6-超重与失重解析

1、物理必修物理必修1第三章第六节第三章第六节6 超重与失重2复习：复习：同一直线上几个力的合成同一直线上几个力的合成牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿第三定律电梯里的怪现象电梯里的怪现象动画1 1、弹簧秤挂一重物、弹簧秤挂一重物G G保持静止时，保持静止时，2 2、弹簧秤和物体一起加速上升时、弹簧秤和物体一起加速上升时, ,3 3、弹簧秤和物体一起加速下降时、弹簧秤和物体一起加速下降时, ,弹簧秤示数弹簧秤示数 F=GF=G弹簧秤示数大于物体的重力，即：弹簧秤示数大于物体的重力，即：F GF G弹簧秤示数小于物体的重力，即：弹簧秤示数小于物体的重力，即： F GF G G由牛顿第三定律可知

2、：由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力物体对弹簧秤的拉力F = F GF = F G总结：总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。于物体所受重力的现象称为超重现象。mg （二）失重现象（二）失重现象 设重物的质量为设重物的质量为mm，弹簧秤和重物以加，弹簧秤和重物以加速度速度 下降下降时，重物受力如图：时，重物受力如图：F F合合 = = G - F = m G - F = m 故：故：F = G - m F = G - m G G由牛顿第三定律可知：由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力物体对弹簧秤的拉力F =

3、 F GF = F G总结：总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。于物体所受重力的现象称为失重现象。Fmg 减速上升减速上升F支支G 超重超重加速下降加速下降F支支G 超重超重 总结：物体具有总结：物体具有向上向上的加速度（即加速的加速度（即加速上升或减速下降）时，它就处于超重状态；上升或减速下降）时，它就处于超重状态；物体具有物体具有向下向下的加速度（即减速上升或加速的加速度（即减速上升或加速下降）时，它就处于失重状态。下降）时，它就处于失重状态。mv NGmv GNmvNG mv GN总结G Gf fN N

4、当重物向下的加速度当重物向下的加速度 = = 时，时，F F合合=m=m -0-0 该物体对悬挂物的拉力该物体对悬挂物的拉力( (或对支持物的压力或对支持物的压力) )为零，这就是为零，这就是“完全失重完全失重”现象。现象。 完全失重的情况下所有和完全失重的情况下所有和重力有关重力有关的的仪器都无法使用！仪器都无法使用！弹簧测力计无法测量物弹簧测力计无法测量物体的重力，体的重力，但仍能测但仍能测量拉力或压力的大量拉力或压力的大小。小。无法用天平测量物体的质量无法用天平测量物体的质量太空生活 介绍太空生活介绍太空生活 太空是个充满魅力的神奇世界，在太空的生活更太空是个充满魅力的神奇世界，在太空的

5、生活更是个充满魅力、令人好奇的神奇话题。是个充满魅力、令人好奇的神奇话题。 太空环境与地球环境大不相同，那里没有空气，太空环境与地球环境大不相同，那里没有空气，没有重力，充满危险的太空辐射。当然在封闭的空间没有重力，充满危险的太空辐射。当然在封闭的空间站或航天飞机舱内，有足够的空气供你呼吸，良好的站或航天飞机舱内，有足够的空气供你呼吸，良好的航天器屏蔽材料可以有效地挡住太空辐射，只是航天器屏蔽材料可以有效地挡住太空辐射，只是“失失重重”会给生活带来一些麻烦。会给生活带来一些麻烦。 如果用地球上的方式去太空生活，那肯定会闹出如果用地球上的方式去太空生活，那肯定会闹出很多大笑话。比如吃饭，你端着一

6、碗米饭，那饭会一很多大笑话。比如吃饭，你端着一碗米饭，那饭会一粒粒飘满你的座舱，你张着嘴可能一粒也吃不着；而粒粒飘满你的座舱，你张着嘴可能一粒也吃不着；而你闭上嘴时，饭粒却可能飘进你的鼻孔呛你个半死。你闭上嘴时，饭粒却可能飘进你的鼻孔呛你个半死。你想躺在床上睡个舒服觉，可是你会发现太空中找不你想躺在床上睡个舒服觉，可是你会发现太空中找不到上下的界限，到上下的界限，“躺躺”和和“站站”几乎没有什么区别几乎没有什么区别 那么宇航员们是如何在太空中吃饭与睡眠的呢？那么宇航员们是如何在太空中吃饭与睡眠的呢？ 宇航员的食物丰富多彩，从最初的十几种已经发展到了宇航员的食物丰富多彩，从最初的十几种已经发展到

7、了100100多种。宇航员每天一般吃多种。宇航员每天一般吃4 4顿饭，一周之内的食谱不重复顿饭，一周之内的食谱不重复。有人以为宇航员的食品都是做成牙膏状的挤着吃，肯定很。有人以为宇航员的食品都是做成牙膏状的挤着吃，肯定很乏味，其实这是早期宇航员的状况，现在早已今非昔比了。乏味，其实这是早期宇航员的状况，现在早已今非昔比了。宇航员可以在太空中吃到香肠馅饼、辣味烤鱼、土豆烧牛肉宇航员可以在太空中吃到香肠馅饼、辣味烤鱼、土豆烧牛肉、奶油面包、豆豉肉汤、金枪鱼沙拉、饼干、巧克力、酸奶、奶油面包、豆豉肉汤、金枪鱼沙拉、饼干、巧克力、酸奶、果脯、果汁等各种各样的佳肴，美国宇航员甚至可以喝到、果脯、果汁等各

8、种各样的佳肴，美国宇航员甚至可以喝到他们爱喝的可口可乐。不过，宇航员吃饭并不能随心所欲。他们爱喝的可口可乐。不过，宇航员吃饭并不能随心所欲。他们必须按地面营养师为他们配制好的食谱用餐。美国航天他们必须按地面营养师为他们配制好的食谱用餐。美国航天飞机上的宇航员吃饭时，先把标有第几天第几顿字样的塑料飞机上的宇航员吃饭时，先把标有第几天第几顿字样的塑料袋从食品柜中取出。每个塑料袋里装有袋从食品柜中取出。每个塑料袋里装有7 7种食品，供一名宇航种食品，供一名宇航员食用。太空食品均为脱水食品，临吃前可把食物放入一个员食用。太空食品均为脱水食品，临吃前可把食物放入一个碗形的容器中，再用注射器将一定数量的水

9、注进容器，然后碗形的容器中，再用注射器将一定数量的水注进容器，然后再放进烤箱里加热。一顿饭不超过半小时就可以再放进烤箱里加热。一顿饭不超过半小时就可以“做做”好。好。 非同一般的吃饭动作非同一般的吃饭动作 太空餐桌是特制的。它具有磁性，能吸住刀、叉、勺、太空餐桌是特制的。它具有磁性，能吸住刀、叉、勺、碗、盘等餐具，桌上装有水冷却器和加热器。吃饭时，宇碗、盘等餐具，桌上装有水冷却器和加热器。吃饭时，宇航员必须先把脚固定在地板上，把身体固定在座椅上，以航员必须先把脚固定在地板上，把身体固定在座椅上，以免飘动。面对摆在餐桌上的饭菜，你千万不要着急，一定免飘动。面对摆在餐桌上的饭菜，你千万不要着急，一

10、定要注意端碗、夹饭、张嘴、咀嚼一连串动作的协调。端碗要注意端碗、夹饭、张嘴、咀嚼一连串动作的协调。端碗要轻柔，动作太猛，饭会从碗里飘出去；夹饭、夹菜要果要轻柔，动作太猛，饭会从碗里飘出去；夹饭、夹菜要果断，夹就要夹准、夹住，最好不要在碗里乱拨拉，以免饭断，夹就要夹准、夹住，最好不要在碗里乱拨拉，以免饭菜飘走，使用叉子效果最好；饭菜夹住后，张嘴要快，闭菜飘走，使用叉子效果最好；饭菜夹住后，张嘴要快，闭嘴也要快，因为即使是放到嘴里的食物，不闭嘴它也会嘴也要快，因为即使是放到嘴里的食物，不闭嘴它也会“飞飞”走；咀嚼时节奏要放慢，细嚼慢咽利于消化，还可走；咀嚼时节奏要放慢，细嚼慢咽利于消化，还可以减少

11、体内废气的产生和排泄，避免宇航员生活环境的污以减少体内废气的产生和排泄，避免宇航员生活环境的污染。染。 有些人最喜欢在吃饭时聊天神侃，而在太空吃饭最忌有些人最喜欢在吃饭时聊天神侃，而在太空吃饭最忌讳的就是边吃边说。边吃边说会使嘴里嚼碎的食物碎末飞讳的就是边吃边说。边吃边说会使嘴里嚼碎的食物碎末飞出嘴外，飘在餐厅或生活舱里，宇航员稍不注意吸进鼻腔出嘴外，飘在餐厅或生活舱里，宇航员稍不注意吸进鼻腔就容易呛到肺里发生危险。就容易呛到肺里发生危险。 奇异睡姿奇异睡姿 睡姿奇异，是说宇航员在太空失重环境中找不到睡姿奇异，是说宇航员在太空失重环境中找不到“躺躺”的感觉。在地球重力环境，人们习惯于把地心引力

12、的感觉。在地球重力环境，人们习惯于把地心引力的方向定为的方向定为“下下”，把，把“天天”的方向定为的方向定为“上上”，也就是，也就是人们常说的人们常说的“脚踩大地，头顶蓝天脚踩大地，头顶蓝天”。可是到了失重的环。可是到了失重的环境里，人们失去了境里，人们失去了“上上”“”“下下”的参照坐标，脚踩不到地，的参照坐标，脚踩不到地，四周全是天，你根本分不清上、下，因此，睡觉也就没有四周全是天，你根本分不清上、下，因此，睡觉也就没有了了“平躺平躺”一说。由于无论站着、躺着，还是趴着都可以一说。由于无论站着、躺着，还是趴着都可以入睡，所以宇航员睡觉可以飘在太空舱里睡，挂在墙上睡，入睡，所以宇航员睡觉可以

13、飘在太空舱里睡，挂在墙上睡，绑在床上睡，也可以吊在梁上睡，靠在桌边睡。绑在床上睡，也可以吊在梁上睡，靠在桌边睡。 不过大多数宇航员不习惯飘荡着睡。一旦从飘浮睡眠不过大多数宇航员不习惯飘荡着睡。一旦从飘浮睡眠中醒来，他们会产生一种掉进万丈深渊的感觉。为了获得中醒来，他们会产生一种掉进万丈深渊的感觉。为了获得安全感，宇航员一般睡在固定的床上或固定在墙壁上的睡安全感，宇航员一般睡在固定的床上或固定在墙壁上的睡袋里，睡袋拉紧后能给人体施加一定的压力，使人消除那袋里，睡袋拉紧后能给人体施加一定的压力，使人消除那种飘飘欲坠的恐慌感。种飘飘欲坠的恐慌感。 千万别把手脚伸出被千万别把手脚伸出被外 有人睡觉习惯

14、把手或腿放在被子外面。这有人睡觉习惯把手或腿放在被子外面。这在地面上看来是很正常的现象，可是在太空环在地面上看来是很正常的现象，可是在太空环境里，却是很危险的。太空失重，睡眠中人的境里，却是很危险的。太空失重，睡眠中人的四肢会不受躯干支配而四处飘动。一名前苏联四肢会不受躯干支配而四处飘动。一名前苏联宇航员有一次把手臂放在睡袋外睡觉，醒来后宇航员有一次把手臂放在睡袋外睡觉，醒来后突然发现有两只大手向他脸上飘来，吓了他一突然发现有两只大手向他脸上飘来，吓了他一大跳。原来这飘动的两只大手正是他自己的手。大跳。原来这飘动的两只大手正是他自己的手。吓一跳还是小事，如果宇航员睡着后，失控的吓一跳还是小事，

15、如果宇航员睡着后，失控的“自由自由”之手、之手、“自由自由”之脚万一无意中碰到之脚万一无意中碰到了什么开关、什么仪器，那太空舱的安全、宇了什么开关、什么仪器，那太空舱的安全、宇航员的生命岂不成了大问题？所以，在太空中航员的生命岂不成了大问题？所以，在太空中睡觉，千万注意把手、脚放进睡袋里。睡觉，千万注意把手、脚放进睡袋里。 例例1：一个质量为：一个质量为70kg的人乘电梯下楼。快的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以到此人要去的楼层时，电梯以3 m/sm/s2 2的加的加速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的速度匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力。（取压力。（取g=10 m/sm/s2

16、2 ） 说明：从上面的实验和例题可以看出，不论从上面的实验和例题可以看出，不论物体是向上运动还是向下运动，只要加速物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向竖直向上，就必然产生超重现象。度方向竖直向上，就必然产生超重现象。如果电梯匀速运动或静止时人对电梯如果电梯匀速运动或静止时人对电梯地板压力又是多大？地板压力又是多大？练习练习2、一个人站在医用体重计的测盘上，不动时读数、一个人站在医用体重计的测盘上，不动时读数为为G，此人在下蹲过程中，磅秤的读数（，此人在下蹲过程中，磅秤的读数（ ） A A、先大于、先大于GG，后小于，后小于G BG B、先小于、先小于G G，后大于，后大于G G C C、

17、大于、大于G DG D、小于、小于GG过程分析：人下蹲是由静止开始向下运动，速度过程分析：人下蹲是由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。度向上（超重）。B B人在站起过程，情况又是怎样人在站起过程，情况又是怎样 ？思考思考练习练习3 3、原来做匀速运动的升降机内，有一、原来做匀速运动的升降机内，有一被拉长弹簧拉住的，具有一定质量的物体被拉长弹簧拉住的，具有一定质量的物体A A静止在底板上，如图，现发现静止在底板上，如图，现发现

18、A A突然被弹簧突然被弹簧拉向右方，由此可以判断，此升降机的运拉向右方，由此可以判断，此升降机的运动可能是动可能是: ( ) : ( ) A A、加速上升、加速上升 B B、减速上升、减速上升 C C、加速下降、加速下降 D D、减速下降、减速下降BC分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉分析：匀速运动时物体所受静摩擦力等于弹簧拉力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小力，若物体突然被拉向右方，则所受摩擦力变小，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可，压力变小，故物体加速度向下，所以升降机可能能向上减速向上减速或或向下加速向下加速1、超重超重和和失重失重是一种物理现象。是一种物理现象。2、物体是超重还是失重是由、物体是超重还是失重是由的方向来判定的，与的方向来判定的，与v方方向无关。不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。向无关。不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。规规律律 向上向上 F G F G 超重状态超重状态 向下向下 F G F G 失重状态失重状态本节内容总结本节内容总结问题处理的一般思路：问题处理的一般思路：1、确定研究对象；、确定研究对象；2、对研究对象进行受力分析、对研究对象进行受力分析,确定加速度的确定加速度的方向；方向；3、列出方程或方程组；、列出方程或方程组；4、求解方程，并对结果做必要说明。、求解方