超重和失重-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修一

超重和失重人教版高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律/第六节课程导入：生活中的“重”与“轻”电梯里的“重”与“轻”启动上升时，仿佛被“压”住变重；快到顶层减速时，又感觉身体变“轻”，甚至有微微的漂浮感，这是最日常的超重与失重体验。课程导入：生活中的“重”与“轻”过山车的极致反差轨道最低点，巨大的压力让你紧贴座椅，仿佛体重倍增；而在最高点俯冲时，心脏“悬空”，体验强烈的失重带来的刺激感。课程导入：生活中的“重”与“轻”蹦极的自由坠落从高台跃下的瞬间，重力牵引身体极速下落，是完全的、极致的失重体验，仿佛挣脱了一切束缚，也是对重力最直观的感知。思考：在这些奇妙的瞬间，我们的身体质量真的发生了变化吗？究竟是一种什么神秘的力量，让我们产生了“重”或“轻”的主观感受？一、重力的测量1.重力：由于地球的吸引而使物体受到的力G=mg（实重）。2.重力的测量视重：测量仪器显示的读数，是指物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力。测量重力常用的两种方法1.先测量重力加速度g，再用天平测量物体的质量：G＝mg2.物体受到的重力G等于台秤对物体的支持力F，根据牛顿第三定律：物体对台秤的压力F'和台秤对物体的支持力F是一对作用力和反作用力。G=F=F'二、超重和失重1.超重：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的现象（视重>实重）。2.失重：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的现象（视重<实重）。观察电梯启动、制动和运行过程中测力计示数的变化。实验探究：发现“超重”与“失重”类型v方向a方向现象加速上升减速上升加速下降减速下降向上向上向下向下向上向下向下向上超重失重超重失重结论：（1）加速度向上，物体处于超重状态；（2）加速度向下，物体处于失重状态。实验探究：发现“超重”与“失重”实验场景：通过日常可见的体重计，直观观察人体在“站起”与“蹲下”过程中，支持力的动态变化，感受生活中的超重与失重现象。▍体重计上的“蹲起挑战”01.静止站立平静站在体重计上，此时示数稳定，等于人的实际体重，支持力等于重力。02.快速站起迅速站起时，示数先变大后恢复。此时加速度向上，支持力大于重力，出现“超重”。03.快速蹲下迅速蹲下时，示数先变小后恢复。此时加速度向下，支持力小于重力，出现“失重”。深度思考结合弹簧秤实验，思考支持力变化与加速度方向的关系。

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“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。实验探究：发现“超重”与“失重”分析：人站在体重计上向下蹲的过程中，体重计示数的变化规律。选取人为研究对象。人体受到重力mg和体重计对人的支持力FN，人经历加速、减速和静止三个阶段。人加速下降运动过程中，根据牛顿第二定律，有mg－FN=ma故：FN=m（g-a）<mg人受到的支持力FN小于人受到的重力mg，由牛顿第三定律得：人对体重计的压力FN′小于重力mg。α向下视重<重力失重现象人减速下降运动过程中，根据牛顿第二定律，有FN-mg=ma故：FN=m(g+a)>mg人受到的支持力FN大于人受到的重力mg，由牛顿第三定律得：压力FN′大于重力mg。α向上视重>重力超重现象完全失重（1）定义：物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力，这种现象叫作完全失重状态。（2）产生条件：有竖直向下的加速度，大小等于重力加速度。（3）运动类型：不计阻力的自由落体运动、抛体运动；航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行……完全失重的奇妙影响浮力彻底消失在完全失重环境下，液体内部不再存在因重力产生的压强差，浸在液体中的物体上下表面没有压力差，因此浮力这一物理现象完全消失，水中的物体不会上浮或下沉。表面张力极致凸显失去重力束缚后，液体的表面张力成为主导，水滴会收缩成完美的球形，就像太空授课中展示的红色水球，呈现出梦幻的视觉效果。重力依赖仪器失灵依赖重力工作的天平、水银气压计等仪器完全无法使用；但弹簧测力计仍可正常工作，因为它测量的是弹力，与重力环境无关。生活方式全新重塑宇航员的衣食住行都要适应失重环境：需用特制袋状饮水系统喝水，食物做成膏状或块状；睡觉时则必须把自己固定在睡袋中，防止漂浮。对超重和失重的“三点”深度理解：不论超重、失重或完全失重，重力都不变，只是视重改变。完全失重状态下，一切由重力产生的物理现象都完全消失。物体是否处于超重或失重状态，不在于物体的运动方向，

而在于物体的加速度方向，只要其加速度在竖直方向上有

分量，物体就会处于超重或失重状态。【例1】关于超重和失重，下列说法正确的是（）A．超重现象只会发生在物体竖直向上运动的过程中，超重就是物体所受的重力增加了B．失重现象只会发生在物体竖直向下运动的过程中，失重就是物体所受的重力减小了C．完全失重就是物体所受的重力全部消失了D．不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的答案：D【例2】下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是（）A．电梯正在加速上升，人在电梯中处于失重状态B．列车在水平轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态C．在国际空间站内的宇航员重力完全消失D．自行车在斜坡上自由滑行时，人处于失重状态答案：D航天领域的超重与失重火箭发射升空：承受超重压力火箭需巨大推力获得向上加速度，宇航员此时处于超重状态，身体会感受到数倍于自身重量的压力，这对人体生理是极大考验。空间站在轨：完全失重环境空间站绕地做匀速圆周运动，地球引力完全提供向心力，宇航员与空间站间无相互作用力，处于完全失重状态，呈现漂浮现象。飞船返回地面：重返超重状态飞船进入大气层后需减速下降，产生向上的巨大加速度，宇航员会再次经历超重，直至安全着陆。航天领域的超重与失重完全失重的直观体现

在空间站的微重力环境下，宇航员摆脱了重力的束缚，如同置身于“无重力海洋”，可以轻松实现悬浮、平移等在地面无法完成的动作。总结：失重并非重力消失，而是重力的作用效果发生了改变，是航天环境最核心的物理特征。实例分析：过山车的超重与失重在轨道最低点，支持力远大于重力，人体处于超重状态；在最高点，若速度足够大，支持力减小甚至为零，人体则处于失重状态。极限蹦极的自由落体从跳下平台到弹性绳绷紧前，人只受重力作用，做自由落体运动，此时加速度等于重力加速度g，身体处于完全失重状态，体验无拘无束的悬浮感。飞机气流中的体感变化遇到气流时，飞机突然上升（加速度向上），乘客感到座椅压力增大，是超重；飞机突然下降（加速度向下），座椅压力减小，是失重。【例3】质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数分别是多少?（g取10m/s2）（1）升降机匀速上升；（2）升降机以4m/s2的加速度匀加速上升；（3）升降机以3m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降．课堂小结01超重现象物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况。关键条件是加速度方向向上，如电梯加速上升时。02失重现象物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况。关键条件是加速度方向向下，如电梯加速下降时。03完全失重物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态。条件是加速度向下且a=g，如自由落体、绕地卫星运动。现象本质：视重变，实重不变1．电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一个物体，电梯匀速运动时，弹簧测力计的示数为10N，在某时刻，电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为8N，关于电梯的运动，以下说法正确的是（

g

取10m/s2）（）A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为4m/s2B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4m/s2C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为2m/s2D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2m/s2C随堂练习2.如图甲所示，质