物理必修1超重失重

練習(xí)用彈簧秤測(cè)物體的重力時(shí)應(yīng)使物體處于什么狀態(tài)？物體處于平衡狀態(tài)彈簧秤的示數(shù)是哪個(gè)力的？物體拉彈簧的力的示數(shù)根據(jù)平衡條件和牛頓第三定律知道：彈簧秤的示數(shù)等于物體重力的大小.思考用彈簧秤測(cè)物體的重力時(shí)，突然向上加速、減速運(yùn)動(dòng)，彈簧秤的示數(shù)如何變化？分析物體的受力情況FGav物體向上加速時(shí)：根據(jù)牛頓第二定律：F－G＝maF

＝ma＋G＞G物體所受的拉力F與物體對(duì)彈簧秤的拉力F′（彈簧秤的示數(shù)）大于物體的重力。超重和失重物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?

大于物體所受到的重力的情況稱為超重現(xiàn)象。超重例題一個(gè)質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓。快到此人要去的樓層時(shí)，電梯以3m/s2的加速度勻減速下降，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力。（g=10m/s2）vaF－mg＝maFmg解人向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上。根據(jù)牛頓第二定律得：F

＝910N根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)地板的壓力大小也等于910N，方向豎直向下。條件實(shí)驗(yàn)和例題可以看出產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件物體存在向上的加速度兩種情況：加速上升減速下降信息超重對(duì)宇航員的影響宇航員在飛船起飛和返回地面時(shí)，處于超重狀態(tài)，特別是在升空時(shí)，超重可達(dá)重力的9倍，超重使人不適，起初會(huì)感到頭暈、嘔吐，超重達(dá)到3倍重力時(shí)既感到呼吸困難；超重達(dá)到4倍重力時(shí)，頸骨已不能支持頭顱，有折斷的危險(xiǎn)。所以升空時(shí)宇航員必須采取橫臥姿勢(shì)，以增強(qiáng)對(duì)超重的耐受能力。宇航員的平躺姿勢(shì)FGav思考物體向上減速時(shí)：根據(jù)牛頓第二定律：G－F＝maF

＝G－ma＜G物體所受的拉力F與物體對(duì)彈簧秤的壓力F′（彈簧秤的示數(shù)）小于物體的重力用彈簧秤拉物體，向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)如何變化？物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?

小于物體所受到的重力的情況稱為失重現(xiàn)象。失重在升降機(jī)中測(cè)人的體重，已知人的質(zhì)量為40kg①若升降機(jī)以2.5m/s2的加速度勻加速下降，臺(tái)秤的示數(shù)是多少？②若升降機(jī)自由下落，臺(tái)秤的示數(shù)又是多少？解：

當(dāng)升降機(jī)勻加速下降時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可知：

mg－F＝maF＝mg

－

ma

根據(jù)牛頓第三定律可知:臺(tái)秤的示數(shù)分別為300N和0N。①當(dāng)a1=2.5m/s2,F1=300N②當(dāng)自由下落時(shí)，a2=g,F2=0NvaFmg物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于0的情況稱為完全失重現(xiàn)象。完全失重實(shí)驗(yàn)和例題可以看出產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件物體存在向下的加速度兩種情況：加速下降減速上升條件實(shí)驗(yàn)和例題可以看出產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件物體的的加速度等于g兩種情況：自由落體豎直上拋條件

超重和失重

（１）實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力。物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化。

（２）視重：當(dāng)物體在豎直方向有加速度時(shí)（即ay≠0），物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)叫物體的視重。說(shuō)明：正因?yàn)楫?dāng)物體豎直方向有加速度時(shí)視重不再等于實(shí)重，所以我們?cè)谟脧椈蓽y(cè)力計(jì)測(cè)物體重力時(shí)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)在靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行。

（3）對(duì)超重現(xiàn)象的理解

①特點(diǎn)：具有豎直向上的加速度

②運(yùn)動(dòng)形式:物體向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)。說(shuō)明：當(dāng)物體處于超重狀態(tài)時(shí)，只是拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┰龃罅?，是視重的改變，物體的重力始終未變。

（4）對(duì)失重現(xiàn)象的理解

①特點(diǎn)：具有豎直向下的加速度；

②運(yùn)動(dòng)形式：物體向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng)；

③完全失重：在失重現(xiàn)象中，物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)稱為完全失重狀態(tài)。此時(shí)視重等于零，物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向向下，大小為g。說(shuō)明：當(dāng)物體處于失重狀態(tài)時(shí)，只是拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γp小了，是視重的改變，物體的重力始終未變。本質(zhì)超重和失重的本質(zhì)重力不變物體對(duì)支持物的壓力和對(duì)懸掛物的拉力發(fā)生變化質(zhì)量是50kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列兩種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？（取g=10m／s2）(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以4m／s2的加速度勻減速下降?！敬鸢浮浚ǎ保担埃埃危ǎ玻罚埃埃芜@是因?yàn)橐后w受到重力而使內(nèi)部存在壓力，小孔以上部分的水對(duì)以下部分的水的壓力造成小孔處的水流出。當(dāng)瓶子自由下落時(shí)，瓶中的水處于完全失重狀態(tài)，小孔以上部分的水對(duì)以下部分的水的沒(méi)有壓力，小孔沒(méi)有水流出。思考瓶中的水會(huì)流出嗎?1．升降機(jī)在板上放一個(gè)彈簧盤秤，盤中放一質(zhì)量為m的物體，當(dāng)秤的讀數(shù)為0.8mg時(shí)，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)可能是(

)A．加速上升 B．加速下降C．減速上升 D．減速下降解析：物體加速度a方向向下(加速下降或減速上升)時(shí)處于失重狀態(tài)，視重大小等于(mg－ma)。答案：BC

[例2]質(zhì)量為60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)是多少？處于什么狀態(tài)？(取g＝10m/s2)(1)升降機(jī)勻速上升；(2)升降機(jī)以3m/s2的加速度加速上升；(3)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速下降。

[解析]

人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，受力情況如圖所示。

(1)當(dāng)升降機(jī)勻速上升時(shí)，由牛頓第二定律得：

F合＝FN－G＝0，所以人受到的支持力FN＝G＝mg＝600N。根據(jù)牛頓第三定律得，人對(duì)體重計(jì)的壓力就等于體重計(jì)的示數(shù)，即600N。人處于平衡狀態(tài)。

(2)當(dāng)升降機(jī)以3m/s2的加速度加速上升時(shí)，由牛頓第二定律得：FN－G＝ma，

FN＝ma＋G＝m(g＋a)＝780N。由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為780N，大于人的重力，人處于超重狀態(tài)。

(3)當(dāng)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速下降時(shí)，由牛頓第二定律得：G－FN＝ma，

FN＝G－ma＝m(g－a)＝360N，由牛頓第三定律得，此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)為360N，小于人的重力，人處于失重狀態(tài)。

[答案]

(1)600N平衡狀態(tài)(2)780N超重狀態(tài)(3)360N失重狀態(tài)

(1)利用牛頓第二定律列方程時(shí)，一般以a方向?yàn)檎较?，則加速度方向的力減去與加速度方向相反的力即為合力。

(2)判斷超重、失重現(xiàn)象，其關(guān)鍵是看加速度的方向，而不是運(yùn)動(dòng)方向。

［借題發(fā)揮］3．某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重，t0至t3時(shí)間段內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)如圖4－7－3所示，電梯運(yùn)行的v-t圖可能是圖4－7－4中的(取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?

(

)圖4－7－3圖4－7－9答案：AD練習(xí)4.下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)中，不能在繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙中完成的是()A.用彈簧秤測(cè)物體的重力B.用天平測(cè)物體的質(zhì)量C.用溫度計(jì)測(cè)艙內(nèi)的溫度D.用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)ABD5.在體重計(jì)上做下蹲的過(guò)程中，體重計(jì)的示數(shù)怎樣變化？過(guò)程分析：