普通高中物理必修一第四章第6节 超重和失重

这是一篇关于“超重和失重“的竖屏思维导图，主要内容包括：重力的测量、超重和失重。作为牛顿运动定律的具体应用，本节介绍了产生超重和失重的动力学原理及具体的表现。思维导图作为备课参考。

• 普通高中物理必修一 第四章第6节 超重和失重
• 内容来源|普通高中教科书 物理 必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？
• 重力的测量
• 重力的测量
  • 利用牛顿第二定律可得。
    • 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。
  • 利用力的平衡条件对重力进行测量。
    • 这是测量重力最常用的方法。
    • 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。
• 超重和失重
• • 人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。
  • 视重
    • 体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。
    • 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支持力FN大小相等，方向相反。
  • 失重
    • 人加速向下运动的过程中
      • 设竖直向下方向为坐标轴正方向。
      • • • 体重计的示数所反映的视重小于人所受的重力。
      • 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的现象，叫作失重现象。
  • 超重
    • 人减速向下运动的过程中
      • 设竖直向下方向为坐标轴正方向。
      • • • 体重计的示数大于人受到的重力。
      • 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再晚，叫作超重现象。
  • 人相对于体重计静止不动时，有FN=mg。
• 思考与讨论 人站在力传感器上完成下蹲动作
  • • 图中呈现的是某人下蹲过程 力传感器的示数随时间变化的情况。
    • 图线直观地描绘了人在下蹲过程中力传感器的示数先变小，后变大，再变小，最后保持某一数值不变的全过程。
  • • 图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。
    • 请分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况。
  • 人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的。
• 如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变吗？
  • 做一做 在电梯地板上放一台体重计。站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。
• 例题 设某人的质量为60kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25m/s2的加速度突然间加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。
  • 人站在电梯内的水平地板上，随电梯上升过程中受到两个力的作用。
  • 人对电梯地板的压力与地板对人的支持力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，它们大小相等、方向相反。
  • 计算结果分析
    • 当人与电梯共同向上加速或向下减速运动时，FN¢>G，人对电梯的压力将大于人受的重力，出现超重现象。
    • 如果电梯加速下降（或减速上升），FN¢<G，人对电梯的压力将小于人的重力，出现失重现象。
      • 如果人在加速下降的过程中加速度a=g，那么，体重计的示数为0。这时物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力，这种现象叫作完全失重状态。
• 实际中有许多领域涉及超重和失重现象
  • 火箭发射时向上的加速度很大，火箭底部所承受的压力要比静止时大得多。
    • 如果是裁人航天，在火箭发射阶段，航天员要承受数倍于自身体重的压力。只有很好地研究材料、机械结构、人体自身所能承受的压力问题，才能使火箭成功发射、航天员顺利飞向太空。
  • 航天器在太空轨道上绕地球（或其他天体）运行时，航天器内的物体将处于完全失重。
    • 完全失重时，物体将飘浮在空中，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮，走路时稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”。
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