重和

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超重和失重

【教材分析直条图 】本节教材是人教版物理必修一第四章中的第六节内容，本节课是

利用牛顿第二定律来研究超重和失重现象，是本章知识应用一个典型

例子。对超重和失重现象产生原因的分析要用到牛顿第二定律，这不

仅有利于学生对定律的理解和巩固，同时也有助于培养学生分析问题

和解决问题的能力。另外，这还带月的词语 是一个贴近日常生活的实际问题，而

且与航天技术紧密联系，容易激发学生的学习兴趣和探究热情。这节

课对于培养学生主动学习具有极其重要的引导作用，是一个很好的教

学资源。

【教学目标

与核心素养】

一、教学目标

1．认识超重和失重现象的本质，知道超重与失重现象中，地球对

物体的作用力并没有变化；

2．能够根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象；

3．知道完全失重状态的特征和条件，知道人造卫星中的物体处于

完全失重状态；

4．运用牛顿第二定律，解释实际中的超重和失重现象。

二、核心素养

物理观念：建构超重和失重的物理观念，了解超重和失重的原因，

超重和失重与运动方向、加速度方向关系。

科学思维：学会对实际情景“建模”，用科学的方法解决实际问

题。培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。

科学探究：经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学

探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

科学态度与责任：体验学以致用八爪鱼做法 的乐趣，感受物理与生活、社会

与科学技术的相关性。

【教学重点】把超重和失重现象与牛顿运动定律联系起来，探究现象本身和加

速度的内在联系。

【教学难点】设计问题梯度，筛选教学资源，设计典型实验，引导学生探究，

控制讨论交流时间是本节的难点。

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【教学过程】

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课做一做：用手迅速向上提起重物观察秤

的示数，当物体静止后观察秤的示数，你发

现示数相同吗？这是为什么呢？

出示图片

参考答案：示数不相同，用手迅速向上

提起重物时示数较大。

这一现象就与我们今天要学习的超重和

失重现象有关。

学生动

手操作并观

察示数

体会视重

与物体的加速

度有关，引出本

节课题超重和

失重。

讲授新课一、重力的测量

1．重力：由于地球的吸引而使物体受到

的力G=mg（绘画学习 实重）。

2．重力的称量

（1）视重：测量仪器显示的读数，是指

物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力。

（2）测量重力常用的两种方法

一种方法是，先测量物体做自由落体运

动的加速度g，霜打的茄子歇后语 再用天平测量物体的质量，利

用牛顿第二定律可得G＝mg。

另一种方法是，利用力的平衡条件对重

力进行测量。

根据二力平衡的原理：物体受到的重力

G=台秤对物体的支持力F；根据牛顿第三定

律：物体对台秤的压力F'和台秤对物体的支

持力F是一对作用力和反作用力。因此物体

的重力G=物体对台秤的压力F'（数值上）这

是测量重力最常用的方法。

二、超重和失重

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（视

阅读课

文说出测量

重力常用的

两种方法

记忆理

解超重和失

重的概念

学生分

析加速、减

速和静止三

个阶段的超

重和失重现

象。

学生观

察图中曲线

分析力传感

器上的人

“站起”和

下蹲过程中

超重和失重

的情况。

锻炼学生

的自主学习能

力

为下面研

究超重和失重

打下基础

掌握加速

度向下失重现

象；加速度向上

超重现象

深刻理解

超重和失重的

情况

拓展学生

的思维

掌握超重

和失重的四种

情况

掌握解题

的一般思路

巩固解这

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重>实重）。

2．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（视

重<实重）。

思考讨论：人站在体重计上向下蹲的过

程中，为什么体重计的示数会变化呢？

分析：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F

N

大小相等，方向相

反。

解析：选取人为研究对象。人体受到重

力mg和体重计对人的支持力F

N

，这两个力

的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历

加速、减速和静止三个阶段。

（1）人加速向下运动

设竖直向下方向为坐标轴正方向，如图

所示

根据牛顿第二定律，有

mg－F

N

＝ma

F

N

＝m（g－a）

即体重计的示数所反映的视重（力）小

于人所受的重力，所以属于失重现象。

向下视重<重力失重现象

（2）人减速向下运动

如图所示：

学生思

考讨论

课下让

学生切身体

验超重和失

重

在教师

引导下计算

人对电梯的

压力

学生练

习

阅读课

文了解太空

中完全失重

的现象

学生阅

读课文

学生练

习

类问题的思路

步骤

巩固理解

完全失重的概

念

锻炼学生

的自主学习能

力

了解发射

航天器的超重

现象

巩固本节

知识

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加速度方向与运动方向相反，有

mg－F

N

＝－ma

F

N

＝m（g＋a）>mg

此时，体重计的示数大于人受到的重力。

所以属于超重现象。

向上视重>重力超重现象

（3）人静止时，受力分析如图：

根据二力平衡的原理：F

N

＝mg

教师总结：人站在体重计上向下蹲，体

重计的示数先变小，后变大，再变小，最后保

持不变。

思考与讨论：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。请你分析

力传感器上的人“站起”和下蹲过程中超重

和失重的情况。

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出示图片：在体重计上的人

参考答案：起立时先超重后失重，F先大

于500N，后小于500N；

下蹲时，先失重后超重，F先小于500N，

后大于500N；

思考讨论：人的运动状态对体重计上显

示出的结果是有影响的。那么，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？

参考答案：站在体重计上的人既不蹲下，

也不站起，但如果把体重计放在加速下降或

上升的电梯中，体重计上的示数就会变化。

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。

电梯加速上升电梯减速下降

体重计示数变大，属于超重现象。

向上视重>重力超重现象

电梯加速下降电梯减速上升

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体重计示数变小，属于矢重现象。

向下视重<重力失重现象

电梯匀速运行过程中（a=0）：F

N

＝mg

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

度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取

9．8m/s2。

分析：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：重力mg

和地板的支持力F

N

，受力分析如图所示。

解：设竖直向上方向为坐标轴正方向。

根据牛顿第二定律，有

F

N

－mg＝ma

F

N

＝m（g＋a）＝60（9．今生缘歌曲原唱 8＋0．25）N

＝603N

根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压

力F

N

′为

F

N

＝－F

N

＝－603N

人对电梯的压力大小为603N，方向竖直

向下。

这个结果说明

（1）当人与电梯共同向上加速或向下减

速运动时，石斛禁忌 F

N

>G，人对电梯的压力将大于人

所受的重力，出现超重现象。

（2）当人与电梯共同加速下降或减速上

升时，F

N

力，出现失重现象。

处理这类问题的一般思路：

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1．确定研究对象；

2．对研究对象进行受力分析并规定正方

向。

3．根据牛顿第二定律列出方程或方程

组；

4．求解方程，并对结果做必要说明。

针对练习：电梯里有一台秤，台秤上放

一个质量为m=10kg的物体，当电梯静止时，

台秤的示数是多少？当电梯以大小为3m/s2

的加速度匀减速上升时，台秤的示数又是多

少？（g=10m/s2）

参考答案：当电梯静止时，台称的示数

为100N，当电梯以大小为3m/s2的加速度匀

减速上升时，台秤的示数是70N。

三、完全失重

1．完全失重：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，这种现象被叫作完全失重状态。

出示图片：航天器

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状

态。

例题：已知人的质量为50kg，若该人和

电梯一起自由下落，台秤的示数是多少？

解：对人进行受力分析设竖直向下方向

为坐标轴正方向

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有牛顿第二定律得：mg-F

N

=ma

因为自由下落所以：a=g

代入得：F

N

=0

根据白菜炖排骨 牛顿第三定律，人对台秤的的压力

F

N

′为：

F

N

′＝－F

N

＝0

台秤的示数是0。

当物体向下的加速度a=g时，物体对支

持物的压力（或对悬挂物的拉力）将等于零，

这种状态称为完全失重现象。

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”……

出事图片：航天员在天宫二号上展示水

球的实验

2．完全失重的状态下所有和重力有关的

仪器都无法使用！

出示图片：弹簧秤

弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍

能测量拉力或压力的大小。

出示图片：天平

无法用天平测量物体的质量

四、发射航天器的超重现象

1．火箭发射

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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。

F

N

>mg

2．载人航天

如果是载人航天，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。

F

N

>mg

课堂练习

1．一个质量为50kg的人，站在竖直向

上运动着的升降机地板上。他看到升降机上

挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，

该重物的质量为5kg。这时人对升降机地板

的压力是

——————

N。（g取10m/s2）

答案：400

2．下列四个实验中，能在绕地球飞行的

太空实验舱中完成的是（）

A．用天平测量物体的质量

B．用弹簧测力计测物体的重力

C．用温度计测太空实验舱内的温度

D．用水银气压计测太空实验舱内气体

的压强

答案：C

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3．一人站在体重计上，在他蹲下到停止

的过程中，体重计的示数（）

A．先小于体重，后大于体重，最后等于

体重

B．先大于体重，后小于体重，最后等于

体重

C．先小于体重，后等于体重

D．先大于体重，后等于体重

答案：A

4．一质量为m的人站在电梯中，电梯加

速上升，加速度大小为g/3，g为重力加速度，

人对电梯底部的压力为（）

A．mg/3

B．2mg

C．mg

D．4mg/3

答案：D

拓展提高

1．下列说法正确的是（）

A．体操运动员双手握住单杠吊在空中

不动时处于失重状态

B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中

都处于失重状态

C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段

时间内处于超重状态

D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时

处于失重状态

答案：B

2．下列关于超重和失重的说法中，正确

的是（）

A．物体处于超重状态时，其重力增大了

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B．物体处于完全失重状态时，其重力为

零

C．物体处于超重或失重状态时，其惯性

比物体处于静止状态时增大或减小了

D．物体处于超重或失重状态时，其质量

及受到的重力都没有变化

答案：D

3．在太空站的完全失重环境中，下列仪

器能继续使用的是（）

A．水银气压计

B．体重计

C．打点计时器

D．天平

答案：C

课堂小结1．超重：压力（或拉力）大于重力，具

有向上的加速度；

失重：与超重刚好相反。

2．完全失重：压力（或拉力）等于0，

具有向下的加速度a，且a=g=9．8m/s2。

3．物体是超重还是失重是由的方向来

判定的，与v方向无关。不论物体处于超重

还是失重状态，重力不变。

向上视重>重力超重现象；

向下视重<重力失重现象；

=g视重=0完全失重。

梳理自

己本节所学

知识进行交

流

根据学生

表述，查漏补

缺，并有针对性

地进行讲解补

充。

板书一、重力的测量

测量重力常用的两种方法：一种方法利

用牛顿第二定律G＝mg；

另一种方法是，利用力的平衡条件对重

力进行测量。

二、超重和失重

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1主食热量表 ．超重：向上视重>重力超重现象

2．失重：视向下视重<重力失重现象

三、完全失重

向下的加速度a=g时，物体对支持物（或

悬挂物）完全没有作用力。

四、航天器的超重现象

1．火箭发射

2．载人航天发射