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物理研究性学习超重与失重我住在一幢高楼，每次上下楼都要乘电梯，每次乘电梯都有一种异常的感觉：当电梯突然启动向上（或向下运动突然制动）时，人就觉得身上好像压了重物一样；当电梯突然启动向下（或向上运动突然制动）时，人就觉得身体好像轻了很多。自从学习了牛顿第二定律以后，终于知道为什么会这样。这和超重与失重有关。物体受到的重力是由于地球的吸引而产生的，重力的大小可以由弹簧秤来测量。把物体挂在弹簧秤下面，当弹簧秤和物体静止时，弹簧秤的读数就等于物体所受的重力。当用手提着这个弹簧秤，是物体加速上升时，可以看到弹簧秤的读数大于物体的重力；当它们加速下降时，可以看到弹簧秤的读数小于物体的重力。这种现象就是超重与失重。（如右图所示）。在谈超重与失重之前，先要谈谈视重与实重。在一般情况下，物体的重力的大小和方向可以认为是不变的，更物体所处的运动状态无关，我们叫做实重，大小为mg，方向竖直向下。用弹簧秤称物体的重力时，其读数跟物体的运动状态有关，秤的读数叫做视重。当物体静止或做匀速直线运动时时，视重等于实重；当物体在竖直方向上或向下有加速度时，视重就不等于实重。我们以物体为研究对象。它受到重力G和弹簧秤的拉力T这两个力的作用。当物体静止时，根据牛顿第二定律有T=G。弹簧秤的读数是物体对弹簧秤的拉力，它是T的反作用力，大小等于G。当物体加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律有T-G=ma，由此可得T=G+ma。这时弹簧秤的读数就大于物体的重力G。当物体加速下降时，加速度方向向下，根据牛顿第二定律有G-T=ma，由此可得T=G-ma。这时弹簧秤的读数就小于物体的重力G。像这样，当物体存在向上的加速度时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力的现象，即视重大于实重的现象，叫做超重现象。当物体存在向下的支持力时，它对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力的现象，即视重小于实重的现象，叫做失重现象。我们乘电梯起动或制动时，有一种异常的感觉，就是因为此时存在向上或向下的加速度，产生了超重或失重。如果让弹簧秤和物体一起自由下落，这是根据牛顿第二定律G-T=mg，得到T=0，弹簧秤的读数为零，即视重为零。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态，叫做完全失重状态。物体处于超重或失重状态时，受到的重力始终存在，大小也没有发生变化,只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化，看起来好像物体的重力有所增加或减少。一般遇到的失重和超重现象，主要是指在竖直方向存在加速度的事例，如电梯、升降机、吊车。物体是超重还是失重跟物体的运动方向无关，只跟加速度方向有关。超重和失重在很多地方都有体现，譬如航天业就大有体现，随着人造地球卫星、宇宙飞船和空间站的相继发射成功，超重和失重现象成为人类研究的一个
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