太空授课物理知识点总结超重和失重现象

物理超重与失重的知识点
超重和失重是物理学中两个重要的概念，涉及到物体在引力场中的运动和受力情况。

以下是关于超重和失重的一些知识点：
1. 超重现象：
- 定义：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。

- 产生条件：当物体具有向上的加速度时，即加速度方向与重力方向相反。

- 示例：电梯加速上升时，人对地板的压力会大于自身重力。

2. 失重现象：
- 定义：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。

- 产生条件：当物体具有向下的加速度时，即加速度方向与重力方向相同。

- 示例：电梯加速下降时，人对地板的压力会小于自身重力，产生“轻飘飘”的感觉。

3. 完全失重：
- 定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零的现象。

- 产生条件：当物体具有向下的加速度，且加速度大小等于重力加速度时。

- 示例：在太空中的宇航员处于完全失重状态，因为他们所受的重力被航天器的加速度所抵消。

4. 超重和失重的应用：
- 在超重状态下，物体的重量会增加，可以利用这一点来设计和测试某些机械结构的承载能力。

- 在失重状态下，可以进行一些特殊的实验，如微重力实验，研究物体在无重力环境下的行为。

- 在航天领域，超重和失重现象是航天器发射和返回过程中必须考虑的因素。

总之，超重和失重是物体在引力场中运动时的特殊现象，与物体的加速度方向和大小有关。

理解和掌握超重和失重的概念对于研究物体的运动和受力情况具有重要意义。

太空授课的知识点总结初中一、太空环境1. 无重力：在太空中，物体没有受到地球引力的作用，因此处于失重状态。

这种状态对于我们来说是完全不同的，很难想象。

在失重状态下，液体不会下落，火焰不会上升，而且物体的重量会变得非常微小。

2. 宇宙射线：在太空中，宇宙射线是一种不可忽视的辐射，它来自太阳和其他恒星。

宇宙射线对太空授课的影响是必须考虑的，因为它会对太空中的设备和人员造成一定影响。

3. 眩晕感：在太空中，由于失重状态的影响，很多人都会有一种眩晕感。

这种感觉对耐受力较弱的人来说是一个挑战，所以在太空授课中需要采取一定的措施来减轻眩晕感。

二、科学实验1. 生命科学：在太空中进行生命科学实验可以帮助科学家更好地了解太空环境对生物体的影响，进而为未来的太空探索和居住提供指导。

2. 物理学：在失重状态下进行物理学实验是非常有趣的，学生可以观察到一些在地球上无法实现的现象，比如液体与气体的行为，光线的传播等。

3. 化学：在太空中进行化学实验也会有一些特殊的现象，比如化学反应的速度和方式会发生改变，产生新的化合物等。

三、航天知识1. 宇宙飞船：学生可以学习到宇宙飞船的结构和原理，了解宇宙飞船是如何进入太空和返回地球的。

2. 太空站：学生可以了解国际空间站的构造和功能，知道宇航员在太空站上是如何工作和生活的。

3. 太阳系：学生可以学习太阳系的结构和成员，了解每个星球的特点和行星间的相互作用。

四、环境保护1. 天体观测：在太空中进行天体观测可以让学生更加直观地了解地球与宇宙的关系，从而引起他们对地球的保护和环境保护的重视。

2. 太阳能利用：在太空中，太阳能是一种非常重要的能源，学生能够学习到太阳能的收集和利用方式，并将其应用到地球上。

3. 地球观测：在太空中，学生通过观测地球可以更直观地了解地球环境的变化和状况，从而引起他们对地球环境保护的重视和行动。

五、应用实践1. 通信卫星：学生可以了解到太空授课是通过通信卫星进行的，了解到卫星在太空中的运作原理和功能，对日常生活中的通讯有一定的启发作用。

第三章第七节超重和失重
在太空中，人们会经历超重和失重的现象。

这些现象是由于物体所
受的引力产生的。

当一个人站在地球上时，他受到地球引力的作用。

而当他进入太空时，他不再受到地球引力的作用，因此会经历失重的
现象。

当人们在太空站在一个旋转的空间站上时，他们会经历超重的现象。

这是因为旋转空间站所产生的向心力会向外推开人们的身体，导致体
重增加。

这种超重的感觉有点像乘坐过山车或旋转木马一样，但持续
时间更长，更加难以承受。

失重也是一种奇妙的体验。

在失重状态下，人们能够自由移动，甚
至能够飞行。

但是，失重状态下也存在一些问题。

例如，人们在失重
状态下会失去方向感，因为没有地心引力来帮助他们感知上下方向。

此外，失重状态下，人们的肌肉、骨骼和心血管系统都会下降，导致
身体的适应性下降，容易感到乏力和头晕眼花。

在太空中，超重和失重不仅仅是一种物理现象，更是一个生理和心
理挑战。

宇航员需要进行严格的身体和心理训练来适应这些状态，并
使他们能够在太空环境中更好地工作和生活。

总之，太空中的超重和失重是一种独特的体验，需要宇航员具备良
好的身体和心理素质来适应这种状态，这也是太空探索取得成功的重
要因素之一。

宇宙飞船里的超失重现象一、“失重”与“超重”地球周围物体都受到重力的作用，这是由于地球对物体的吸引而造成的。

如果物体在空中只受重力的作用，则物体在重力作用下会做自由落体运动——竖直地，愈来愈快地落向地面。

在用弹簧测力计称物重时，物体挂在弹簧测力计上，对支持它使之不下落的弹簧测力计有一个力的作用，弹簧伸长了。

由于这个力的大小与重力相等，所以我们读出的弹簧测力计的示数就等于物体重力的大小。

但是，如果你放了手，弹簧测力计和物体在重力作用下都自由下落，这时物体对弹簧测力计不再有力的作用，弹簧测力计指针会回到零。

我们看起来物体就没有重力了。

如果用手提着挂有物体的弹簧测力计使之急剧加速上升，那么弹簧测力计的示数就会增加，大于物体的重力。

我们看起来好像物体的重力变大了。

可见弹簧测力计的示数并不总是等于物体真正受到的重力．弹簧测力计的示数即物体对弹簧测力计或支持物的作用力称作“视重”。

“视重”的大小与物体的运动状态密切相关。

当“视重”小于物体的重力时，称为“失重”。

当“视重”大于物体重力时，称为“超重”。

同学们可以这样试一试：用手托起一块较重的砖，静止时手上感到的压力大小与砖相等．当你突然下蹲，使砖急剧加速下降，会感到砖比静止时轻得多；或者猛抬手，使砖加速上升，会感到砖比静止时重得多。

这就是上面讲的“失重”与“超重”现象。

不过你要明白这仅仅是你手的感觉而已，物体由于地球的吸引受到的重力并没变。

二、宇宙飞船里的超重和失重现象宇宙飞船在发射升空、在轨运行、着落返回时，宇航员都会有强烈的超重失重感受。

发射升空过程中需要获得向上的巨大加速度，飞行员会受到十几倍于自身的压力而处于超重的状态。

没有接受过严格训练的人会两眼发黑，动弹不得，甚至失去知觉，这是因为人体里的血液不能正常循环。

着陆返回时，会有强烈的失重感受。

宇宙飞船在轨运行期间，来自于地球的万有引力全部用来提供绕地球运行所需的向心力，此时飞行器内物体处于完全失重状态，轻轻一碰就会“飞”起来。

第10讲超重和失重1、超重和失重的本质2、牛顿第二定律的应用考点1超重和失重2012年6月16日，我国载人飞船神舟九号在酒泉卫星发射中心发射升空，18日14时左右与天宫一号实施自动交会对接．图10-1是航天员景海鹏、刘旺和刘洋在天宫舱内的照片．作为宇航员，不仅要有丰富的知识，还要有过硬的身体，能够承受超重和失重的影响，那么什么是超重和失重呢？我们知道由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，大小为mg G =．通常我们用弹簧秤或台秤测物体的重力（如图10-2），但是，测量时有两点需要注意：（1）要保持物体平衡，物体受到的支持力才等于物体的重力；（2）弹簧秤（或台秤）显示的读数是指物体对弹簧秤的拉力（或对台秤的压力）．图10-1三名宇航员在天宫舱内图10-2用弹簧秤或台秤测物重图10-3升降机内测体重但是如果一个人在升降机里测自己的体重，如图10-3所示，他看到的示数还是自己的体重吗？【例1】如图10-3所示，在升降机中测人的体重，已知人的质量为kg 40，g 取2m/s 10,（1）当升降机以2.5m/s 2的加速度匀加速上升，测力计的示数是多少？（2）当升降机以2.5m/s 2的加速度匀加速下降，测力计的示数是多少？（3）当升降机以2m/s 10的加速度匀加速下降，测力计的示数是多少？（4）当升降机以2m/s 12的加速度匀加速下降，测力计的示数是多少？超重和失重的概念1、升降机加速上升的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的．物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）物体的情况称为超重现象．2、升降机加速下降的时候，人对升降机地板的压力比人小．物体对支持物的（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的情况称为．3、如果升降机正好以大小等于g 的加速度竖直下落，这时物体对支持物或悬挂物，好像完全重力作用，这种状态是状态．产生超重、失重现象的原因（1）产生超重的原因当物体具有向上的加速度a （向上加速或向下减速运动）时，支持物对物体的支持力（或悬绳的拉力）为F ．由牛顿第二定律可得mamg F =−所以mgmg ma F >+=由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）mgF F >=′（2）产生失重现象的原因当物体具有向下的加速度a （向下加速或向上减速运动）时，支持物对物体的支持力（或悬绳对物体的拉力）为F ．由牛顿第二定律可知maF mg =−所以mgma mg F <−=由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）mgF F <=′【例2】如图10-4所示，某人在以加速度2m/s 2=a 匀加速下降的升降机中最多能举起kg 75=m 的物体，则此人在地面上最多可以举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举kg 50的物体，则此时升降上升的加速度为多大（2m/s 10=g ）图10-4升降机内举重【例3】某消防员从一平台上跳下，下落m 2后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方式缓冲（如图10-5所示），使自身重心又下降了m 5.0，在着地过程中地面对他双腿的平均作用力估计为A ．自身所受重力的2倍B ．自身所受重力的5倍C ．自身所受重力的8倍D ．自身所受重力的10倍考点2牛顿第二定律的应用正交分解法【例4】一木块在倾角为°37的斜面上，2m/s 10=g ．（1）若斜面光滑，求木块下滑时加速度大小?（2）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数2.0=µ，则当木块以某一初速度下滑时，其加速度的大小?图10-5（3）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数2.0=µ，则当木块以某一初速度上滑时，其加速度的大小?（4）若斜面粗糙，木块与斜面间的动摩擦因数2.0=µ，木块质量为kg 3，木块受到沿斜面向上的大小为N 8.25的推力作用，则木块由静止开始运动的加速度大小为多少?（5）其它条件同上问，若木块受到沿斜面向上的大小为N 2.4的推力作用，则木块由静止开始运动的加速度大小为多少？【例5】小车在水平面上向左作直线运动，车厢内用OA 、OB 两细线系住小球．球的质量kg 4=m ,OA 与竖直方向成°=37θ角,如图10-6所示．g 取2m/s 10，求：（1）小车以m/s 5的速度作匀速直线运动，求OA 、OB 两绳的张力？（2）当小车改作匀减速直线运动，并在m 5.12米距离内速度降为零的过程中，OA 、OB 两绳张力各多大？（3）如果小车做加速运动，且加速度a 逐渐增大，则OA 、OB 两绳张力如何变化？（4）小车如何运动时，可使OB 绳所受拉力为零？图10-6【例6】自动扶梯与水平面的夹角为°30，扶梯上站着一个质量为kg 50的人，随扶梯以加速度2m/s 2=a 一起向上加速运动，如图10-7所示．则此时人受到的扶梯的支持力以及摩擦力的大小和方向是怎样的？（g 取2m/s 10）图10-7多过程【例7】跳起摸高是现今学生常进行的一项活动，小明同学身高m 8.1，质量kg 65，站立举手达到m 2.2高，他用力蹬地，经s 5.0竖直离地跳起，设他蹬地的力大小恒为N 1040，则他跳起可摸到的高度为多少?（g 取2m/s 10）【例8】如图10-8所示，传送带长m 10，以m/s 2的速度匀速运行，将小物块轻轻放在A 端，s 6后到达B 端，求物块和传送带之间的摩擦因数．图10-8A B【例9】在水平地面上有质量为kg 4的物体，物体在水平拉力F 作用下由静止开始运动，s 10后拉力减为3F ，该物体的速度图象如图10-9所示，则水平拉力=F ______N ，物体与地面间的动摩擦因数=µ______．图10-9力、速度和加速度关系【例10】如图10-10所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到将弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度及合力的变化情况怎样？小球做什么运动？图10-10【例11】雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对其阻力随雨滴下落速度的增大而增大，下图的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是【例12】跳伞运动员在下落过程中（如图10-11所示），假定伞所受空气阻力的大小跟下落速度的平方成正比，即2kv f =，比例系数2s/m N 20⋅=k ，跳伞运动员与伞的总质量为kg 72，起跳高度足够高，则：（1）跳伞运动员在空中做什么运动？收尾速度是多大？（2）当速度达到m/s 4时，下落加速度是多大？（g 取2m/s 10）图10-11跳伞例题答案【例1】(1)N500(2)N 300(3)0(4)0【例2】N 900,2m/s 8【例3】B 【例4】(1)2m/s6(2)2m/s 4.4(3)2m/s 6.7(4)2m/s 1(5)2m/s 4.6【例5】(1)N 50=AT ,N 30=B T (2)N 50=A T ,N 34=B T (3)A T 不变,B T 减少(4)以2m/s 5.7=a 向左加速运动【例6】N 550=N 竖直向上，N 350=f 水平向右【例7】m65.2【例8】1.0=µ【例9】N 9，125.0=µ【例10】速度先增加后减少，加速度和合力先减少后增加【例11】C 【例12】(1)先做加速度减少的加速运动，后做匀速运动，m/s 6max =v (2)2m/s 6.51．某人站在升降机内的台秤上，他从台秤的示数看到自己体重减少20％，则此升降机的运动情况是，加速度的大小是______2m/s （g 取2m/s 10）．2．在平直轨道上运动的车厢中的光滑水平桌面上用弹簧拴着一个小球，弹簧处于自然长度，如下图所示，当旅客看到弹簧的长度变长时对火车运动状态的判断可能的是A ．火车向右方运动，速度在增加中B ．火车向右方运动，速度在减小中C ．火车向左方运动，速度在增加中D ．火车向左方运动，速度在减小中3．一架客机在垂直气流作用下失去控制，在s 10内高度下降了m 1700，但最终得到了控制，（如图所示）未酿成事故．若在竖直方向将飞机的运动看作初速为零的匀变速直线运动，则当时飞机的加速度为多大？一个质量为kg 60的人坐在坐椅上，安全带对它的拉力为多大？4．一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，弹簧床对运动员的弹力F 的大小随时间t 的变化规律通过传感器用计算机绘制出来，如图所示．重力加速度g 取2m/s10，请结合图象，求运动员在运动过程中的最大加速度是________m/s 2．5．风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力．现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室．小球孔径略大于细杆直径，如图所示．（1）当杆在水平方向上同定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的5.0倍．求小球与杆间的动摩擦因数．（2）保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为°37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s 所需时间为多少（6.037sin =°，8.037cos =°）?6．质量为kg 10的物体，原来静止在水平面上，当受到水平拉力F 后，开始沿直线作匀加速运动，设物体经过时间t 位移为s ，且s 、t 的关系为22t s =，物体所受合外力大小为______N ，第s 4末的速度是______m/s ，s 4末撤去拉力F ，则物体再经s 10停止运动，则=F ______N ，物体与平面的摩擦因数=µ______（g 取2m/s 10）．7．质量为kg 20的物体若用N 20的水平力牵引它，刚好能在水平面上匀速前进．问:若改用N 50拉力、沿与水平方向成°37的夹角向斜上方拉它，使物体由静止出发在水平而上前进m 3.2，它的速度多大？此时撤去拉力，又经过s 3，物体的速度多大（g 取2m/s 10）？8．物体在水平地面上受到水平推力的作用，在s6内力F的变化和速度v的变化如图所示，则物体的质量为kg，物体与地面的动摩擦因数为．1的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为2.0．作用在物体9．质量为kg12内的位移为________．（上的水平拉力F与时间t的关系如图所示．则物体在前s2g）=10m/s2的物体放在光滑水平面上，初速度为零．先对物体施加向东的恒力10．一质量为kgF，历时s1，随即把此力改为向西，大小不变历时s1，接着把此力改为向东，大小=N8a−图不变历时s1……如此反复，只改变力的方向，共历时s4．在这s4内，画出此过程的tv−图，并求这s4内物体经过的位移．和t11．放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态，将其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复原值，则该物体A．速度先增大，后又减小B．速度一直增大，直到某一定值后不再变化C．加速度先逐渐增大，后又减小为零D．位移一直在增大12．如图所示，物体在一外力作用下沿光滑水平面向右运动，它的正前方有一根劲度系数足够大的弹簧，当木块接触弹簧后，下列说法中正确的是（）A ．物体立即做减速运动B ．物体仍一直做加速运动C ．在一段时间内继续做加速运动，速度继续增大D ．当弹簧处于最大压缩量时，物体的加速度不为零【答案】1．匀加速下降或匀减速上升，2m/s 22．BC 3．24m/s 3，N 14404．2m/s405．（1）5.0（2）6gs 3g 26．N 40，m/s 16，N 56，16.07．m/s 3.28．kg 4，025.09．m 10010．t a −t 图、t v −图如下图，位移为m 811．BCD 12．CD。

超重和失重的公式
1、超重：G+ma。

公式推导：F（支持力）-mg=ma。

结论：向上加速向下减速：加速度方向向上，产生超重现象。

故只要加速度方向向上就是超重，与速度方向无关。

2、失重：G-ma。

公式推导：mg-F（支持力）=ma
结论：向下加速向上减速：加速度方向向下，产生失重现象。

超重的影响：
航天器在发射和返回的过程中，由于加速度的关系，出现了超重现象。

早期的火箭发射时所产生7G~8G的超重，新式的火箭已降低到不超过5G。

由于推进技术的发展，航天飞机发射时可控制在3G水平、无论发射段还是返回段，在载人航天飞行中航天员基本都受到+Gx超重作用、重力的作用方向、数值大小、持续时间、变化速率及重复作用时间以及航天员的身体状况是决定能否耐受的主要因素。

在纵向超重(+GZ)作用下，由于静水压效应，引起全身血液分布改变，血液在下肢等人体低下部位潴留，使回心血量减少．造成头部供血障碍、轻则引起视觉改变、重则导致意识丧失。