超重和失重力学单位
【学习目标】
1、知道什么是超重和失重现象。
2、知道产生超重和失重现象的条件。
3、理解等效法在超失重现象中的运用。
4、知道什么是单位制。
5、知道单位制在物理计算中的应用。
【难点重点】
对超重和失重现象的正确理解。
【知识精讲】
一、超重和失重
1、超重：
物体有向上的加速度称物体处于超重状态。处于超重状态的物体对支持面的压力F N(或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg。
①超重现象：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情况称为超重现象。
②产生超重现象的条件是：物体具有竖直向上的加速度，与物体速度的大小和方向无关。
③产生超重现象的原因：当物体具有向上的加速度a(向上加速运动或向下减速运动)时，设支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F，由牛顿第二定律得F－mg＝m a，所以，F ＝(mg＋m a)＞mg，由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′＞mg。
2、失重：
物体有向下的加速度称物体处于失重状态。处于失重状态的物体对支持面的压力F N(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg，即F N＝mg－m a。当a＝g时，F N＝0，即物体处于完全失重。
①失重现象：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情况称为失重现象。
②产生失重现象的条件是：物体具有竖直向下的加速度，与物体速度的大小和方向无关。
③产生失重现象的原因：当物体具有向下的加速度a(向下加速运动或向上做减速运动)时，设支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F。由牛顿第二定律mg－F＝m a，所以F＝(mg－m a)＜mg, 由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′＜mg。
④完全失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态，叫做完全失重状态。
⑤产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象。
3、对超重和失重的理解
(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力依然不变，只是“视重”改变。
所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数。例如，人静止在地面上用弹簧秤等称
物体时，看到的读数等于物体的实际重力的值，人在竖直向上加速上升的电梯上称物体时，人在弹簧秤上得到的读数大于物体的实际重力；人在竖直向上减速上升的电梯上称物体时，人在弹簧秤上读到的示数小于物体的实际重力。
(2)物体是否处于超重或失重状态，不在于物体是向上运动还是向下运动，而在于物体是有向上的加速度还是有向下的加速度。
(3)当物体处于完全失重状态下，重力只产生使物体具有a＝g的加速度效果，不再产生其他效果。平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等。
(4)处于超重和失重状态下的液体的浮力，公式分别F浮＝ρV排(g＋a)或F浮＝ρV排(g－a)。处于完全失重状态下的液体F浮＝0，即液体对浸在液体中的物体不再产生浮力。
4、对超重和失重现象注意以下两点：
(1)、在地球表面附近，无论物体处于什么状态，其本身的重力G＝mg始终不变。超重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重力；失重时，物体所受的拉力(或支持力)与重力的合力方向向下，测力计的示数小于物体的重力。可见，在失重、超重现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称视重)发生了变化，好象物体的重量有所增大或减小。
(2)、发生超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上的加速度。物体具有向上的加速度时，处于超重状态；物体具有向下的加速度时，处于失重状态；当物体竖直向下的加速度为重力加速度时，处于完全失重状态。超重、失重与物体的运动方向无关。
二、关于超重与失重问题的处理方法：
超重和失重类问题属于牛顿第二定律的应用，是物体的“视重”(物体对于水平面的压力或对竖直悬挂物的拉力 ) 与物体重力不等的现象，而物体的重力并不改变，因此分析此类问题，只要运用牛顿第二定律，按步骤去解都可解出。
三、力学单位
1、单位制的几个概念
(1)基本单位：选定的几个基本物理量(力学中选长度、质量、时间)的单位。
(2)导出单位：由基本物理量和物理公式推导出来的物理量的单位。
(3)单位制：基本单位和导出单位一起构成单位制。
2、力学中单位制的分类
国际单位制(SI制)：基本单位分别是m(长度单位)、kg(质量单位)、s(时间单位)，导出单位有m/s、m/s2等等。
3、单位制在物理计算中的应用
(1)在计算中已知量均采用国际单位，计算过程中不用再一一写出各个量的单位，只要式子末尾写出所求量的国际单位即可。
(2)物理公式即反应了各物理量间的数值关系，同时也确定了各物理量的单位关系，因此在做题时，可采用单位制来判断结果是否正确，如果单位制不对，结果一定错误。
(3)通常计算中，都采用国际单位制。
【典例分析】
例1、原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是
( )
A、加速上升
B、减速上升
C、加速下降
D、减速下降
解析：匀速运动时，地板对物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或恰等于最大静摩擦力。当升降机有向下的加速度时，物体处于失重状态，必然使物体对地板的正压力减小，从而导致最大静摩擦力减小，如果此时最大静摩擦力减至比弹簧的拉力还小，则A就会被拉向右方。注意题中只要电梯有向下的加速度， A 被拉向右方就有可能，与运动方向无关。所以，应选B、C。
例2、如图所示A为电磁铁挂在支架C上，放到台秤的托盘中，在它的正下方有一铁块B，铁块B静止时，台秤示数为G，当电磁铁通电，铁块被吸引上升的过程中，台秤的示数将 ( )
A、变大
B、变小
C、大于G，但呈恒量
D、先变大，后变小
解析：铁块被吸起上升的过程中，由于电磁铁A对B的吸引力越来越大，B做加速度变大的加速上升运动，对整个系统而言，处于超重现象越来越明显的状态(可以认为系统重心也在做a
变大的加速上升运动)，所以台秤的示数应大于G，且不断变大。答案选A。
例3、如图所示，一杯子装满水，水面上浮一木块，现使杯和水一起向上做匀加速直线运动，问水面怎样变化？
解析：设木块的质量为m，当杯和水一起加速向上升时。受力如下图示：
