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1、4.6超重和失重超重和失重重力重力对我我们来来说并不陌生，并不陌生，重力的重力的测量我量我们感感觉也非常也非常简单，那么利用我，那么利用我们学学过的的知知识，你能想起几种，你能想起几种测量重力的方法呢？量重力的方法呢？一、重力一、重力的测量的测量（一一）1.先先测物体自由落体时的重力加速度测物体自由落体时的重力加速度g 2.再用天平测物体的再用天平测物体的质量质量m 3.由牛顿第二定律求重力由牛顿第二定律求重力G=mg（二）（二）将将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静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止状态。这时物体所受的重力和测力计
2、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。力大小。这是测量重力最常用的方法。这是测量重力最常用的方法。静止（或匀速）时，压力与支持力是作用力与反作用力，支持力与重力是平衡力。静止（或匀速）时，压力与支持力是作用力与反作用力，支持力与重力是平衡力。支持力支持力F FN N压力压力F FN N想一想：体重计的读数与物体重力为什么相等？想一想：体重计的读数与物体重力为什么相等？支持力支持力F FN N重力重力G G读数读数反映反映压力压力读数读数 压力压力 支持力支持力 重力重力G G二、视重1.1.视重视重：测力计（体重计
3、）的：测力计（体重计）的示数，反映的示数，反映的是物体对支持物的压力或对是物体对支持物的压力或对悬悬挂物的拉力大小挂物的拉力大小。mgFN2.2.实重：物体实际的重力大小实重：物体实际的重力大小。它是不变的它是不变的依据：牛顿第三定律依据：牛顿第三定律。3.3.视重与实重相等的条件：静止或匀速直线运动。视重与实重相等的条件：静止或匀速直线运动。视重重总是等于是等于实重重吗？如图所示如图所示 ，选取，选取人为研究对象人为研究对象。人。人体受到重力体受到重力 mg mg 和和 体重计对人的支持力体重计对人的支持力 F FN N，这两个力的共同作用使人在下蹲的，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，
4、先后经历过程中，先后经历加速、减速和静止加速、减速和静止三三个阶段。个阶段。设竖直向下方向为坐标轴设竖直向下方向为坐标轴正方向正方向。人人加速向下加速向下运动的过程中运动的过程中(如图如图)，根据牛顿，根据牛顿第二定律，有第二定律，有即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受即体重计的示数所反映的视重（力）小于人所受的（实重）重力。的（实重）重力。mg FN=maFN=m（ga）mg也可以设加速度大小为也可以设加速度大小为a a，则，则 FNmg =maFN=m（g+a）mg如果加速度方向不如果加速度方向不变，速度方向反向，速度方向反向呢？呢？1 1、定义：、定义：物体对支持物的压力对悬挂物的
5、拉物体对支持物的压力对悬挂物的拉力力（视重）（视重）大于大于物体所受重力的现象，叫作物体所受重力的现象，叫作超超重重现象。现象。2 2、特征、特征：物体加速度物体加速度向向上（与速度方向无关），上（与速度方向无关），视重重变大，大，实重不重不变。3 3、举例、举例：四、超重五、超重五、超重与与失重的几种失重的几种类型型结论：当加速度方向向上加速度方向向上加速度方向向上加速度方向向上时，物体发生超重超重超重超重现象，当加速度方向向下加速度方向向下加速度方向向下加速度方向向下时，物体发生失重失重失重失重现象。加速上加速上升升减速上减速上升升加速下降加速下降减速下降减速下降三、理论推导超重和失重G
6、GF FF-G=ma F-G=ma 解得解得 F=G+ma F=G+maFGFG超重超重G GF FG-F=ma G-F=ma 解得解得 F=G-ma F=G-maFG失重失重G GF FG-F=ma G-F=ma 解得解得 F=G-ma F=G-maFG超重超重视重视重 实重实重 F FG G 超重超重视重视重 实重实重 F FG G 失重失重结论结论：aa运动状态运动状态V V的方向的方向a a的方向的方向受力分析受力分析根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律比较视重比较视重F F和实重和实重G G大小大小现象现象加速上升加速上升减速上升减速上升加速下降加速下降减速下降减速下降当当a=g时，时，
7、F=0,0,物体处于完全失重状态物体处于完全失重状态1.1.所谓超重与失重，只是拉所谓超重与失重，只是拉力力(或支持力或支持力)的增大或减小，的增大或减小，是是“视重视重”的改变。的改变。2.2.无论是超重还是失重，物体无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。即所受的重力都没有变化。即“实重实重”并没有变化。并没有变化。六、超重、失重本质 人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。分析力传感器上的人力传感器上的人“下蹲下蹲”“站起站起”两个过程中超重和失重的情况。两个过程中超重和失重的情况。判一判判一判(1)物体向上运动时
8、一定处于超重状态。物体向上运动时一定处于超重状态。()(2)物体减速向下运动时处于失重状态。物体减速向下运动时处于失重状态。()(3)物体处于失重状态时重力减小了。物体处于失重状态时重力减小了。()(4)超重就是物体的重力变大的现象。超重就是物体的重力变大的现象。()(5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。()(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。做自由落体运动的物体处于完全失重状态。()学习检测学习检测 例例1.处于处于完全失重状态下，下列物品完全失重状态下，下列物品不能不能正常使用的是：正常使用的是：A、天平、天平 B、刻度尺
9、、刻度尺 C、温度计、温度计 D、弹簧秤测重力弹簧秤测重力 E、圆珠笔、圆珠笔 F、水银气压计、水银气压计弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍能测量拉力或压力的大小处于完全失重状态下，所处于完全失重状态下，所处于完全失重状态下，所处于完全失重状态下，所有和重力有关的仪器都无有和重力有关的仪器都无有和重力有关的仪器都无有和重力有关的仪器都无法使用！法使用！法使用！法使用！ADEFD 某某次次跳跳伞伞大大赛赛中中运运动动员员在在一一座座悬悬崖崖边边跳跳伞伞的的运运动动过过程程可可简简化化为为：运运动动员员离离开开悬悬崖崖后后先先做做自自由由落落体体运运动动，一一段段时时间间后后，展展开开降降落落伞伞
10、，匀匀减减速速下下降降，达达到到安安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是()A.在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用B.在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态C.在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态D.在在匀匀速速下下降降阶阶段段，降降落落伞伞和和运运动动员员受受到到空空气气阻阻力力的的大大小小等等于于运运动动员员和和降降落落伞的总重力伞的总重力例2 升升降降机机地地板板上上放放一一个个
11、弹弹簧簧式式台台秤秤，秤秤盘盘放放一一个个质质量量为为20 kg的的物物体体(g10 m/s2)，求：，求：(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小；当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小；(2)当当升升降降机机以以1 m/s2的的加加速速度度竖竖直直上上升升时时，物物体体处处于于超超重重状状态态还还是是失失重重状状态态？物物体对台秤的压力大小；体对台秤的压力大小；(3)当当升升降降机机以以5 m/s2的的加加速速度度减减速速上上升升时时，物物体体处处于于超超重重状状态态还还是是失失重重状状态态？物物体体对台秤的压力大小；对台秤的压力大小；(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力。当
12、升降机自由下落时，物体对台秤的压力。例3解析解析(1)当升降机匀速上升当升降机匀速上升时，由平衡条件知：，由平衡条件知：FNmg200 N根据牛根据牛顿第三定律，物体第三定律，物体对台秤的台秤的压力大小力大小为200 N。(2)当升降机以当升降机以1 m/s2的加速度上升的加速度上升时，加速度方向向上，加速度方向向上，处于超重状于超重状态，根据牛根据牛顿第二定律有：第二定律有：FNmgma1 解得：解得：FN220 N根据牛根据牛顿第三定律，物体第三定律，物体对台秤的台秤的压力大小力大小为220 N。(3)当升降机以当升降机以5 m/s2的加速度减速上升的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体
13、加速度方向向下，物体处于失重状于失重状态根据牛根据牛顿第二定律有：第二定律有：mgFNma2 解得：解得：FN100 N根据牛根据牛顿第三定律，物体第三定律，物体对台秤的台秤的压力大小力大小为100 N。(4)当当升升降降机机自自由由下下落落时，加加速速度度等等于于重重力力加加速速度度，则物物体体处于于完完全全失失重重状状态，对台秤的台秤的压力力为0。【例【例4】如图甲所示，质量为如图甲所示，质量为m=60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取取10 m/s2，由图像可知，由
14、图像可知（）（）At=0.5 s时，他的加速度为时，他的加速度为3 m/s2Bt=0.4 s时，他处于超重状态时，他处于超重状态Ct=1.5 s时，他处于超重状态时，他处于超重状态Dt=1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小是时，他受到单杠的作用力的大小是620 NB【例【例5】一质量为一质量为m40 kg的学生站在电梯内的体重计上电梯从的学生站在电梯内的体重计上电梯从t0时刻由静止开始时刻由静止开始上升，在上升，在06 s内体重示数内体重示数F的变化如图所示取重力加速度的变化如图所示取重力加速度g10 m/s2，求在这段时，求在这段时间内电梯上升的高度间内电梯上升的高度 某某人人在在地地面面
15、上上最最多多能能举举起起60 kg的的重重物物，要要使使此此人人在在升升降降机机中中最最多多能能举举起起100 kg的重物，已知重力加速度的重物，已知重力加速度g取取10 m/s2，则下列说法可能正确的是，则下列说法可能正确的是()A.升降机正加速上升，加速度大小为升降机正加速上升，加速度大小为4 m/s2B.升降机正加速下降，加速度大小为升降机正加速下降，加速度大小为4 m/s2C.升降机正减速下降，加速度大小为升降机正减速下降，加速度大小为4 m/s2D.升降机正减速上升，加速度大小为升降机正减速上升，加速度大小为6 m/s2解析某人在地面上最多能举起解析某人在地面上最多能举起60 kg的
16、物体，则知此人的最大举的物体，则知此人的最大举力为力为Fmg6010 N600 N。在升降机中，对重物根据牛顿第二。在升降机中，对重物根据牛顿第二定律有定律有mgFma，解得，解得a4 m/s2，方向竖直向下，故升降机应，方向竖直向下，故升降机应减速上升或加速下降，加速度大小为减速上升或加速下降，加速度大小为4 m/s2，B正确。正确。例6B例例7.如图如图 所示，所示，在原来静止的凹槽内放有物体在原来静止的凹槽内放有物体 A，A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止被一伸长的弹簧拉住且恰好静止.若发现被弹簧拉若发现被弹簧拉动，动，则凹槽的运动情况可能是则凹槽的运动情况可能是_解析：静止时，物体解析：静
17、止时，物体A恰好处于恰好处于平衡状态，受力如图平衡状态，受力如图加速下降、减速加速下降、减速上上升或加速向左运动升或加速向左运动。由平衡条件：由平衡条件：mg=FN，F=fm物体物体A被弹簧向右拉，可能有两种情况，一种情被弹簧向右拉，可能有两种情况，一种情况是弹簧拉力大于新情况下的最大静摩擦力，况是弹簧拉力大于新情况下的最大静摩擦力，即最大静摩擦力减小了，即最大静摩擦力减小了，由由fm=FN知正压力减小了，即发生了失重现象，知正压力减小了，即发生了失重现象，故凹槽的运动情况可能是加速下降或减速上升。故凹槽的运动情况可能是加速下降或减速上升。另一种情况是凹槽向左加速运动，最大静摩擦另一种情况是凹
18、槽向左加速运动，最大静摩擦力不足以提供使物体力不足以提供使物体A产生同凹槽等大的加速度，产生同凹槽等大的加速度，故故A相对凹槽向右运动，发现相对凹槽向右运动，发现A被弹簧拉动。被弹簧拉动。例例8.如图如图 所示重力为所示重力为 G的物体的物体 a 被放在物体被放在物体 b的上表面的上表面 沿光滑斜面一起向下滑沿光滑斜面一起向下滑 则则 a 对对 b的压力的压力_（选填选填“小于小于 ”等于等于“或或”大于大于)G,a 与与 b之间之间_（选填选填 不存在不存在 或或 存在存在)摩擦力作用摩擦力作用.解析：物体解析：物体a和和b沿光滑斜面一起向下沿光滑斜面一起向下滑，整体法受力分析可知滑，整体法受力分析可知a、b的加速的加速度沿斜面向下，将加速度沿水平方向度沿斜面向下，将加速度沿水平方向和竖直方向分解，竖直方向的分加速和竖直方向分解，竖直方向的分加速度方向向下，故物体处于失重状态，度方向向下，故物体处于失重状态，则则a对对b的压力小于的压力小于a的重力，水平方的重力，水平方向的分加速度水平向右，对向的分加速度水平向右，对a受力分受力分析可知，水平方向加速度由析可知，水平方向加速度由b对对a的摩的摩擦力提供，故存在摩擦力。擦力提供，故存在摩擦力。小于小于存在存在小小 结超重与失重超重与失重超重与失重超重与失重