4.7 超重与失重 课件 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件围绕“超重与失重”核心知识点，系统讲解产生条件、牛顿运动定律解释及相关计算。课堂导入采用中国航天员太空就餐名场面，结合体重计下蹲、电梯运动等生活实例，以问题驱动构建从现象观察到受力分析再到规律总结的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过对比表格梳理超重失重特征，辨析题纠正认知误区，分层例题（如座舱下落、叠放物体上抛）强化科学推理。学生能联系实际深化理解，教师可借助结构化资源提升教学效率，有效落实核心素养培养。

我们用力传感器可以研究人在下蹲和起立过程中的失重和超重现象，观察屏幕上显示的曲线。在人下蹲的过程中力传感器的示数先小于人的正常体重，后大于人的正常体重。说明在人下蹲的过程中先出现了失重现象，后出现了超重现象。在人起立的过程中，传感器的示数先大于人的体重，后小于人的体重。说明在人起立的过程中，先出现了超重现象，后出现失重现象。 把纸放在叠放在一起的两个重砝码中间，放在桌面静止时，纸很难从砝码下抽出。现在让两个砝码一起自由下落，纸却很容易抽出，这是法码，所受重力都使砝码产生了下落加速度，砝码处于完全失重状态，上面砝码在下落过程中对下面砝码不存在压力，所以纸就很容易抽出了。 在一个饮料瓶的侧面扎几个小孔，在瓶子中灌水后，水会从小孔喷出，把握住瓶子的手松开，让瓶子自由下落，瓶子处于失重状态，小孔不再喷水，把喷水的瓶子向高处抛出，只要一离开手，瓶子和水就处于失重状态，在上升和下降阶段都不再喷水。 超重与失重 第四章　牛顿运动定律 2 知道产生超重和失重的条件,能用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象,并能进行有关计算 1 通过生活实际,体验超重和失重现象 重点 中国航天员太空就餐名场面 课堂引入 超重和失重的理解 一 人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？ 如图,质量为m的人站在电梯内的体重计上,电梯上升过程中经历加速、匀速和减速的过程,在加速和减速上升的过程中,体重计的示数(反映了人对体重计的压力)会发生变化。设加速上升和减速上升时加速度的大小均为a,重力加速度为g,试分析判断: (1)电梯加速上升时,体重计对人的支持力与人的重力的 大小关系; 电梯加速上升时,对人受力分析如图甲所示 由牛顿第二定律得N-mg=ma 得N=mg+ma>mg (2)电梯减速上升时,体重计对人的支持力与人的重力的 大小关系。 电梯减速上升时,对人受力分析如图乙所示 由牛顿第二定律得mg-N=ma 得N=mg-ma<mg 有同学认为物体处于超重或失重状态时,其重力增大或减小了,这种认识正确吗? 答案　当物体处于超重或失重状态时,物体的重力没有变化,只是视重变了。 思考与讨论 超重、失重的比较 特征状态 加速度 视重(F)与重力 的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线 运动   超重 竖直向上或有竖直向上的分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下 减速运动   失重 竖直向下或有竖直向下的分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a) <mg 向下加速或向 上减速运动   完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、竖直上抛运动   (1)物体处于完全失重状态时,物体的重力就消失了。 (　　) (2)物体处于超重状态时,物体一定在上升。 (　　) (3)举重运动员高举杠铃静止时处于超重状态。 (　　) (4)跳高运动员上升过程处于超重状态,下落过程处于失重状态。 (　　) (5)不计空气阻力,抛向空中的矿泉水瓶中的水,对侧壁和底部的压力都为零。 (　　) × √ × × × 辨析 12 1.(2024·铜仁市高一期末)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重,如图所示,其环形座舱套在竖直柱子上”由升降机送上几十米的高处,然后让座舱自由下落。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。下列说法正确的是 A.座舱下落的整个过程中人处于失重状态 B.座舱减速下落的过程中人处于失重状态 C.座舱自由下落的过程中人处于完全失重状态 D.座舱下落的整个过程中人先超重再失重 √ 例题 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。 总结提升 2.如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)。下列说法正确的是 A.在上升和下降过程中A对B的压力一定为零 B.上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 C.下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力 D.在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力 √ 例题 1.完全失重状态的说明:在完全失重状态下,平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失,比如物体对支持物无压力、液柱不再产生向下的压强等,靠重力才能使用的仪器将失效,不能再使用(如天平、液体压强计等)。 2.完全失重时重力本身并没有变化。 总结提升 超重、失重的有关计算 二 3.升降机地板上放一个弹簧式台秤,秤盘放一个质量为20 kg的物体(g= 10 m/s2),则: (1)当升降机匀速上升时,物体对台秤的压力大小是多少? 答案　 (1) 200 N (2)超重　220 N (3)失重　100 N (4) 0 (2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时,物体处于超重状态还是失重状态?物体对台秤的压力大小是多少? (3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时,物体处于超重状态还是失重状态?物体对台秤的压力大小是多少? (4)当升降机自由下落时,物体对台秤的压力为多少? 例题 18 (1)当升降机匀速上升时, 根据N=mg=200 N,根据牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小为200 N。 (2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时,加速度方向向上,物体处于超重状态,根据牛顿第二定律有N'-mg=ma1,解得N'=220 N,由牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小为220 N。 a v mg N (3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时,加速度方向向下,物体处于失重状态,根据牛顿第二定律mg-N″=ma2 解得N″=100 N,由牛顿第三定律,物体对台秤的压力大小为100 N。 (4)当升降机自由下落时,加速度等于重力加速度,则物体处于完全失重状态,则物体对台秤的压力为0。 a v mg N 4.(2024·深圳市高一期末)如图(a),一重物放在电梯内的压力传感器上,传感器可测出重物对它的压力F,在t=0时刻电梯由静止开始竖直上升,t=22 s时停止运动。传感器示数F与时间t的关系如图(b)所示,g=10 m/s2。则 A.4~18 s电梯处于静止状态 B.0~4 s重物处于超重状态 C.18~22 s电梯做加速运动 D.从图中可求出重物质量为5 kg √ 超重和失重的综合应用 三 1.若加速度方向向上(或斜向上),物体处于超重状态;若加速度方向向下(或斜向下),物体处于失重状态。 2.若系统中某一部分有向上或向下的加速度,则系统整体也处于超重或失重状态。 5.如图所示,质量为M的斜面体始终处于静止状态,当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有(重力加速度为g) A.地面对斜面体的支持力大于(M+m)g B.地面对斜面体的支持力等于(M+m)g C.地面对斜面体的支持力小于(M+m)g D.由于不知a的具体数值,无法计算地面对斜面体的支持力的大小 √ 例题 1、超重和失重是一种物理现象。 2、物体是超重还是失重是由a的方向来判定的，与v方向无关。不论物体处于超重还是失重状态，重力不变。 规律 a 向上 示重 > 重力 超重状态 a 向下 示重 < 重力 失重状态 本质：变化的是弹力，重力不变，是牛顿第二定律的表现 （若a=g则完全失重） 座舱自由下落时,人只受重力作用,具有竖直 向下的加速度g,人处于完全失重状态。当座 舱减速下落时,人具有向上的加速度处于超重 状态,故A、B错误,C正确; 座舱下落的整个过程中人先处于完全失重状态,后处于超重状态,故D错误。 A、B整体只受重力作用,做竖直上抛运动,处于完全失重状态,不论上升还是下降过程,A对B均无压力,只有A选项正确。 0~4 s重物受到的支持力大于重力, 重物有向上的加速度,重物处于超 重状态,故B正确; 0~4 s重物做加速运动,4 s末重物速度不为零,4~18 s电梯受力平衡,做匀速直线运动,故A错误; 18~22 s重物受到的支持力小于重力,重物有向下的加速度,电梯做减速运动,故C错误; 从题图(b)中可求出重物质量为m== kg=3 kg,故D错误。 对斜面体和物体组成的系统,当物体具有向下的加速度而斜面体保持平衡时,可以认为系统的重心向下运动,故系统具有向下的加速度,处于失重状态,所受到的地面的支持力小于系统的重力。 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com $null电梯中的超重和失重。在电梯里将物体悬挂于力传感器下方，和传感器相连的电脑可以把物体所受拉力随时间的变化显示出来。电梯静止时，物体所受到的拉力等于它的重力，电梯加速上升时，拉力大于重力及物体对传感器的拉力大于自身的重力，好像物体变重了，我们称为超重现象。受力分析可知，物体合力向上，加速度向上。电梯匀速上升时，拉力等于重力，即物体对传感器的拉力等于自身的重力。受力分析可知，物体合力为零，加速度为零，电梯减速上升时，拉力小于重力，即物体对传感器的拉力小于自身的重力，好像物体变轻了，我们称为失重现象。受力分析可知，物体合力向下，加速度向下，电梯加速下降时拉力小于重力，即物体对传感器的拉力小于自身的重力，好像物体变轻了，我们称为失重现象。受力分析可知，物体合力向下，加速度向下，电梯匀速下降时，拉力等于重力，即物体对传感器的拉力等于自身的重力。受力分析可知，物体合力为零，加速度为零，电梯减速下降时，拉力大于重力，即物体对传感器的拉力大于自身的重力，好像物体变重了，我们称为超重现象。受力分析可知，物体合力向上，加速度向上。观察传感器所获得的曲线可知，当物体加速上升或减速下降时，物体对传感器的拉力大于物体所受的重力，这种现象称为超重现象。当物体减速上升或加速下降时，物体对传感器的拉力小于物体所受的重力，这种现象称为失重现象。