超重和失重

提問：看到了什么現象？彈簧秤的示數減少，物體對支持物的拉力減小.

學生實驗：觀察感受失重現象.彈簧秤下掛一重物，物體靜止時，彈簧秤的示數等于物體所受的重力.當物體向下做加速運動時，彈簧秤的示數小于物體所受的重力.(注意對減速時的示數增大的解釋.)

取物體為研究對象，g-t=ma，彈簧秤的拉力為t=mg-ma=m(g-a)

討論：(1)物體做向下的加速運動時，彈簧對物體的拉力小于物體靜止時的拉力，t＜mg，物體對彈簧的拉力小于物重.

(2)學生列舉生活中的感受：電梯向下起動時，電梯對人的支持力小于靜止時的支持力，同樣人對電梯的壓力也小于物重；電梯上升剎車時也一樣.

(3)整理公式：t=m(g-a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＜g.站在電梯里的人在電梯向下加速或向上減速時，人對電梯的壓力小于人的重力，好像是重力加速度g減少了.

失重：當物體存在向下的加速度時，它對支持物的壓力(或拉力)小于物重的現象，叫做失重.當a=g時，t=0，叫做完全失重.

發生失重時，物重并沒有變化.

實驗：在可樂瓶下面扎一些小孔，裝上水后水從小孔噴出.把水瓶拋出，噴水情況會怎樣變化？分析瓶拋出后，水怎樣噴.讓學生先分析可能發生的現象，再觀察上拋時的現象，下拋的情況讓學生回家去做.解釋現象出現的原因，拋出后水處于失重狀態，對瓶無壓力，水不噴.

3.例題

例1  關于電梯的幾種運動中，支持力的變化情況如何？

思考題：一個在地面上能舉起100千克質量杠鈴的運動員在一個加速運動的電梯上能舉起多大質量的杠鈴？a=g，a=g/2，分向上和向下兩種加速情況討論.

    (投影)例2：一臺升降機的地板上放著一個質量為m的物體，它跟地面間的動摩擦因數為μ，可以認為物體受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.一根勁度系數為k的彈簧水平放置，左端跟物體相連，右端固定在豎直墻上，開始時彈簧的伸長為δx，彈簧對物體有水平向右的拉力，求：升降機怎樣運動時，物體才能被彈簧拉動？

分析：物體開始沒有滑動是由于彈簧的拉力小于最大靜摩擦力.這里f=μn，只有減小地面對物體的壓力才能減少最大靜摩擦力，當f=μn=kδx時物體開始滑動.

取物體為研究對象，受力如圖，當物體做向下的加速運動或向上的減速運動時，才能使地面對物體的壓力減小，即g-n=ma.

聯解兩式得：

a=(g-n)/m=(mg-kδx/μ)/m=g-kδx/μm

即升降機做a＞g-kδx/μm的向下的勻加速運動或向上的勻減速運動時，物體可以在地面上滑動.

(三)小結：發生超重和失重現象時，物體并沒有變化，只是由于物體有豎直方向的加速度使得物體對支持物的作用力發生了變化.這里討論的問題限于地面附近的物體所發生的超重和失重現象，沒有討論航天飛機中的失重現象.請大家思考一下，航天飛機中的物體受不受地球的引力，它上面的失重現象又是怎樣發生的呢？

布置作業：練習(1)(2)(3)

五、說明

1.本節課可采用在教師引導下，教師跟學生共同討論研究的方式進行.在教學中教師要注意學生對知識的接受情況，恰當地提出問題，對學生的認識給予正確的評價和解釋.

2.課上安排的演示實驗要自己制作，彈簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明顯利于學生觀察.兩邊重物的質量選擇要合適，可使加速過程時間較長、較穩定.

3.兩個學生小實驗，拉斷線的實驗要注意器材的選擇；用彈簧秤拉鉤碼的實驗要注意現象的正確解釋.

(彭夢華)