4.6 超重和失重 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

超重和失重 课前思考 用体重计测体重是司空见惯的， 显然： （1）体重计的读数等于人给它的压力； （2）当人和体重计的加速度为零(静止或匀速运动)时，体重计读数等于人的重力。 问题：哪一位同学在电梯中测过体重？ 测量体重时，人对秤的压力与人所受的重力大小相等。 但是，如果人在秤上突然下蹲或突然起立，秤的示数就会发生改变。 手持悬挂重物的细线并保持重物静止时，线上的拉力大小等于重物所受的重力大小。 若手突然加速上提，细线可能会断裂，说明线上拉力在细线断裂前变大了。 这些现象都与竖直方向的运动有关。 让我们通过实验来研究！ 超重与失重的实验 在电梯地板上放一台体重计。站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。 演绎推理 根据牛顿运动定律，有 当电梯静止或做匀速运动时，mg - FN = 0，即mg = FN； 当电梯向上加速或向下减速时，FN - mg = ma，显然FN > mg； 当电梯向下加速或向上减速时，mg - FN = ma，显然FN < mg； 若电梯 自由下落（钢丝绳断），FN = 0 ； 思考，在超重和失重现象中，重力变了吗？ 弹力变了吗？ 物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)，通常称它为视重。 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，通常称它为实重。 思考与讨论 当电梯静止或做匀速运动时，mg = FN； 当电梯向上加速或向下减速时，显然FN > mg——称为超重 当电梯向下加速或向上减速时，显然FN < mg——称为失重 若电梯 自由下落（钢丝绳断），FN = 0 ——称为完全失重 电梯上升过程中经历了先加速后匀速再减速的运动过程。 在电梯加速上升的过程中，重物对力传感器的拉力大于重物所受的重力； 在电梯减速上升的过程中，重物对力传感器的拉力小于重物所受的重力。 思考与讨论 某同学手提一袋水果站在电梯内。在下列四种情形中，手受到的拉力最大的是 A. 电梯匀速上升 B. 电梯匀速下降 C. 电梯加速上升 D. 电梯加速下降 生活中的超重和失重 宇宙飞船里的超重和失重现象 宇宙飞船在发射升空、在轨运行、着陆返回时，宇航员都会有强烈的超重和失重感受。 发射升空过程中需要获得向上的巨大加速度，飞行员会受到许多倍于自身所受重力的推力而处于超重的状态。 这样的状态下，没有接受过严格训练的人会两眼发黑，动弹不得，甚至失去知觉,这是因为人体里的血液将不能正常循环。着陆返回时，会有强烈的失重感受。 图所示为在飞行中的大型客机内进行失重训练的中国航天员。他们正处于接近完全失重的状态。说一说此时客机的运动状态。 思考与练习 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? 2. 在火箭竖直升空的加速阶段,当加速度达到70 m/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？ 3. 一电梯由三楼向四楼运动,接近四楼时以0.65 m/s2的加速度减速,电梯内一名乘客的质量为60 kg，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？ 解题方法归纳 解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。在解决此类问题时，要注意分析运动情况及受力情况，尤其要注意加速度的方向。 如果物体的加速度方向向上，则该物体处于超重状态；若加速度方向向下，则该物体处于失重状态。 $