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超重与失重现象实验教具【实验原理】假设一个人站在升降机的磅秤上，升降机以匀加速竖直上升和匀加速竖直下降。
为了讨论方便，设人重量是mg，匀加速运动的加速度为a，磅秤上的读数是N，且以上各字母均是纯数量，用正、负号来表示它们的方向。
设竖直向上为正方向。
第一种情况下，升降机向上匀加速运动，磅秤上的读数为N=mg＋ma＝m(g＋a)＞mg我们把人在这种情况下所处的状态叫“超重”现象。
第二种情况下，升降机向下匀加速运动，N=mg-ma=m(g-a)＜mg我们把人在这种情况下所处的状态叫“失重”现象。
同样，当物体竖直向下匀减速与向上匀减速运动时，也会有超重与失重现象。
分析的方法是一样的。
我们可以自制仪器，用几种方法来说明这个道理。
【制作方法】方法一材料：废牙膏皮找来一支废牙膏皮，拧下盖，打开后面卷着部分，用圆木棍把它鼓起来，洗净里面的残存牙膏。
用针在牙膏皮靠近盖帽的圆筒两对边各钻一小孔，盖好盖。
小孔不要过大，把牙膏皮装满水后，水刚好能射出为宜。
实验时，用一个桶接大半桶水放在牙膏皮运动的正下方。
先将牙膏皮装满水，手持牙膏皮上端不动，可以看到水从小孔里射出，见图7-9。
图7-9迅速手持牙膏皮向上匀加速运动，可以看到小孔里喷出的水比刚才喷得更急、更远。
这是因为筒内的水处于超重状态，它对牙膏皮筒壁的压力增大的结果。
再将牙膏皮装满水，手持牙膏皮筒在高处不动，可以看到水从小孔里射出。
突然丢手，让牙膏皮做自由落体运动。
大家可以看见原来向外喷水的牙膏皮，在向下落时，一点水也不向外喷射！这是因为水处于失重状态时，它对牙膏筒壁的压力几乎减小为零了。
方法二材料：空高橙饮料瓶一个、软弹簧一根、1号电池两节、小电珠一颗、8×20cm2三夹板一块、导线、铁皮、细线等。
用剪刀去掉饮料瓶底部与上部，留下中间透明塑料部分。
在三夹板下端固定一块铁皮作软弹簧的底座，由软弹簧引出一根导线接小电珠。
剪一略大于1号电池直径的圆铜片，圆铜片中央开一直径3mm的小孔，然后把这圆铜片套在一节电池上并焊牢。
河北zzzzz学院2013—2014学年度第 1 学期物理系物理专业技能训练（Ⅱ）班级：姓名： zzzzz学号：一、教具研究的项目小球超重与失重的实验研究二、研究目的及要求1：了解超重与失重的现象。
2：知道怎样的情况下小球是处于超重与失重的状态。
3：理解并研究产生超重与失重的条件。
4：实践生活中超重与失重的应用。
三、实验所需仪器小铁球、改造后的台称、弹簧、电源、木板等。
四、实验观察的现象1、开始前，台秤上未放任何东西，表盘指针指在720克的位置2.、将小球挂于弹簧下端时，处于平衡位置，表盘指针处于980克的位置、3、接通电源，将小球和托盘天平接触（由于托盘天平经过改造通电后可以吸引铁性物质）。
此时表盘指针处于中间位置约980克处。
3、断开电源，小球与台秤的底座脱离，开始上下振动。
4、当小球刚刚释放，小球处于最下端是表盘指针指向大约1120克。
竖直向上运动，到达平衡位置前，表盘指针读数比980克偏大。
超过平衡位置后，到达顶端前读数都比980克偏小。
到达最顶端时指针读数为约840克5、竖直向下运动，顶端到平衡位置过程，表盘读数都比980克偏小。
从平衡位置到低端，表盘读数比980克偏大。
到达最低端读数约为1120克。
五实验分析1、当小球挂在弹簧下时，弹簧静止，处于平衡状态，此时指针读数为小球的重量值。
图12、当小球刚刚被释放时，处于最下端，开始竖直向上运动，此时小球受到两个力的作用，重力与弹簧拉力，方向相反。
未达到平衡位置时，指针数值也大于小球重力的数值，即弹簧拉力F大于重力G。
那么小球处于超重状态。
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的情况，叫超重。
图23、小球向上运动未达到平衡状态时，由于拉力大于重力，所以小球有竖直向上的加速度此时的小球处于超重状态。
所以我们说，当物体有竖直向上的加速度或有竖直向上的加速度分量时，物体超重，这就是超重的条件。
4、当小球竖直向上运动，刚刚超过平衡状态时，小球受到两个力的作用，竖直向上的弹簧力F和竖直向下的重力G。
超重和失重现象的实验引言超重和失重现象是人们在不同环境下体验到的一种非常有趣的物理现象。
本实验旨在通过简单的实验操作，帮助我们理解超重和失重现象，并从中探讨该现象的科学原理。
实验材料•一个玻璃杯•温水•一个塑料袋•一些纸带•一个秤（用来称量物体重量的仪器）实验步骤第一步：准备工作1.将玻璃杯放置在平坦的桌面上，确保杯子底部与桌面平行。
2.准备适量的温水，注意水温适中，不要太热或太冷。
3.将塑料袋张开，并将塑料袋按照杯子口径的大小修剪，确保能够完全覆盖玻璃杯的口部。
4.准备一些纸带，用于制作装饰。
第二步：超重实验1.将塑料袋完全覆盖在玻璃杯的口部，确保密封性。
2.将玻璃杯倒置放在温水中，稍微轻轻按压，使玻璃杯完全浸没在水中。
3.观察玻璃杯内的现象。
第三步：失重实验1.将塑料袋拿掉，保持玻璃杯干燥。
2.将玻璃杯倒置放在桌面上，并在杯子下面放置一些纸带。
3.快速将手掌覆盖在玻璃杯上，并快速翻转杯子，将纸带从杯子下面移走。
4.玻璃杯应该会保持倒立的状态，并悬浮在你的手掌上。
实验原理超重现象的解释当把玻璃杯完全覆盖在水中时，玻璃杯底部受到的上推力大于顶部受到的下拉力。
这是因为水的分子在同一压力下上下运动，底部受到的分子撞击次数更多，因此受到的压力也更大。
根据牛顿第三定律，玻璃杯也会向上受到一个相等的力，导致玻璃杯的重量增加，即超重现象。
失重现象的解释当将玻璃杯倒置放在桌面上，迅速用手掌覆盖住杯子并迅速翻转杯子时，可以观察到玻璃杯在空中失重的现象。
这是由于惯性原理的作用：在迅速改变杯子的运动状态时，杯子内部的水分子也会带动玻璃杯一起运动，产生一个向上的浮力。
这个浮力抵消了玻璃杯的重力，使得玻璃杯看起来失去重量，即失重现象。
实验结果经过实验操作，我们可以观察到以下现象：•在超重实验中，玻璃杯会被温水中的压强所推动而产生额外的重量，造成超重现象。
•在失重实验中，玻璃杯倒置后使用手掌迅速覆盖并翻转时，玻璃杯会悬浮在手掌上，失去重量，造成失重现象。
超重、失重演示装置
湖南省永兴县湘永学校谢小群
一、用途：用于演示超重、失重现象
二、特点：制作简便、形象直观、趣味性强
三、制作材料：饮料瓶、弹簧、环形磁铁、磁控簧片开关、螺钉、生日贺卡音乐电路、橡皮圈
四、制作方法：
1、用螺钉将弹簧固定在饮料瓶的瓶盖上，弹簧下端固定安装上一块环形磁铁。
2、改装生日贺卡音乐电路：将其弹片开关改成簧片开关，并将簧片开关用较长导线引出，便于将簧片开关安装在合适的位置。
3、在饮料瓶下侧开一小窗，将音乐电路安装在瓶内底部侧面，用胶固定好。
根据磁控范围在饮料瓶侧上、下分别开一个合适小孔，簧片开关安装在上孔时，簧片开关闭合，音乐电路工作发声，发光二极管亮。
簧片开关安装在下孔时，音乐电路不工作、发光二极管不亮。
五、使用方法：
1、演示失重现象：将簧片开关安
装在上孔，音乐电路工作，发声发光。
将右手将装置放于较高处，左手在下约
20㎝处，右手放开装置让其自由下落，
下落过程中弹簧缩短，磁铁远离簧片开
关，簧片开关断开，音乐电路不工作，
表明磁铁失重。
2、演示超重现象：将簧片开关安
装在下孔，音乐电路不工作，用手将装
置突然加速向上提，弹簧伸长，磁铁下
降与簧片开关靠近，簧片开关接通，音
乐电路工作，表明磁铁超重。
失重超重演示仪
结构及组成：
1、带有底座的支架；
2、中间用轻杆连接的两个定滑轮；
3、两个拉力传感器；4砝码若干和细线等。
材料的要求：
框架的尺寸可以任意选择，一般以50CM左右为宜；两个滑轮应该是同一型号的；两个拉力传感器可用电子秤代替。
本设计的意义：
结构简单，材料易得，费用低廉，可扩展性强；使用方便，细线两端挂上相同或不同的砝码就能直接读出细线的拉力，从而直接得出失重和超重情况，现象直观，适合分组实验和演示实验。
装置图如下：。
失重超重演示仪
结构及组成：
1、带有底座的支架；
2、中间用轻杆连接的两个定滑轮；
3、两个拉力传感器；4砝码若干和细线等。
材料的要求：
框架的尺寸可以任意选择，一般以50CM左右为宜；两个滑轮应该是同一型号的；两个拉力传感器可用电子秤代替。
本设计的意义：
结构简单，材料易得，费用低廉，可扩展性强；使用方便，细线两端挂上相同或不同的砝码就能直接读出细线的拉力，从而直接得出失重和超重情况，现象直观，适合分组实验和演示实验。
装置图如下：。
