第六节 失重和超重
学 习 目 标
STSE情境导学
1.知道超重和失重，理解产生超重、失重现象的条件.（重点）2.理解生活中的超重和失重现象，并能分析解决相关物理问题（难点）
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火箭发射过程处于超重状态 在自由向下俯的飞机舱内物体处于完全失重状态
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知识点 超重和失重
1.几个概念.
（1）超重：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现象，称为超重现象.
（2）失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，称为失重现象.
（3）完全失重：如果物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，这时物体正好以大小等于g、方向竖直向下的加速度运动，此时物体处于完全失重状态.
2.判断物体超重与失重的方法.
（1）从受力的角度判断.
超重：物体所受向上的拉力（或支持力）大于（填“大于”或“小于”）重力，即视重大于实重.
失重：物体所受向上的拉力（或支持力）小于（填“大于”或“小于”）重力，即视重小于实重.
完全失重：物体对支持物（或悬挂物）的压力（或拉力）为零，即视重为零.
（2）从加速度的角度判断.
①当物体的加速度方向向上（填“向上”或“向下”）〔或竖直分量向上（填“向上”或“向下”）〕时，处于超重状态.
根据牛顿第二定律：FN－mg＝ma，此时FN>mg，即处于超重状态.
②当物体的加速度方向向下（填“向上”或“向下”）〔或竖直分量向下（填“向上”或“向下”）时〕，处于失重状态.
根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN③当物体的加速度为g时，处于完全失重状态，根据牛顿第二定律：mg－FN＝ma，此时FN＝0，即a＝g.
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小试身手
关于超重和失重，下列说法正确的是（ ）
A.超重就是物体受的重力增加了
B.失重就是物体受的重力减少了
C.完全失重就是物体一点重力都没有了
D.不论超重、失重，物体所受的重力是不变的
答案：D
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探究一 对超重和失重现象的理解
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1.实重与视重.
实重：物体实际所受的重力.物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化.
视重：当将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称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力.
2.超重与失重仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力（或支持力）的增大与减小，是视重的改变，物体的实重始终未变.
3.超重和失重的条件.
产生超重现象的条件：物体具有向上的加速度，即做加速上升或减速下降运动，与运动方向无关.
产生失重现象的条件：物体具有向下的加速度，即做加速下降或减速上升运动，与运动方向无关.
完全失重的条件：物体只在重力作用下运动，与运动方向无关.
总结：超重与失重，全由a的方向决定，向上为超重，向下为失重.
【典例1】 2018年我国共发射火箭38枚，发射次数首次荣登世界第一.如图所示，宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（ ）
A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态
B.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重
C.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力
D.火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，宇航员处于失重状态
解析：火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项B错误；火箭加速上升过程中加速度逐渐减小时，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，选项D错误.
答案：A
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判断超重和失重现象的三个技巧
（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.
（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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态.
（3）从速度变化角度判断.
①物体向上加速或向下减速时，超重；
②物体向下加速或向上减速时，失重.
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1.下列说法正确的是（ ）
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
解析：从受力上看，失重物体所受合力向下，超重物体所受合力向上；从加速度上看，失重物体的加速度向下，而超重物体的加速度向上.A、C、D项中的各运动员所受合力为零，加速度为零，只有B项中的运动员处于失重状态.
答案：B
2.（多选）如图所示，电梯中的人随电梯匀速向上运动，快到目标楼层时，电梯匀减速直至停止，在电梯匀减速运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A.电梯中的人的加速度方向竖直向下
B.电梯中的人的加速度方向竖直向上
C.电梯中的人处于超重状态
D.电梯中的人处于失重状态
解析：电梯向上减速运动时，加速度向下，A正确，B错误；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态，所以C错误，D正确.
答案：AD
探究二 对完全失重的理解
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1.完全失重是物体的视重为零，对支持物或悬挂物的压力或拉力为零.
根据mg－FN＝ma知，当FN＝0时，a＝g，即处于完全失重的物体具有竖直向下、大小为g的加速度.
2.发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失，比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动……，靠重力的仪器也不能再使用（如天平）.
3.只受重力作用的一切抛体运动，如我们学过的自由落体运动和竖直上抛运动等，物体在空中只受重力的作用，其加速度等于g，物体都处于完全失重状态.
【典例2】 （多选）“蹦极”是一项非常刺激的体育运动.某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止地悬吊着时的平衡位置，人在从P点落下到最低点c的过程中（ ）
A.人在Pa段做自由落体运动，处于完全失重状态
B.在ab段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
C.在bc段绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态
D.在c点，人的速度为零，其加速度为零
解析：由于在b点时重力与绳的拉力平衡，则人在ab段重力与拉力的合力的方向向下，产生向下的加速度，则人处于失重状态，在bc段处于超重状态.
答案：AB
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3.如图所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用的方式是一工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出，在高处的工人乙将其接住.每块砖的质量均为m，现只考虑最上层的两块砖，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A.工人甲在将砖块抛出时（砖未离手）砖块处于失重状态
B.工人甲在将砖块抛出时（砖未离手）砖块间作用力等于mg
C.工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态
D.工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于mg
解析：工人甲在将砖块抛出时（砖未离手），砖块具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；由牛顿第二定律FN－mg＝ma，所以砖块间作用力FN＝m（g＋a）＞mg，B错误；工人甲在将砖块抛出后，砖块具有向下的加速度，处于失重状态，C正确；工人甲在将砖块抛出后，砖块间作用力等于0，D错误.
答案：C
探究三 用牛顿运动定律分析超重和失重现象
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超重、失重的分析.
项目
加速度
视重（F）与重力的关系
运动情况
受力图
平衡
a＝0
F＝mg
静止或匀速直线运动
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超重
向上
F＝m（g＋a）＞mg
向上加速或向下减速
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失重
向下
F＝m（g－a）＜mg
向下加速或向上减速
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完全失重
向下a＝g
F＝0
抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等
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【典例3】 （多选）在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙所示，根据图像分析得出的结论中正确的是（ ）
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必修第一册（粤教版）课件\\教师用书word\\484.TIF"
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图甲 图乙
A.从时刻t1到t2，物块处于失重状态
B.从时刻t3到t4，物块处于失重状态
C.电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层
D.电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层
解析：从Ft图像可以看出，0～t1，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速运动状态；t1～t2，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，可能静止或匀速运动；t3～t4，F答案：BC
INCLUDEPICTURE"科学思维.tif"
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超重、失重问题是牛顿第二定律的应用，解决这类问题的方法与处理动力学两类问题的方法相同.
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4.（多选）在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，于是他作出下列判断，其中正确的是（ ）
A.升降机以0.8
g的加速度加速上升
B.升降机以0.2
g的加速度加速下降
C.升降机以0.2
g的加速度减速上升
D.升降机以0.8
g的加速度减速下降
解析：若a＝0.8
g，方向竖直向上，由牛顿第二定律有F－mg＝ma，得F＝1.8
mg，其中F为人的视重，即人此时处于超重状态，A、D错误；若a＝0.2
g，方向竖直向下，根据牛顿第二定律有mg－F′＝ma，得F′＝0.8
mg，人的视重比实际重力小×100%＝20%，B、C正确.
答案：BC
5.一质量为m＝40
kg的小孩子站在电梯内的体重计上.电梯从t＝0时刻由静止开始下降，在0～6
s内体重计示数F的变化如图所示.试求：这段时间内电梯下降的高度（重力加速度g取10
m/s2）.
解析：由题图可知，在第一段时间t1＝1
s内，电梯向下匀加速运动，mg－F1＝ma1，解得a1＝2
m/s2，
电梯下降的高度h1＝a1t＝1
m；
在第二段时间t2＝3
s内，电梯向下匀速运动，速度为v＝a1t1＝2
m/s，下降高度h2＝vt2＝6
m；
在第三段时间t3＝2
s内，电梯向下匀减速运动，
F2－mg＝ma2，解得a2＝1
m/s2.
下降高度h3＝vt3－a2t＝2
m；
所以，在整个过程中，电梯下降的总高度
h＝h1＋h2＋h3＝9
m.
答案：9
m
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"D:\\360安全浏览器下载\\8.27\\物理
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INCLUDEPICTURE"分课堂小结2.TIF"
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MERGEFORMATINET(共290张PPT)
第四章
牛顿运动定律
学 习 目 标
STSE情境导学
1.知道超重和失重，理解产生超重、失重现象的条件.（重点）
2.理解生活中的超重和失重现象，并能分析解决相关物理问题（难点）
项目
加速度
视重（F）与重力的关系
运动情况
受力图
平衡
a＝0
F＝mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F＝m（g＋a）＞mg
向上加速或向下减速
失重
向下
F＝m（g－a）＜mg
向下加速或向上减速
完全失重
向下a＝g
F＝0
抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等
教材提炼自主学习
重难拓展升华巧练
合作探究
提升归纳
对点训练
原子弹
热核燃料
反射层
弹壳
课堂小结
重核裂变铀核裂变
裂变
链式反应产生条件
裂变和
聚变
轻核聚变
聚变
热核反应受控热核反应
教材提炼自主学习
重难拓展升华巧练
d
国
自主学习基础达标
重点拓展难点突破
知识归纳
素养培育能力提升
科学反思
类题训练
迁移应用巩固提高
F
定义
超重失重
2生条件
受力:只有重力
从动力学角度
看完全失重
运动:
的
匀加速直线运动
