超重和失重问题各个击破

精品文档-下载后可编辑超重和失重问题各个击破超重和失重是一个比较重要的、典型的应用型知识点，它既是牛顿运动定律的应用，又是贴近日常生活的问题。教材中安排这一节，既能进一步巩固受力分析、牛顿运动定律等知识，又能激发学生的学习兴趣，并体会物理的生活化，有重要的现实意义。

但是，笔者在教学中发现，学生理解这个问题的实质比较困难，甚至从物理名词表面去错误理解。因此，在教学中采用分类总结超重和失重的问题，可以让学生更清晰地理解这个问题的类型，摆脱对超重和失重的错误理解，达到事半功倍的效果。

一、已知运动情况，判断超重和失重情况

例1.下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（）

A.人随升降机以加速度a加速下降时，人处于超重状态

B.列车在水平直轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态

C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，因为这时候宇航员不受重力了

D.电梯正在减速下降，人在电梯中处于超重状态

分析：本题需要从加速度的角度理解超重和失重：超重时物体具有竖直向上的加速度或竖直向上的加速度分量，失重时物体具有竖直向下的加速度或竖直向下的加速度分量。可见，判断超重和失重状态最关键的是判断加速度的方向。

A：加速度向下，处于失重状态。B：加速度在水平方向，竖直方向加速度为零，既不超重也不失重。C：物体处于超重或失重状态时，只是物体的视重发生改变，物体的重力没有发生变化。D：加速度向上，处于超重状态。D正确。

二、已知超重和失重情况，判断运动情况

例2.升降机地板上放一个台秤，秤盘上放一质量为m的物体，当秤的读数为1.2mg时，升降机可能做的运动是（）

A.加速下降B.匀速上升

C.减速上升D.减速下降

分析：本题需要从压力和拉力的角度理解超重和失重：超重时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，失重时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。

秤的读数比物体的重力大，说明超重，升降机加速的方向向上。因为发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向，所以速度方向有两种可能。若速度向上，则电梯加速上升；若速度向下，则电梯减速下降。D正确。

三、系统的超重和失重问题

例3.如图1，台秤的托盘上放一杯水，水中一木球（ρ木

分析：方法一：当细线突然断裂时，木球加速上升，木球超重m木a。同时有相同体积的水加速下降，水失重m水a。又因为m水>m木，所以整体失重（m水-m木）a，所以台秤的示数将变小。

方法二：当细线突然断裂时，木球加速上升，同时有相同体积的水加速下降。由于系统这两部分的运动情况不同，所以判断系统的超重和失重问题时不能只单看部分的加速度方向，还要看系统整体重心的加速度方向。

因为木球加速上升，同体积的水加速下降，所以整体的重心还是加速下降的，所以系统处于失重状态，台秤的示数应减小。

四、利用超失重观点解决问题

例4.如图2，粗糙斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时，地面受到的正压力可能是（）

A.等于（M+m）g

B.大于（M+m）g

C.小于（M+m）g

D.无法确定

分析：m下滑时可能有三种运动情况。（1）匀速下滑，系统处于平衡状态，A正确。（2）减速下滑，系统有竖直向上的加速度分量，处于超重状态，B正确。（3）加速下滑，系统有竖直向下的加速度分量，处于失重状态，C正确。

五、完全失重

例5.前苏联时期在太空中建立了一座实验室，已知这座实验室内的所有物体都处于完全失重状态。在此实验室中，下列实验可以完成的是（）

A.天平称物体的质量

B.做托里拆利实验

C.验证阿基米德原理

D.用弹簧秤验证牛顿第二定律

分析：当物体竖直向下的加速度或竖直向下的加速度分量等于g时，物体处于完全失重状态，物体对支持物的压力（或悬线的拉力）都将变为零。单摆停止摆动、浮力消失、液体不再产生压强、与重力有关的测量仪器都不能使用，但物体的