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《第四章 牛頓運動定律》
第六節 超重和失重
生活中的失重和超重現象
生活中的失重和超重現象
站在體重計上向下蹲，你會發現，在下蹲的過程中，體重計的示數先變小，后變大，再變小。當人靜止后，保持某一數值不變。這是為什么呢？
生活中的失重和超重現象
思考：為什么能通過體重計得知自己的體重？
體重計并不是測定質量的工具。
人在體重計上靜止時，示數是人對體重計的壓力，這時壓力=人的重力。
下蹲時，人對體重計的壓力發生變化。
視重和實重
視重
實重
F
F’
F’
F
G
G
彈簧測力計的示數，表示的是物體對彈簧測力計的拉力大小。臺秤的示數，表示的是物體對臺秤的壓力大小。→視重
視重和實重
視重：當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數視為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力。
物體處于平衡狀態時，對支持面的壓力或對懸掛物的拉力等于物體本身的重力，即視重等于實重。
視重大于實重的現象，稱為超重；
視重小于實重的現象，稱為失重。
實驗探究
實驗器材：彈簧測力計，鉤碼（兩人一組）
實驗步驟：1.一位同學將彈簧測力計掛上適當數量的鉤碼，另一位同學觀察測力計的示數。
2、讓彈簧測力計分別處于靜止，緩慢上升，緩慢下降
向上運動（靜止開始突然加速上升，減速上升至最后停止）
向下運動（靜止開始突然加速下降，減速下降至最后停止）
觀察測力計的讀數，看彈簧測力計的讀數和鉤碼所受重力
有什么關系。
實驗探究
運動狀態 速度方向 加速度方向 比較F與G的大小 超重與失重情況
勻速上升
勻速下降
加速上升
減速上升
加速下降
減速下降
實驗探究
運動狀態 速度方向 加速度方向 比較F與G的大小 超重與失重情況
勻速上升 向上 無 F=G 平衡
勻速下降 向下 無 F=G 平衡
加速上升 向上 向上 F>G 超重
減速上升 向上 向下 F加速下降 向下 向下 F減速下降 向下 向上 F>G 超重
超重和失重的產生條件
我們發現，失重和超重現象，不取決于速度的方向，而是加速度的方向。運用本章第二節，牛頓第二定律F合=ma進行分析。
根據牛頓第二定律: F-G=ma
所以F=G+ma > G
a
G
F
由牛頓第三定律可知：
物體對彈簧秤的拉力F′ = F > G
總結：物體對懸掛物的拉力（或對支持物的壓力）大于物體所受重力的現象稱為超重現象，此時物體有向上的加速度。
F
mg
F′
a
彈簧秤和重物有向上的加速度a時
超重和失重的產生條件
根據牛頓第二定律: G-F=ma
所以F=G-ma < G
a
G
F
由牛頓第三定律可知：
物體對彈簧秤的拉力F′ = F < G
總結：物體對懸掛物的拉力（或對支持物的壓力）小于物體所受重力的現象稱為失重現象，此時物體有向下的加速度。
F
mg
F′
a
彈簧秤和重物有向下的加速度a時
總結
物體有向上的加速度時，出現超重現象，可以是加速上升或減速下降；
物體有向下的加速度時，出現失重現象，可以是加速下降或減速上升；
練習
水的質量變了嗎？No
臺秤的示數為什么變了？
加速下降時，物體加速度向下，出現失重現象，臺秤示數小于水的實際重力；減速下降時，物體加速度向上，出現超重現象，臺秤示數大于水的實際重力。該過程電梯的加速度？
練習
取g=9.8m/s2,加速下降時，物體對臺秤壓力F’=臺秤對物體支持力F
G-F=ma，0.660*9.8-0.580*9.8 N = 0.660kg * a
解得a ≈ 1.19 m/s2
減速下降時取向上為正方向，F-G=ma，同樣解得a ≈ 1.19 m/s2
完全失重
如果電梯失控，自由落體，向下加速度a=g,臺秤的示數是？
分析：物體受到重力Ｇ和臺秤支持力Ｆ作用．
根據牛頓第二定律得G - F = ma=mg
由此可得，支持力F＝０
根據牛頓第三定律，人對地板的壓力F’也是０，臺秤示數為０
完全失重現象：當物體對支持物（或對懸掛物的拉力）壓力等于零時，我們稱物體處于完全失重狀態．
一般情況，下落受空氣阻力，a略小于g，接近0的狀態稱為微重力狀態。
G
F=0
完全失重
完全失重的情況下，所有和重力有關的儀器都無法使用！
彈簧測力計無法測量物體的重力，但仍能測量拉力或壓力的大小。
完全失重狀態下，平常由重力產生的一切物理現象都會消失，比如單擺停止擺動、液體對器壁沒有壓強、浸在液體中的物體不受浮力等。
分析：當杯子自由下落時，杯中的水處于完全失重狀態，水的內部沒有壓力，故水不會噴出。但杯子中水的重力仍然存在。
完全失重
航天器進入軌道無動力飛行時
（在地球引力作用下做勻速圓周運動時）人和物都處于完全失重狀態。
感謝聆聽！

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