第五章

牛頓運(yùn)動定律第5節(jié)超重與失重站在體重計(jì)上向下蹲，你會發(fā)現(xiàn)，在下蹲的過程中，體重計(jì)的示數(shù)先變小，后變大，再變小。當(dāng)人靜止后，保持某一數(shù)值不變。這是為什么呢？讓一學(xué)生站立在體重計(jì)上迅速蹲下，觀察體重計(jì)的體重示數(shù)變化：一、超重和失重1.超重和失重現(xiàn)象迅速蹲下過程中，體重計(jì)的示數(shù)先減小后增大思考：迅速蹲下過程人經(jīng)歷了哪幾個(gè)運(yùn)動過程？加速減速靜止①向下加速過程mg－FN＝ma＞0F′＝FN＜mg失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或者對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的現(xiàn)象。根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計(jì)的壓力即：FN＜mg②向下減速過程mg－FN＝ma＜0即：FN＞mg超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或者對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象。根據(jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計(jì)的壓力F′＝FN＞mg思考并分析：向下減速的過程視重又如何變化呢？思考：超重是重力增加嗎？失重是重力減少嗎？超重視重變大失重視重變小物體實(shí)際所受的重力并沒有改變——讀數(shù)小于重力——失重——讀數(shù)大于重力——超重——讀數(shù)小于重力——失重——讀數(shù)大于重力——超重在彈簧秤下端掛一質(zhì)量為

m的鉤碼，分別做如下運(yùn)動時(shí)，觀察彈簧秤的拉力變化？m加速上升加速下降減速上升減速下降實(shí)踐探究：對電梯實(shí)驗(yàn)的模擬與分析情境：電梯內(nèi)放一體重計(jì)，站在體重計(jì)上，觀察電梯向上、向下運(yùn)動過程中體重計(jì)示數(shù)的變化2.超重和失重的產(chǎn)生條件電梯靜止時(shí)FN＝mg視重＝實(shí)重（1）上升階段（2）下降階段加速上升勻速上升減速上升加速下降勻速下降減速下降FN＞mgFN＞mgFN＝mgFN＜mgFN＝mgFN＜mg運(yùn)動狀態(tài)運(yùn)動性質(zhì)示數(shù)情況加速度方向靜止平衡狀態(tài)/上升加速上升勻速上升/減速上升下降加速下降勻速下降/減速下降正常正常正常向下變大變大變小變小向上向上向下超重超重失重失重結(jié)論：當(dāng)加速度向上時(shí)，物體發(fā)生超重現(xiàn)象。當(dāng)加速度向下時(shí)，物體發(fā)生失重現(xiàn)象。物體的失重狀態(tài)或超重狀態(tài)與物體運(yùn)動的方向無關(guān)(2)從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(1)從受力的角度判斷：當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)超重或失重與速度無關(guān)。FmgaF>mg超重狀態(tài)FmgaF<mg失重狀態(tài)mgF=0只受重力完全失重g判斷超重、失重狀態(tài)的方法思考：若人站在電梯里和電梯一起以重力加速度g下降，體重計(jì)的示數(shù)是多少？mg－FN＝maF′＝FN＝0完全失重：當(dāng)加速下降過程中加速度a=g時(shí)，物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Γㄒ曋兀榱愕默F(xiàn)象。根據(jù)牛頓第二定律可得：根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計(jì)的壓力即：FN＝mg－ma＝0二、牛頓運(yùn)動定律解決超、失重問題例題：一個(gè)質(zhì)量為70kg的人乘電梯下樓。若電梯以3m/s2的加速度勻減速下降[如右圖]，求這時(shí)他對電梯地板的壓力。（取重力加速度g=10m/s2）受力分析mgN判斷加速度方向va運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律列方程解決問題解：取豎直向上為正方向，設(shè)電梯地板對人的支持力大小為N。根據(jù)牛頓第二定律可得：N-mg=ma所以N=m（a+g）=70×（3+10）N=910N根據(jù)牛頓第三定律，人對地板的壓力大小也等于910N，方向豎直向下。解決超重與失重的問題，其實(shí)是牛頓運(yùn)動定律的運(yùn)用。再解決此類問題時(shí)，要注意分析運(yùn)動情況及受力情況，尤其要注意加速度的方向。

如果物體的加速度方向向上，則該物體處于超重狀態(tài)；若加速度方向向下，則該物體處于失重狀態(tài)。解決超重、失重現(xiàn)象問題的基本方法①確定研究對象；②對研究對象進(jìn)行受力分析并規(guī)定正方向；③根據(jù)牛頓第二定律列出方程或方程組；④求解方程，并對結(jié)果做必要說明。航天器中的超重和失重

航天器加速升空和減速返回地面時(shí)，其上的一切物體都會處于超重狀態(tài)。如果航天員站立或坐著，在超重情況下，會出現(xiàn)足部血壓升高、頭部供血不足等現(xiàn)象，輕則引起視覺障礙，重則發(fā)生暈厥。因此，航天員應(yīng)平躺于座椅上，這樣可減輕超重對人體的影響。航天器進(jìn)入軌道后，所有物體都近似處于完全失重狀態(tài)。航天員楊利偉平躺在航天器中航天員王亞平太空授課時(shí)展示圓形水球超重與失重超重現(xiàn)象完全失重現(xiàn)象失重現(xiàn)象加速度向上視重>重力加速度向下視重<重力加速度為g視重=01.一種巨型娛樂器械可以使人體驗(yàn)超重和失重.一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下.落到一定位置時(shí)，制動系統(tǒng)啟動，座艙做減速運(yùn)動，到地面時(shí)剛好停下.在上述過程中，關(guān)于座艙中的人所處的狀態(tài)，下列判斷正確的是(

)A.座艙在自由下落的過程中人處于超重狀態(tài)B.座艙在減速運(yùn)動的過程中人處于超重狀態(tài)C.座艙在整個(gè)運(yùn)動過程中人都處于失重狀態(tài)D.座艙在整個(gè)運(yùn)動過程中人都處于超重狀態(tài)B2.某跳水運(yùn)動員在踏板上起跳，我們通過錄像觀察到踏板和運(yùn)動員要經(jīng)歷如圖所示的狀態(tài)，其中A為無人時(shí)踏板靜止點(diǎn)，B為人站在踏板上靜止時(shí)的平衡點(diǎn)，C為人在起跳過程中人和踏板運(yùn)動的最低點(diǎn)，則下列說法正確的是(

)A.人在A點(diǎn)受到的合外力最小B.人和踏板由C到B的過程中，人向上做加速度減小的加速運(yùn)動C.人和踏板由C到B的過程中，先超重后失重D.人和踏板由C到A的過程中，人對踏板的壓力不變B3.如圖所示，兩彈簧分別固定在箱子的上下底面，兩彈簧間有一可看作質(zhì)點(diǎn)的小球，靜止時(shí)小球與箱子側(cè)