超重和失重演示(超重与失重)(1)

同学们有过电梯体验吗?知道你们也没有,好几个班的回答都是如出一辙!那假装你坐过电梯。居民楼的电梯速度太慢,我在大连的星海广场坐过一回电梯。那栋楼非常高,可以俯瞰大连全景,也可以看到修建我国第一艘航母“辽宁舰”的港湾。如果电梯速度和平常一样的话,那估计还得自带干粮啊。所以它的电梯运行速度很快。加速上升的时候,给人感觉就是心情非常沉重;加速下降的时候,感觉全身轻飘飘的,有一种飘飘然之感(如果缆绳断了,这个感觉会更加明显!旁边人一看,哇塞!体重是0,这是人还是?估计一会儿就成了阿飘啦)。

超重和失重演示(超重与失重)(2)

以电梯为例,来分析其中包含的物理原理。如图是电梯和电梯中的同学。同学受到的力:竖直向下的重力G,垂直于地面向上的支持力FN;电梯受到的力:人给它的向下的压力F’。问题来了:电梯加速向上运行,人的重力G和压力F’在数值上是什么关系呢?一定相等吗?眼见(视重)不一定为实(实重)!相亲对象给你看的体重不能完全相信啊!我们运用牛顿运动定律来解决这个问题。

思路:先整体后隔离:先分析升降机整体的受力情况,推算出加速度;再隔离其中的物体,分析该加速度对人的效果是什么。

首先进行受力分析,处于电梯中的人会受到竖直向下的重力G和垂直于地面向上的支持力FN;地面会受到垂直于地面向下的压力F’。

根据牛二定律:FN-G=ma → FN=m(g a)

根据牛三定律:F’= FN

所以,有: F’= m(g a) a>0,

F’>G(超重)

a<0, F’<G(失重)

分情况讨论 特别地,当a=-g, F’=0(完全失重)

并给出超失重概念

a=0, F’=G(正常)

我相信,大家身边一定有一些身材过于纤细或者肥胖的俊男靓女们,想增加一些自己的身材管理。那么市场的一些产品就应运而生了:有的女生身材过于丰满,她就会去吃减肥药,但是减肥药不仅价格昂贵,对身体也有一定的副作用,风靡一时的左旋肉碱就是其中一种;男孩子们同样也有一定的需求,想让自己纤瘦的肢体更加健硕一些,这样让女生看起来特别有安全感,这样他就会去吃一种蛋白粉——“每天一勺蛋白粉,半年变成肌肉男”。不管蛋白粉还是减肥药都贵,其实你完全可以找我。咱们物理老师嘛,往往不能说万能的吧,还是有一些能耐的。

观察以上推论我们发现:最关键的量是

1、加速度a .

a>0一定是超重,包括向上的加速/向下的减速运动;

a<0一定是失重,包括向上的减速/向下的加速运动;

a=0既不也不失重。

2、受力F

视重>实重,超重;

视重<实重,失重;

视重=实重,平衡。

3、惯性

超失重六边形(各边对应状态对称)

超重和失重演示(超重与失重)(3)

生活中常见的超重现象有什么呢?火箭发射的瞬间会产生极大的向上的加速度,宇航员受到的压力是地面上体重的3到4倍,这已经是人所能承受的极限压力了。你想想有3到4 个大汉坐在你肩膀上是什么感觉?

航天器绕地飞行,处于失重状态,而且是完全失重状态,极限跳伞的运动员所经历的近似也是完全失重状态。

超失重举例:

超重:

①细线悬挂重物,加速上升时细线断裂;(买了好吃的,一悠袋子断掉了/地震灯绳断)

(电梯静止时不报警,向上启动时报警。超失重现象)

②火箭升空;

③汽车过凹形桥。

失重:

①瓶中接满水自由释放,完全失重,故无水漏出;(水珠在太空中呈现球形)

②汽车过凸形桥;

③飞机颠簸的时候。

说明:1、不论超失重,“视重”变化,实重不变。

  1. 完全失重状态,一切由重力产生的物理现象均会消失。

如:天平失效;浮力失效;液柱无压强。

  1. 只要物体:整体有加速度竖直分量或一部分有竖直加速度分量,整体都会出现超失重现象。
  2. “这是真的吗?”课堂。在电梯中真的可以改变重量吗?太空中真的可以丢失重量吗?
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