5.5 超重与失重 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件聚焦“超重与失重”核心知识点，以体重计下蹲实验导入，通过牛顿第二、三定律分析运动过程，延伸至电梯、航天器等实例，构建从生活现象到规律应用的学习支架，衔接牛顿运动定律。 其亮点在于结合实践探究（如弹簧秤钩码实验、电梯运动模拟）和航天应用案例，体现科学探究与科学态度，用表格归纳运动状态、加速度与超重失重关系，落实科学思维的模型建构，帮助学生直观理解，便于教师实施探究式教学。

第五章 牛顿运动定律 第5节 超重与失重 站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？ 让一学生站立在体重计上迅速蹲下，观察体重计的体重示数变化： 一、超重和失重 1.超重和失重现象 迅速蹲下过程中，体重计的示数先减小后增大 思考：迅速蹲下过程人经历了哪几个运动过程？ 加速 减速 静止 ①向下加速过程 mg－FN＝ma＞0 F′＝FN＜mg 失重现象：物体对支持物的压力（或者对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。 根据牛顿第二定律： 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力 即：FN＜mg ②向下减速过程 mg－FN＝ma＜0 即：FN＞mg 超重现象：物体对支持物的压力（或者对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 根据牛顿第二定律： 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力 F′＝FN＞mg 思考并分析：向下减速的过程视重又如何变化呢？ 思考：超重是重力增加吗？失重是重力减少吗？ 超重 视重变大 失重 视重变小 物体实际所受的重力并没有改变 ——读数小于重力——失重 ——读数大于重力——超重 ——读数小于重力——失重 ——读数大于重力——超重 在弹簧秤下端挂一质量为 m 的钩码，分别做如下运动时，观察弹簧秤的拉力变化？ m 加速上升 加速下降 减速上升 减速下降 实践探究：对电梯实验的模拟与分析 情境：电梯内放一体重计，站在体重计上，观察电梯向上、向下运动过程中体重计示数的变化 2.超重和失重的产生条件 电梯静止时 FN＝mg 视重＝实重 （1）上升阶段 （2）下降阶段 加速上升 匀速上升 减速上升 加速下降 匀速下降 减速下降 FN＞mg FN＞mg FN＝mg FN＜mg FN＝mg FN＜mg 运动状态 运动性质 示数情况 加速度方向 静止 平衡状态 / 上升 加速上升 匀速上升 / 减速上升 下降 加速下降 匀速下降 / 减速下降 正常 正常 正常 向下 变大 变大 变小 变小 向上 向上 向下 超重 超重 失重 失重 结论： 当加速度向上时，物体发生超重现象。 当加速度向下时，物体发生失重现象。 物体的失重状态或超重状态与物体运动的方向无关 (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。 (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。 (3)超重或失重与速度无关。 F mg a F >mg 超重状态 F mg a F<mg 失重状态 mg F=0 只受重力 完全失重 g 判断超重、失重状态的方法 思考：若人站在电梯里和电梯一起以重力加速度g下降，体重计的示数是多少？ mg－FN＝ma F′＝FN＝0 完全失重：当加速下降过程中加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。 根据牛顿第二定律可得： 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力 即：FN＝mg－ma＝0 二、牛顿运动定律解决超、失重问题 例题：一个质量为70 kg的人乘电梯下楼。若电梯以3 m/s2的加速度匀减速下降[如右图]，求这时他对电梯地板的压力。（取重力加速度g=10 m/s2） 受力分析 mg N 判断加速度方向 v a 运用牛顿运动定律列方程解决问题 解：取竖直向上为正方向，设电梯地板对人的支持力大小为N。根据牛顿第二定律可得： N-mg=ma 所以N=m（a+g）=70×（3+10）N=910 N 根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910 N，方向竖直向下。 解决超重与失重的问题，其实是牛顿运动定律的运用。再解决此类问题时，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。 解决超重、失重现象问题的基本方法 ①确定研究对象； ②对研究对象进行受力分析并规定正方向； ③根据牛顿第二定律列出方程或方程组； ④求解方程，并对结果做必要说明。 航天器中的超重和失重 航天器加速升空和减速返回地面时，其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着，在超重情况下，会出现足部血压升高、头部供血不足等现象，轻则引起视觉障碍，重则发生晕厥。因此，航天员应平躺于座椅上，这样可减轻超重对人体的影响。 航天器进入轨道后，所有物体都近似处于完全失重状态。 航天员杨利伟平躺在航天器中 航天员王亚平太空授课时展示圆形水球 超重与失重 超重现象 完全失重现象 失重现象 加速度向上 视重>重力 加速度向下 视重<重力 加速度为g 视重= 0 1.一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重.一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下.落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下.在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，下列判断正确的是( ) A.座舱在自由下落的过程中人处于超重状态 B.座舱在减速运动的过程中人处于超重状态 C.座舱在整个运动过程中人都处于失重状态 D.座舱在整个运动过程中人都处于超重状态 B 2.某跳水运动员在踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法正确的是( ) A.人在A点受到的合外力最小 B.人和踏板由C到B的过程中，人向上做加速度减小的加速运动 C.人和踏板由C到B的过程中，先超重后失重 D.人和踏板由C到A的过程中，人对踏板的压力不变 B 3.如图所示，两弹簧分别固定在箱子的上下底面，两弹簧间有一可看作质点的小球，静止时小球与箱子侧面的O点等高.当箱子在竖直方向上运动时，下列说法正确的是( ) A.若小球与M点等高，则小球处于超重状态 B.若小球与N点等高，则小球处于失重状态 C.若小球与O点等高，则小球一定匀速运动 D.小球的加速度大小不可能大于重力加速度g C $