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超重和失重问题及其拓展
超重和失重现象是很重要的物理现象，在实际应用中如果能灵活地运用此现象处理问题，将会受益匪浅。
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。
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。
二、能够发生超重或失重现象的条件
1. 发生超重现象的条件：当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，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：当物体做向下加速运动或向上做减速运动时，物体均处于失重状态，即不管物体如何运动，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。
例1. 在太空站的完全失重环境中，下列仪器能继续使用的是（ ）
A. 水银温度计 B. 体重计
C. 打点计时器 D. 天平
E. 连通器 F. 水银压力计
G. 密度计 H. 弹簧秤
解析：在太空站中的物体处于完全失重状态，与重力有关的物理现象全部消失，故答案为A、C、H。
三、物体的视重与实重
1. 定义：实重即物体的实际重力，在地面附近物体的实重与质量的关系为；视重即表面上看起来物体有多重，它的大小为物体对支持物的实际压力或者对悬挂物实际的拉力的大小。
2. 实重与视重的关系
设物体的质量为m，物体向上或者向下的加速度为a，当地的重力加速度为g，则
（1）超重时：
由牛顿第二定律得：
则
视重等于实质加上ma，视重比实重超出了ma。
（2）失重时：
由牛顿第二定律得：
则
视重等于实重减去ma，视重比实重“失去”了ma。
例2. 某人在一以的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起质量为的物体，则该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物？（）
解析：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，举力

所以在地面上，故此人在地面上最多能举起60kg的物体。
拓展：若电梯以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？（）
解析：若加速上升，则物体处于超重状态，故

所以
注意：解决此类问题要注意研究对象往往发生变化。
（3）拓展：发生超重或者失重时，物体的实重并没有发生变化，变化的只是物体的视重，即看起来好象物体的重力变了，但实际上物体的重力并没有发生变化。
例3. 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，其重力增加了
B. 物体处于完全失重状态时，其重力为零
C. 物体处于超重或者失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
D. 物体处于超重或者失重状态时，其质量和受到的重力都没有发生变化
解析：不管是超重还是失重，发生变化的是视重，而物体的实际重力并没有变化；衡量物体惯性大小的因素为物体的质量，超重和失重时物体的质量均无变化，所以惯性也未变化。因此正确答案为D。
例4. 一个人蹲在台秤上，试分析：在人突然站起的过程中，台秤的示数如何变化？
解析：在台秤上的人突然站起的全过程中，人的质心运动的图象如图1所示。

图1
在时间内：质心处于静止状态，台秤的示数等于人的体重，。
在时间内：质心做加速度逐渐减小的加速运动，人处于超重状态，台秤的示数大于人的体重，。
在时刻：质心处于平衡状态，台秤的示数等于人的体重，。
在时间内：质心做加速度逐渐增大的减速运动，人处于失重状态，台秤的示数小于人的体重，。
在时间内：质心处于静止状态，台秤的示数又等于人的体重，。
所以，在人突然站起的全过程中，台秤的示数是先偏大，后偏小，指针来回摆动一次后又停在原位置。
拓展：若人突然蹲下，台秤的示数又如何变化？
答案：先变小，后变大，指针来回摆动一次后等于人的体重。
3. 拓展：当物体的加速度不在竖直方向上时，而具有向上的分量或者具有向下的分量，则物体的视重与实重的关系为：
（1）超重时：，视重等于实重加上，视重比实重超出了。
（2）失重时：，视重等于实重减去，视重比实重“失去”了。
例5. 如图2所示，倾斜索道与水平线的夹角θ＝37°，当载人车厢沿索道向上的加速度为，人的质量为50kg，且相对车厢静止。求：人对车厢的压力为多大？

图2
解析：由于车厢和人有沿索道向上的加速度，此加速度具有竖直向上的加速度分量，所以人处于超重状态。
故
例6. 如图3所示，是电梯上升的速度��时间图象，若电梯质量为100kg，则承受电梯的钢绳所受的拉力在内为____________，在2～6s内为____________，在6～9s内为____________。（）

图3
解析：由图3可知，在0～2s内电梯处于超重状态，加速度为，所以拉力为：

在2～6s内电梯做匀速运动，处于平衡状态，故

在6～9s内电梯处于失重状态，加速度大小为，所以拉力为：

总之，若能够熟练的掌握好超重和失重的定义，理解发生超重和失重的条件，把握好发生超重和失重时视重与实重之间的关系，加之与牛顿第二定律的灵活应用，则这部分问题就迎刃而解了。

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