第七节牛顿定律应用超重与失重

1、人站在体重计上，作如下运动：人站在体重计上，作如下运动： 1.快速蹲下快速蹲下 2.快速站起快速站起 观察体重计的示数如何变化？观察体重计的示数如何变化？把物体挂在弹簧秤下，用手带动弹簧秤和物体一起：把物体挂在弹簧秤下，用手带动弹簧秤和物体一起： 1.向上加速运动向上加速运动 2.向下加速运动向下加速运动 观察弹簧秤的示数如何变化？观察弹簧秤的示数如何变化？在竖直升降的电梯中人站在体重计上，作如下运动：在竖直升降的电梯中人站在体重计上，作如下运动： 1.加速上升加速上升 2.加速下降加速下降 观察体重计的示数如何变化？观察体重计的示数如何变化？一、超重现象：例例1、在升降机（电梯）中测人的体重

2、，已知人质、在升降机（电梯）中测人的体重，已知人质量为量为40kg，当升降机以，当升降机以2.5m/s2的加速度的加速度匀加速上匀加速上升升，测力计的示数是多少？（，测力计的示数是多少？（g取取10 m/s2)原理分析原理分析（一）当电梯加速上升的时候（一）当电梯加速上升的时候aV 设重物的质量为设重物的质量为m，重物和电梯，重物和电梯一起以加速度一起以加速度a加速上升。问：台秤加速上升。问：台秤示数多大？示数多大？GFN由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F合合 = FN G = m a故：故： FN = G + m a由牛顿第三定律可知：物体对台秤的压由牛顿第三定律可知：物体对台秤的压力力FF

3、N课堂小实验课堂小实验正方向VaG故：故： T = G + m aF合合 = T G = m a由牛顿第二定律得由牛顿第三定律可知：物体对弹簧称的拉力由牛顿第三定律可知：物体对弹簧称的拉力T =T G总结总结一、超重现象：物体对支持物的物体对支持物的压力压力（或对悬挂物的（或对悬挂物的拉力拉力）大于大于物体所受物体所受重力的情况称为重力的情况称为超重超重现象。现象。T当弹簧称悬挂物体加速上升的时候当弹簧称悬挂物体加速上升的时候（超重现象）（超重现象）正方向二、失重现象例例2、在上题中，如果升降机以、在上题中，如果升降机以2.5m/s2的加速度的加速度匀匀加速下降加速下降时，测力计的示数又是多少

4、？时，测力计的示数又是多少？ （g取取10 m/s2)原理分析原理分析（二）当电梯减速上升的时候（二）当电梯减速上升的时候 设重物的质量为设重物的质量为m，重物和电梯，重物和电梯一起以加速度一起以加速度a减速上升。问：台秤减速上升。问：台秤示数怎样？示数怎样？由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F合合 = G FN = m a故：故： FN = G m a由牛顿第三定律可知：物体对台秤的压由牛顿第三定律可知：物体对台秤的压力力FFNaGFN总结：总结：二、失重现象物体对支持物的物体对支持物的压力压力（或对悬挂物的（或对悬挂物的拉力拉力）小于小于物体所受物体所受重力的情况称为重力的情况称为失重失重现

5、象。现象。（失重现象）（失重现象）V正方向原理分析原理分析a=gVGFN由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F合合 = G FN = mgFN =G-mg=0（三）当电梯向下的加速度（三）当电梯向下的加速度a=ga=g时时问：台秤示数是多少？问：台秤示数是多少？正方向原理分析原理分析a=gG由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得所以此时物体对台秤的压力等于所以此时物体对台秤的压力等于0（三）当电梯向下的加速度（三）当电梯向下的加速度a=ga=g时时总结：总结：物体对支持物的压力（或对悬物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）挂物的拉力）等于零等于零的这种状态，叫的这种状态，叫做做完全失重完全失重状态。状态

6、。完全失重状态完全失重状态F合合 = G FN = mgFN =G-mg=0正方向总结：a、当物体有向上的加速度时（加速上升 或减速下降），产生超重现象。 b、当物体有向下的加速度时（加速下降 或减速上升），产生失重现象。当 a=g时，完全失重。对超重和失重的进一步认识对超重和失重的进一步认识例例4、前例中，如果升降机以、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减速的加速度减速上升，测力计的示数又是多少？上升，测力计的示数又是多少？ （g取取10 m/s2)例例5、前例中，如果升降机以、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减的加速度减速下降，测力计的示数又是多少？速下降，测力计的示数又

7、是多少？ （g取取10 m/s2)例例4、前例中，如果升降机以、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减速的加速度减速上升，测力计的示数又是多少？上升，测力计的示数又是多少？ （g取取10 m/s2)对超重的进一步认识对超重的进一步认识例例5、前例中，如果升降机以、前例中，如果升降机以2.5m/s2的加速度减速的加速度减速下降，测力计的示数又是多少？下降，测力计的示数又是多少？ （g取取10 m/s2)对失重的进一步认识对失重的进一步认识GmvaNmvaGNmavGNmvaGN对超重和失重的进一步认识对超重和失重的进一步认识当物体的加速度方向向当物体的加速度方向向上时，即上时，即a 。加速

8、上升或减速下降加速上升或减速下降视重大视重大于实重于实重当物体的加速度方当物体的加速度方向向下时，即向向下时，即a 。加速下降或减速上升加速下降或减速上升视重小于实重）视重小于实重）对超重与失重的理解(1)物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力并没物体处于超重或失重状态时，物体所受的重力并没有发生变化。有发生变化。(2)物体处于失重还是超重状态，与物体的速度大小、物体处于失重还是超重状态，与物体的速度大小、速度方向无关，只决定于物体的加速度方向：加速度方向速度方向无关，只决定于物体的加速度方向：加速度方向向上则超重，加速度方向向下则失重。向上则超重，加速度方向向下则失重。(3)物体不在竖直方

9、向上运动，只要其加速度在竖直方物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量，即向上有分量，即ay0，就存在超重、失重现象。当，就存在超重、失重现象。当ay方向方向竖直向上时，物体处于超重状态；当竖直向上时，物体处于超重状态；当ay方向竖直向下时，方向竖直向下时，物体处于失重状态。物体处于失重状态。(4).重力和视重A物体实际受到的重力大小称为实重。物体实际受到的重力大小称为实重。(即真实重量即真实重量)物体所受重力是由物体的质量和物体所处的位置决定，即物体所受重力是由物体的质量和物体所处的位置决定，即Gmg。物体的重力与物体的运动状态无关，无论物体如。物体的重力与物体的运动状态无关，

10、无论物体如何运动，其重力不发生变化。何运动，其重力不发生变化。B 测量出来的重力大小称为视重。测量出来的重力大小称为视重。(即表现出来的重量即表现出来的重量)实际等于物体对支持物的压力或对悬挂它的物体的拉力，实际等于物体对支持物的压力或对悬挂它的物体的拉力，物体的视重与物体的运动状态有关，它随物体运动状态的物体的视重与物体的运动状态有关，它随物体运动状态的变化而变化。变化而变化。(5)完全失重的理解(1)处于完全失重状态的物体，由物体对支持物的压处于完全失重状态的物体，由物体对支持物的压力力(或对悬挂物的拉力或对悬挂物的拉力)为零，故物体只受重力作用，其为零，故物体只受重力作用，其加速度为加速

11、度为g。如：自由落体运动、抛体运动中的物体。如：自由落体运动、抛体运动中的物体。(2)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器也不能再使用，如天平、液体气压计等。仪器也不能再使用，如天平、液体气压计等。特别提醒特别提醒(1)用弹簧测力计测物体的重力时，必须保证物体用弹簧测力计测物体的重力时，必须保证物体处于静止或匀速直线运动状态。当物体在竖直方向有处于静止或

12、匀速直线运动状态。当物体在竖直方向有加速度时，测力计的示数不再等于物体的重力。加速度时，测力计的示数不再等于物体的重力。(2)超重时物体具有向上的加速度，物体可能向上超重时物体具有向上的加速度，物体可能向上加速，也可能向下减速；失重时物体具有向下的加速加速，也可能向下减速；失重时物体具有向下的加速度，物体可能向下加速也可能向上减速。度，物体可能向下加速也可能向上减速。2. 利用体重计称量体重时，人在体重计上要保持静止。利用体重计称量体重时，人在体重计上要保持静止。3. 乘竖直升降的电梯，在升降过程中，体验超重和失重。乘竖直升降的电梯，在升降过程中，体验超重和失重。4. 乘快速行驶的汽车，突遇上

13、坡或下坡，体验超重和失重。乘快速行驶的汽车，突遇上坡或下坡，体验超重和失重。5. 游乐园里，乘座过山车，体验超重和失重。游乐园里，乘座过山车，体验超重和失重。1. 人起跳过程和从高处跳下，体验超重和失重。人起跳过程和从高处跳下，体验超重和失重。6.飞机起飞或着陆或突遇气流，飞机上下颠簸，体验超重和失重飞机起飞或着陆或突遇气流，飞机上下颠簸，体验超重和失重 （船、跷跷板、轿子等）（船、跷跷板、轿子等）7. 蹦床运动，人上下运动时，体验超重和失重。蹦床运动，人上下运动时，体验超重和失重。A 先大于先大于G，后小于，后小于G B 先小于先小于G，后大于，后大于GC 大于大于GD 小于小于G人下蹲过程

14、分析：人下蹲过程分析：由静止开始由静止开始向下运动，向下运动，速度增加，具有向下的加速度速度增加，具有向下的加速度（失重）；（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下有一个向下减速的过程，加速度向上（超减速的过程，加速度向上（超重）。重）。思考：思考：如果人下蹲后又突然站如果人下蹲后又突然站起，起，情况又会怎样？情况又会怎样？ 侧面有一个洞的水瓶里面侧面有一个洞的水瓶里面装满水，让水瓶做自由落体运装满水，让水瓶做自由落体运动，水会不会从洞中射出来？动，水会不会从洞中射出来？为什么？为什么？ 蹦极是深受人喜爱的一种蹦极是深受人喜爱的一种运动，刺激但危险性也大。曾运动

15、，刺激但危险性也大。曾有人这么形容蹦极时的感受：有人这么形容蹦极时的感受：随着弹性绳的伸缩，一忽儿象随着弹性绳的伸缩，一忽儿象掉入无底深渊，整个心脏都仿掉入无底深渊，整个心脏都仿佛往上提；一忽儿又好象有一佛往上提；一忽儿又好象有一只大手把人往下压，想抬头都只大手把人往下压，想抬头都困难。困难。在失重条件下，熔化了的金属液滴，形状呈绝对球形，在失重条件下，熔化了的金属液滴，形状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠。而在地面上，用现代技冷却后可以成为理想的滚珠。而在地面上，用现代技术制成的滚珠，并不成绝对球形，这是造成轴承磨损术制成的滚珠，并不成绝对球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一。的重要原因

16、之一。 超重对宇航员的影响超重对宇航员的影响 宇航员在飞船起飞和返回地宇航员在飞船起飞和返回地面时，处于超重状态，特别是在面时，处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的升空时，超重可达重力的9 9倍，超倍，超重使人不适，起初会感到头晕、重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到呕吐，超重达到3 3倍重力时既感到倍重力时既感到呼吸困难；超重达到呼吸困难；超重达到4 4倍重力时，倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的颈骨已不能支持头颅，有折断的危险。所以升空时宇航员必须采危险。所以升空时宇航员必须采取横卧姿势，以增强对超重的耐取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力。受能力。宇航员的宇航员的平躺姿势

17、平躺姿势太空中的失重环境太空中的失重环境人造地球卫星、宇宙飞船、航人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都将处于完全失其中的人和物都将处于完全失重状态重状态物体将飘在空中；液滴成绝对物体将飘在空中；液滴成绝对的球形，宇航员站着睡觉和躺的球形，宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；食物要做成着睡觉没有差别；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣物的碎渣“漂浮漂浮”在空中，进在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔入宇航员的眼睛、鼻孔空间站中的宇航员空间站中的宇航员0课堂练习课堂练习A 先大于先大于G，后小于，后小于G B 先小

18、于先小于G，后大于，后大于GC 大于大于GD 小于小于G人下蹲过程分析：人下蹲过程分析：由静止开始由静止开始向下运动，向下运动，速度增加，具有向下的加速度速度增加，具有向下的加速度（失重）；（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下有一个向下减速的过程，加速度向上（超减速的过程，加速度向上（超重）。重）。思考：思考：如果人下蹲后又突然站如果人下蹲后又突然站起，起，情况又会怎样？情况又会怎样？1、质量是、质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，当的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列运动时，体重计的读数分别是多少？升降机做下列运动时，体重计的读数分别是多少？升

19、降机以升降机以0.6m/s0.6m/s2 2加速上升。加速上升。升降机以升降机以2.0m/s2.0m/s2 2加速下降。加速下降。解解: （1）读数为读数为：读数为：读数为：*某钢绳所能承受的最大拉力是4104N，如果用这条钢绳使3.2t 的货物匀加速上升，则物体在10s内发生的速度改变不能超过m/s（g=10m/s2) V V0+at=2.5m 10s=25m/s25GF解：3.2 t =3.2 103kg，= 3.2104N货物所受到的合外力F合FG，又F合=ma，a F合ma (4104N 3.2 104N)3.2 103kg a 2.5m/s22：一个人在地面上最多能举起：一个人在地面上最多能举起60kg的重物，在的重物，在加速度方向向上，大小为加速度方向向上，大小为2m/s2的电梯中，他最多的电梯中，他最多能举起多少千克的重物。能举起多少千克的重物。 (g = 10m/s2)（设同一个（设同一个人所能提供的最大举力一定）人所能提供的最大举力一定）解：设此人在电梯中所能举的物体的质量为解：设此人在电梯中所能举的物体的质量为m，对物，对物体受力分析。体受力分析。G=mgFN根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得 F合合 = FN G =ma FN= mg+ma所以所以