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

该高中物理课件聚焦“超重与失重”核心知识点，以电梯中体重计示数变化情境导入，通过弹簧测力计悬挂重物的模拟实验，结合牛顿第二定律推导，构建从现象观察到规律理解的学习支架。 其亮点在于以科学探究（模拟实验、“水不往低处流”活动）和科学思维（受力分析、推理论证）为核心，通过电梯运动、自由下落水瓶等实例强化物理观念，学生能提升探究与推理能力，教师可借助实践活动与评价题优化教学。

物理 必修 第一册 第四章 牛顿运动定律 超重与失重 7 小聪在“测量运动物体所受的重力”的研究性学习活动中，站在电梯中的体重计上（图 4-7-1），当电梯运动时，随电梯起动、上行或下行、减速停止。她发现体重计示数并不稳定，时而增大，时而不变，时而减小。小聪觉得很奇怪，难道人所受的重力会因电梯的运动状态变化而变化吗 ? 你能解释这一现象吗 ? ▲ 图4-7-1 、、 2 对电梯实验的模拟与分析 活动 ▲ 图4-7-2用手提着弹簧测力计的吊环向上、向下运动 运动状态 弹簧测力计的示数 加速度的方向 静止 由静止到向上运动 由向上运动到静止 由静止到向下运动 由向下运动到静止 如图4-7-2所示，在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使重物在竖直方向上做多种方式的运动。观察并记录弹簧测力计示数的变化情况。 、、 3 对电梯实验的模拟与分析 讨论交流 分析下列问题中重物的受力情况，并回答问题。 1.在重物上下运动的过程中，其重力是否变化？ 2.弹簧测力计的示数是由哪一个力的大小决定的？ 3.在哪些情况下弹簧测力计的示数等于物体所受的重力？在哪些情况下弹簧测力计的示数不等于物体的重力？ 根据牛顿运动定律推导重物的加速度为a时弹簧测力计示数的表达式。 、、 4 超重与失重现象 用弹簧测力计测量物体所受重力的原理如图4-7-3所示。物体对弹簧测力计的拉力T的大小决定了弹簧测力计的示数，它和弹簧测力计对物体的拉力T'是一对作用力与反作用力，即T与T'大小相等。但是物体所受的重力与弹簧测力计对物体的拉力大小相等，即G=T'是有条件的。由牛顿第二定律可知，只有物体在竖直方向上加速度等于零，弹簧测力计的示数才等于物体所受的重力。 ▲ 图4-7-3 如果物体具有竖直向上的大小为a的加速度，由牛顿第二定律： T' - mg = ma 可知，弹簧测力计的示数T大于物体所受的重力。此时 T=m (g + a) 我们把物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重（overweight）。 、、 5 超重与失重现象 如果物体竖直向下的加速度a = g，那么弹簧测力计的示数就等于零，我们把物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）等于零的现象称为完全失重（图4-7-4）。 如果物体具有竖直向下的大小为 a 的加速度，由牛顿第二定律 ： mg - T = ma 可知，弹簧测力计的示数小于物体所受的重力。此时 T = m (g - a) 我们把物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重（weightlessness）。 物体在竖直方向做加速运动时，物体对悬挂物的拉力（弹簧测力计的示数 T）或对支持物的压力（台秤示数 N），通常我们称它（T 或 N）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，我们通常称它为实重。 （a）台秤上放上重物，让它们一起自由下落，台秤示数为零 ▲ 图4-7-4 完全失重 （b）太空实验 、、 6 超重与失重现象 活动 | “水不往低处流” 如图4-7-5所示，把矿泉水瓶的上部挖一个小孔，下部挖几个小孔，装入水后，水将射出来。用手把上部的小孔堵住时，下部小孔的水不能流出。松开手使瓶子从高处自由下落，可以发现下落过程中水不流出。做一做并解释其原因。 、、 7 自我评价 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？ 解：物体具有向上的加速度时，会产生超重现象。 物体具有向下的加速度时，会产生失重现象。物体具有向下的加速度且加速度大小等于重力加速度 ｇ 时，会产生完全失重的现象。物体的质量与所受的重力均未改变。 自我评价 2.在火箭竖直升空的加速阶段，当加速度达到70m/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？ 解：因为 Ｆ－Ｇ＝ｍａ，所以 Ｆ＝ｍｇ＋ｍａ ＝ ８ｍｇ，即宇航员对座椅的压力大小等于自身重力的 ８ 倍，此刻宇航员处于超重状态。 自我评价 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60kg，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：因为 Ｇ－Ｎ＝ｍａ，所以 Ｎ＝Ｇ－ｍａ ＝ ｍ( ｇ－ａ) ＝ ６０×( ９.８－０.６５) Ｎ＝ ５４９ Ｎ，他处于失重状态。当电梯以重力加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零。 自我评价 4.一根细绳下端挂一个质量为2kg的物体，在竖直方向上做匀变速直线运动，若绳受到物体的拉力为23.6N，试确定物体的运动情况。若绳的拉力为15.6N，物体的运动情况又如何？ 解：因为 Ｆ拉 －Ｇ＝ｍａ，ａ ＝Ｆ拉/ｍ－ｇ ＝ ２ｍ / ｓ２，所以物体加速上升或减速下降。 Ｆ拉 ′－Ｇ ＝ ｍａ′，ａ′ ＝Ｆ拉 ′/ｍ－ｇ ＝ －２ ｍ / ｓ２，所以物体减速上升或加速下降。 本节结束！ 物理 必修 第一册 第四章 牛顿运动定律 超重与失重 7 $