超重与失重 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

物理 必修 第一册第四章牛顿运动定律超重与失重7小聪在“测量运动物体所受的重力”的研究性学习活动中，站在电梯中的体重计上（图4-7-1），当电梯运动时，随电梯起动、上行或下行、减速停止。她发现体重计示数并不稳定，时而增大，时而不变，时而减小。小聪觉得很奇怪，难道人所受的重力会因电梯的运动状态变化而变化吗?你能解释这一现象吗?▲图4-7-1对电梯实验的模拟与分析活动▲图4-7-2用手提着弹簧测力计的吊环向上、向下运动运动状态弹簧测力计的示数加速度的方向静止由静止到向上运动由向上运动到静止由静止到向下运动由向下运动到静止如图4-7-2所示，在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使重物在竖直方向上做多种方式的运动。观察并记录弹簧测力计示数的变化情况。对电梯实验的模拟与分析讨论交流分析下列问题中重物的受力情况，并回答问题。

1.在重物上下运动的过程中，其重力是否变化？

2.弹簧测力计的示数是由哪一个力的大小决定的？

3.在哪些情况下弹簧测力计的示数等于物体所受的重力？在哪些情况下弹簧测力计的示数不等于物体的重力？根据牛顿运动定律推导重物的加速度为a时弹簧测力计示数的表达式。超重与失重现象用弹簧测力计测量物体所受重力的原理如图4-7-3所示。物体对弹簧测力计的拉力T的大小决定了弹簧测力计的示数，它和弹簧测力计对物体的拉力T'是一对作用力与反作用力，即T与T'大小相等。但是物体所受的重力与弹簧测力计对物体的拉力大小相等，即G=T'是有条件的。由牛顿第二定律可知，只有物体在竖直方向上加速度等于零，弹簧测力计的示数才等于物体所受的重力。▲图4-7-3如果物体具有竖直向上的大小为a的加速度，由牛顿第二定律：T'-mg=ma可知，弹簧测力计的示数T大于物体所受的重力。此时T=m(g+a)我们把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（overweight）。超重与失重现象如果物体竖直向下的加速度a=g，那么弹簧测力计的示数就等于零，我们把物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）等于零的现象称为完全失重（图4-7-4）。如果物体具有竖直向下的大小为a的加速度，由牛顿第二定律：mg-T=ma可知，弹簧测力计的示数小于物体所受的重力。此时T=m(g-a)我们把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（weightlessness）。物体在竖直方向做加速运动时，物体对悬挂物的拉力（弹簧测力计的示数T）或对支持物的压力（台秤示数N），通常我们称它（T

或N）为视重。而重力是由于地球作用于物体而产生的，始终存在，大小也不会受运动状态改变影响，我们通常称它为实重。（a）台秤上放上重物，让它们一起自由下落，台秤示数为零▲图4-7-4

完全失重（b）太空实验超重与失重现象活动

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“水不往低处流”如图4-7-5所示，把矿泉水瓶的上部挖一个小孔，下部挖几个小孔，装入水后，水将射出来。用手把上部的小孔堵住时，下部小孔的水不能流出。松开手使瓶子从高处自由下落，可以发现下落过程中水不流出。做一做并解释其原因。自我评价1.什么情况下会产生超重、失重、完全失重现象？这些情况下物体的质量改变了吗？物体所受的重力改变了吗？解：物体具有向上的加速度时，会产生超重现象。

物体具有向下的加速度时，会产生失重现象。物体具有向下的加速度且加速度大小等于重力加速度ｇ时，会产生完全失重的现象。物体的质量与所受的重力均未改变。自我评价

2.在火箭竖直升空的加速阶段，当加速度达到70m/s2时，宇航员对座椅的压力大小等于自身重力的多少倍？此刻宇航员处于超重状态还是失重状态？

解：因为Ｆ－Ｇ＝ｍａ，所以Ｆ＝ｍｇ＋ｍａ＝８ｍｇ，即宇航员对座椅的压力大小等于自身重力的８倍，此刻宇航员处于超重状态。自我评价

3.一电梯由三楼向四楼运动，接近四楼时以0.65m/s2的加速度减速，电梯内一名乘客的质量为60kg，则此时电梯底面对他的支持力为多少？他处于超重状态还是失重状态？电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零？

解：因为Ｇ－Ｎ＝ｍａ，所以Ｎ＝Ｇ－ｍａ＝ｍ(ｇ－ａ)＝６０×(９.８－０.６５)Ｎ＝５４９Ｎ，他处于失重状态。当电梯以重力加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零。自我评价

4.一根细绳下端挂一个质量为2kg的物体，在竖直方向上做匀变速直线运动，若绳受到物体的拉力为23.6N，试确定物体的运动情况。若绳的拉力为15.6N，物体的运动情况又如何？

解：因为Ｆ拉－Ｇ＝ｍａ，ａ＝Ｆ拉/ｍ－ｇ＝２ｍ/ｓ２，所以物体加速上升或减速下降。

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