高中物理基石之超重和失重

星宸物理 2020-11-29

神州十航天员王亚平北京时间2013年6月20日上午10点在太空给地面的学生讲课，此次太空授课主要面向中小学生，使其了解微重力条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。航天员将进行在轨讲解和实验演示，并与地面师生进行双向互动交流。王亚平的太空授课已经过去好长时间了，但超炫的实验至今我们还都记忆犹新，其中有一个实验就是质量测量，在失重的太空，地面的测重不再奏效。“那么，航天员想知道自己是胖了还是瘦了？怎么称重呢？”在神州十号，有一样专门的“质量测量仪”。“太空授课”的助教聂海胜将自己固定在支架一端，王亚平将连接运动机构的弹簧拉到指定位置。松手后，拉力使弹簧回到初始位置。这样，就测出了聂海胜的重量——74千克。揭秘：牛顿第二定律。

我们今天重点讨论超重和失重。刚刚说到是太空中的超重和失重，有些同学认为这个现象离我们太远，我们感受不到，其实不然，超重和失重在我们生活中是非常常见的现象，比如，你天天回家做的电梯，启动阶段和制动阶段伴随有超重和失重现象，蹦极游戏也有体现，最简单的就是你在称量体重的时候如果突然下蹲或者突然站起来，体重的示数都会发生变化，其实这就是超重和失重现象，说了这么多了，下面就跟着董老师一起来看看物理中的准确定义吧。

【物理必备知识】

1.视重

当将物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。

2.超重、失重的分析

3.判断超重、失重状态的方法

(1)从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。

(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态。

(3)方法口诀：超重与失重，全由a的方向定，向上为超重，向下为失重。

【精典示例】

【例】质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？处于什么状态？(g取10 m/s2)

(1)升降机匀速上升；

(2)升降机以3m/s2的加速度加速上升；

(3)升降机以4m/s2的加速度加速下降。

【知识总结】

(1)超重与失重现象仅仅是一种表象，只是拉力(或压力)的增大或减小，物体的重力大小是不变的。

(2)物体处于超重状态时，不一定是向上加速运动，也可能是向下减速运动；同理，物体处于失重状态时，不一定是向下加速运动，也可能是向上减速运动。

【练习】1.(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力( )

A.t＝2 s时最大

B.t＝2 s时最小

C.t＝8.5 s时最大

D.t＝8.5 s时最小

【练习】2.下列关于超重与失重的说法中，正确的是 ( )

A.超重就是物体的重力增加了

B.失重就是物体的重力减少了

C.完全失重就是物体的重力没有了

D.不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的

【超重、失重记忆口诀】

FN、FT等力是视重，m、g乘积是实重；

超重失重看视重，其中不变是实重；

加速上升是超重，减速下降也超重；

失重加降减升定，完全失重视重零。