逍遥学能 2017-09-03 12:55
一、超重和失重的定义
1. 超重：
物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重。
注意：此时有FN= mg + ma
2. 失重：
物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象叫做失重。
注意：此时有FN= mg - ma
二、发生超重和失重现象的条件
1.发生超重现象的条件：
当物体向上做加速运动或向下做减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体向什么方向运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。
2.发生失重现象的条件：
当物体向下做加速运动或向上做减速运动时，物体均处于失重状态，即不管物体向什么方向运动，只要具有向下的加速度，物体就处于失重状态。
3.拓展：
并非只有物体在竖直方向上，加速向上或减速向下运动时，物体才处于超重状态。其实物体运动时，只要加速度具有向上的分量，物体就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量，物体就处于失重状态。
注意：超重和失重现象，仅仅是一种表象。所谓超重和失重，只是物体对支持物的压力（或拉力）的增大或减小，是视重的改变而实际重量（实重）并不变。
三、超重与失重现象的拓展分析
1.对超重的理解
设物体的质量为m，物体向上的加速度为a，当地的重力加速度为g，由牛顿第二定律得：F视 - mg= ma，则F视= mg + ma。
其中F视即视重，是物体对支持物的实际压力或对悬挂物的实际拉力的大小。
由此可以看出，超重时视重等于实重加上ma，超出的部分可理解为使物体产生向上的加速度，同时还可看出超重的物体所受重力没变。
2.对失重的理解
设物体的质量为m，物体向下的加速度为a，当地的重力加速度为g，由牛顿第二定律得：mg - F视= ma，则F视= mg - ma。
由此可以看出，失重时视重等于实重减去ma，失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度，同时可看出，失重的物体所受重力也没变。
注意：所谓完全失重，就是视重等于零的现象. 即当a = g时，代入上式可得
F视= mg - ma = mg - mg = 0
3.当物体的加速度不在竖直方向上时，而具有向上的分量a上或者具有向下的分量a下，则物体的视重与实重的关系为：
（1）超重时：F视= mg + ma上，视重等于实重加上ma上，视重比实重超出了ma上。
（2）失重时：F视= mg - ma下， 视重等于实重减去ma下，视重比实重“失去”了ma下。
四、超重或失重现象的应用
【例】 某人在以2.5m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起质量为m= 80kg的物体，则该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物？若电梯以2.5m/s2的加速度匀加速上升，则该人最多能举起质量为多少的重物？（ g=10m/s2）
【解 】无论人在地面上还是在匀加速下降或者上升的电梯里，该人向上的最大举力是不变的，升降机匀加速下降，说明物体处于失重状态，则举力F= mg - ma。
所以在地面上M= F/g= 60kg，故此人在地面上最多能举起60kg的物体。若升降机匀加速上升，则物体处于超重状态举力F= mg + ma，所以m= F/(g+a)= 48kg。