4.7.1 用牛顿定律解决问题（二）
——超重和失重
【教学目标】
1．了解超重和失重现象。
2．运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。
【重点难点】
1．超重和失重现象产生的原因。
2．超重和失重的应用。
【教学方法】
讲练结合
【教学用具】
簧秤、钩码
【教学过程】
一、超重现象
【演示1】弹簧秤挂着钩码做下列运动，试分析弹簧秤的示数变化情况。
（1）静止；
（2）匀速运动（向上或向下）；[Ks5u.com]
（3）匀加速向上运动（或匀减速向下运动）。
【演示2】找一条纸带，在纸带中间部位剪个小缺口，纸带的一端固定一重物，另一端用手拿住，小心提起重物，这时纸带没有断。然后向上加速提起重物，纸带就断了；或者提起重物急剧向下运动后突然停住，纸带也会断裂。
1、超重：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称为超重现象。
2、特点：
（1）动力学特点：支持面对物体的支持力(或悬线对物体的拉力)大于物体所受的重力。
（2）运动学特点：物体具有向上的加速度（或向上的加速度分量）。它包括两种可能的运动情况： 向上加速运动或向下减速运动。
▲ 重力的作用效果：一方面使支持物（或悬挂物）发生形变，另一方面使物体本身的运动状态发生改变（产生加速度）。
3、产生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力增大。
二、失重现象
【演示3】弹簧秤挂着钩码做下列运动，试分析弹簧秤的示数变化情况。
（1）静止；
（2）匀速运动（向上或向下）；
（3）匀加速向下运动（或匀减速向上运动）。
1、失重：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称为失重现象。 [高考资源网]
2、特点：
（1）动力学特点：支持面对物体的支持力(或悬线对物体的拉力)小于物体所受的重力。
（2）运动学特点：物体具有向下的加速度（或向下的加速度分量）。它包括两种可能的运动情况： 向下加速运动或向上减速运动。
3、完全失重：a＝g（重力全部用来产生加速度）。
▲ 完全失重时，由于重力产生的一切现象均消失。 如：
（1）人站着睡觉和躺着一样舒服；
（2）液体不再产生压强和浮力；
（3）天平不能再使用；
（4）液滴呈绝对球形（滚珠、泡沫金属）；
4、产生失重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力减小。
三、实重、视重、失重（超重）[Ks5u.com]
1、实重：物体受到的实际重力（G＝mg）。
2、视重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)——秤的示数。
3、失重（超重）：
（1）物体处于超重或失重状态时，物体的重力并没有改变，改变的是视重。
（2）判断物体处于超重（或失重）的依据是加速度的方向，而不是运动（速度）方向。
（3）物体由于处于地球上不同地理位置而使重力G值略有不同的现象不属于超重和失重现象。
【例1】某人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举m1=75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50 kg的物体，则此升降机上升的最大加速度为多大？（g=10 m/s2）
【例2】质量为2 kg的物体通过弹簧秤挂在升降机的顶板上，升降机在竖直方向运动时，弹簧秤的示数为16 N， 当升降机的速度为3 m／s时，经过1 s，升降机的位移可能为多大（g取为10m/s2）。
【例3】倾角为θ的光滑斜面体固定于水平面上，已知斜面体的质量为M，一质量为m的木块正沿斜面加速下滑，则木块下滑过程中，斜面体对木块的支持力多大？
【课外作业】
1、教材：P5——（3）
【阅读材料】
人体生理的微重效应
人体在漫长的进化过程中，已经适应了周围的物理环境，例如地球表面的温度、电磁场、重力场等。地球表面的重力场强度大约在9．8m／s2左右，作用于所有物体上，使它们受到指向地心的作用力。人体中的每一器官、组织，细胞以及生物分子都是在这样的重力场中得以演化并赖以生存的。一旦失去了正常的重力场，生物体的器官和组织就将失去平衡，导致一系列的生理变化，甚至危及生命。超重和失重就是两种偏离正常重力场的典型状态。所谓微重力环境就是重力强度大大减少，十分微弱，其大小大约只有地球表面重力场强度的百万分之一。宇航员乘坐宇宙飞船在太空中飞行就是在这样的微重环境下生活和工作的。
在太空中，宇航员可以毫不费力地漂浮在飞船中，他们用自己的内力去建立运动。在微重的空间里，方向性已经无意义了，因为只有在地球上由于重力才有“上” “下”的方向概念。在地面上的人们是靠内耳的敏感器官传递信息给大脑，以保持身体的平衡。在太空的微重状态下，与重力有关的振动发生了变化，把神经系统搞乱了，结果内耳的传感系统向大脑传递了模糊不清的信息，身体难以平衡。这种感觉在地球上也能体会到。例如，在海上旅行时，船体在波涛中起伏摇晃，不适应者感到头昏目眩。这就是身体失去平衡产生的感觉，有时称作“运动病”。为了使宇航员适应微重状态，可让他们在实验室内作训练。宇航员们坐在旋转的椅子上或者旋转的机舱内，以不同的速度旋转，宇航员们就可感受到不同的重力条件，以体验他们将要去的太空和星球的重力环境。
【点此下载】