题，而是牛顿运动定律在竖直方向的应用．
(5)当物体在竖直方向上有加速度时，也可以看成是重力加速度发生了变化，从g变成了
g′，这个物体就好像处在一个重力加速度为g′的环境里，把这个g′称为等效重力加速度．
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网