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第6节超重和失重

学习目标1.了解测量重力的两种方法，知道什么是视重。2.知道什么是超重和失重现象，会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题。

知识点一重力的测量、超重和失重

如图所示，某人站在体重计上乘电梯正在向上运动。

(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？此时人对体重计的压力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人对体重计的压力比其重力大还是小？

(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人对体重计的压力比其重力大还是小？

提示(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力，由牛顿第三定律知FN＝FN′，即人对体重计的压力大于自身重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，支持力等于重力，则人对体重计的压力等于自身重力。

(2)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力，则人对体重计的压力小于自身重力。

一、重力的测量

方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg。

方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。

二、超重和失重

1.失重

(1)定义：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。

(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度。

2.超重

(1)定义：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。

(2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。

3.完全失重状态

(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。

(2)产生条件：a＝g，方向竖直向下。

【思考】

1.超重是否物体受到的重力增加了？

提示重力不增加

2.物体处于超重状态时，物体一定在上升吗？物体处于失重状态时，物体一定在下降吗？

提示都不一定

3.航天员在太空中处于完全失重状态，是否航天员在太空中不受重力的作用？

提示不是，仍受重力作用

4.举重运动员高举杠铃静止时是否处于超重状态？

提示不是，处于平衡状态

5.不计空气阻力，抛向空中的矿泉水瓶中的水，对侧壁和底部有压力吗？

提示都没有压力，因为处于完全失重状态。

例1(多选)几位同学为了探究电梯启动和制动时的运动状态变化情况，他们将体重计放在电梯中，一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录，如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片，图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是()

A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程，电梯内同学可能处于超重状态

B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程，电梯内同学可能处于失重状态

C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程，电梯内同学一定处于失重状态

D.根据图5推断电梯可能处于减速下降过程，电梯内同学一定处于超重状态

答案CD

解析图2和图5中体重计示数大于图1，说明电梯内同学处于超重状态，电梯可能处于加速上升或减速下降过程；图3和图4中体重计示数小于图1，说明电梯内同学处于失重状态，电梯可能处于减速上升或加速下降过程。故C、D正确。

判断超重、失重现象的两种方法

(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g时处于完全失重状态。

训练12023年10月31日，搭载着3名航天员的神舟十六号载人飞船，在轨工作生活3个月，返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十六号返回任务取得圆满成功。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.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力

C.在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消失了

D.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态

答案A

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，处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，B错误；宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项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D错误。

知识点二超重、失重的分析和计算

例2升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20kg的物体(g＝10m/s2)，求