4.6 超重和失重 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

4.6超重和失重 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第四章 运动和力的关系 1.理解超重、失重和完全失重的概念，能准确区分实重与视重。 2.掌握超重、失重的产生条件，能根据加速度方向判断物体的超重失重状态。 3.能运用牛顿第二定律定量分析竖直变速运动问题，解释生活中的超重失重现象。 演示1：弹簧测力计拉钩码 手持弹簧测力计，下端悬挂钩码，先保持静止，再快速向上提、快速向下放。 静止时，弹簧测力计的示数等于钩码的重力吗？为什么？ 快速上提的瞬间，示数变大了；快速下放的瞬间，示数变小了。钩码的重力真的变大、变小了吗？ 演示2：体重秤上的蹲起 请一名同学站在体重秤上，快速完成下蹲、起立动作，其他学生观察秤的示数变化。 生活里坐电梯，刚启动上升时会感觉“脚底下一沉”，下降启动时会感觉“轻飘飘”，和这个实验是同一个道理。这种测量出来的“体重”发生变化的现象，就是我们今天要研究的超重和失重。 为什么视重会变化？什么情况下超重、什么情况下失重？我们用牛顿第二定律来揭开其中的规律。 一、重力的测量 一、重力的测量 1.重力：在地球表面附近，物体由于地球的吸引而受到重力。 2.测量重力常用两种方法 ： ①先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G ＝ mg ②利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。这是测量重力最常用的方法。 二、超重和失重 二、超重和失重 1. 实重与视重 实重：物体实际受到的重力，G=mg，由物体质量和当地重力加速度决定，与物体的运动状态无关，始终不变。 视重：物体对水平支持物的压力，或对竖直悬挂物的拉力，也就是体重秤、弹簧测力计的测量值，视重会随物体的运动状态发生变化。 超重和失重，指的是视重相对于实重的变化，不是物体真实重力的变化。 9 二、超重和失重 2. 推导：电梯加速上升过程 以“电梯中站在体重秤上的人”为研究对象，分析： 超重的定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。 10 1.定对象 质量为m的人。 2.析受力 受竖直向下的重力mg、体重秤竖直向上的支持力𝐹𝑁。 3.析运动 电梯从静止开始加速上升，速度方向向上，速度逐渐增大，因此加速度方向竖直向上。 4.建坐标 取竖直向上为正方向。 5.列方程 根据牛顿第二定律，合力等于质量乘加速度𝐹𝑁-mg=ma 6.推结论 整理得𝐹𝑁=mg+ma 7.判状态 𝐹𝑁>mg，即支持力大于重力。根据牛顿第三定律，人对秤的压力也大于重力，也就是视重大于实重。 二、超重和失重 3.自主推导：电梯减速上升过程 电梯上升到目标楼层，要减速停下。此时速度方向还是向上，但速度在减小，加速度方向向哪？ 独立仿照上述步骤推导支持力与重力的关系： 取向上为正方向，加速度向下，故a取负值，代入牛顿第二定律： -mg=-ma 整理得：=mg-ma 因此<mg，视重小于实重。 失重的定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。 11 二、超重和失重 4.分组探究：另外两种运动状态 4人一组，借助导学案，分别分析电梯加速下降和电梯减速下降两种情况，完成表格： 运动状态 速度方向 加速度方向 支持力与重力的关系 超重 / 失重 加速上升 向上 向上 >mg 超重 减速上升 向上 向下 <mg 失重 加速下降       减速下降       向下 向下 向下 向上 =mg-ma→<mg =mg+ma→>mg 失重 超重 12 二、超重和失重 5.归纳规律，辨析本质 速度向上时，物体可能超重也可能失重；速度向下时，也可能超重或失重。那决定超重失重的到底是什么？ 能不能总结出判断超重失重的最简方法？ 总结核心规律： 超重条件：加速度方向竖直向上（对应运动：加速上升、减速下降） 失重条件：加速度方向竖直向下（对应运动：加速下降、减速上升） 关键结论：超重失重只与加速度方向有关，与速度方向无关。 本质：无论超重还是失重，物体的真实重力mg始终不变，变化的只是视重（支持力或拉力）。 13 二、超重和失重 14 二、超重和失重 在失重状态下，如果向下的加速度越来越大，当a=g时，支持力会变成多少？ 代入公式推导：=mg-ma=mg-mg=0 6.当物体以大小为g的加速度竖直向下运动时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零，这种特殊的失重状态叫做完全失重。 15 二、超重和失重 7.典型实例分析 实例1：自由下落的物体不计空气阻力时，自由下落的物体只受重力，加速度为g，处于完全失重状态。 如果拿着体重秤和物体一起自由下落，秤的示数会是多少？ 16 二、超重和失重 实例2：绕地球运行的空间站 宇航员和水都“飘”在舱里，是因为太空中没有重力吗？ 17 二、超重和失重 8.误区辨析 ①完全失重就是物体不受重力了。 ②物体向下运动就一定处于失重状态。 ③超重就是物体的重力变大了。 18 1.在十五届全运会开幕式上武术演员凌空而起，表演《咏春踏浪》，下列说法正确的是（　　） A．演员蹬地起跳的过程中先超重后失重 B．演员在空中表演的过程中先失重后超重 C．演员在空中表演的过程中先超重后失重 D．下落过程中演员处于完全失重状态，因此不受力的作用 A 2.如图所示，在一同学从蹲着到站直的过程中（先加速后减速），该同学（ ） A．惯性增大 B．对体重计的压力一直增大 C．先超重后失重 D．先失重后超重 C 3.蹦极是目前比较流行的极限运动，工作人员把弹性绳系在运动员身上，然后让运动员从一定高度下落。在某次蹦极运动中，忽略空气阻力，从运动员身上绳子绷直的瞬间开始计时，规定竖直向下为速度的正方向，得到如图所示的速度随时间 变化的图像，则下列说法正确的是（ ） A．运动员在时间段~ 内处于超重状态 B．运动员在时间段~ 内处于超重状态 C． 时刻运动员受到绳子的拉力大于运动员的重力 D． 时刻运动员受到绳子的拉力小于运动员的重力 A 课堂小结 4.6超重和失重 一、基本概念 实重：G=mg，始终不变 视重：支持力/拉力的大小，即测量值 超重：视重>实重 失重：视重<实重 完全失重：视重=0 二、产生条件 超重：加速度竖直向上 对应运动：加速上升、减速下降 失重：加速度竖直向下 对应运动：加速下降、减速上升 ★只与加速度方向有关，与速度方向无关 三、本质 物体所受重力不变，变化的是视重 四、实例 电梯升降、蹦极、航天器完全失重 本节内容结束！ $