邵天洋

很多學生在對超重和失重方面的知識進行學習時，往往會受自身生活經(jīng)驗的影響，導致對超重和失重方面的認識比較模糊，從而影響判斷的正確性.事實上，在對超重及失重進行判斷時，需要先對二者的概念加以明確，然后再研究它的本質(zhì)，并與實際題目相結(jié)合，才能對問題有深入的理解.

一、淺析超重和失重

例如，在超重的情況下，電梯向上加速運動，電梯會給其中的乘客一定的支撐力，從力學的角度可以將這個支撐力視為F-mg=ma.而在電梯的運動速度為勻速時，由于電梯的受力較為均衡，所以對電梯內(nèi)部乘客的支撐力F與乘客本身所受的重力相等.較之向上加速運動，乘客的實際受重要比失重少ma.

失重時，就是電梯加速向下運動，從力學角度進行分析可以獲得ma=mg-F.而電梯處于勻速運動狀態(tài)時，其內(nèi)部乘客所受的重力等于電梯的支撐力F=mg.

通過對這兩種情況下的乘客受力狀況的分析，可以發(fā)現(xiàn)乘客所受重力的實際情況要比失重多ma，其中電梯加速度為a.當物體對其懸掛物的作用拉力或?qū)ζ渲С治锏淖饔脡毫Φ扔?時，那么該物體會呈現(xiàn)完全失重狀態(tài).而受到失重的影響，天平、沙漏以及體重計等重力學工具會失去效用.

二、判斷超重和失重的具體技巧

受到知識以及經(jīng)驗積累等方面因素的影響，很多學生因為對問題的理解不夠透徹，在對超重及失重的現(xiàn)象進行判斷時，會產(chǎn)生錯誤的觀念.以下是學生學習過程中比較常見的幾種錯誤觀念：

1.當物體呈現(xiàn)超重或失重情況時，感覺物體所承受的重力會發(fā)生一定的改變，甚至是消失.但其實物體所受的重力始終存在，且重力大小也沒有發(fā)生改變.

2.很多學生認為，物體沿某個方向進行加速度運動都會導致超重或失重問題的產(chǎn)生，但實際上物體的超重及失重狀態(tài)只會在所受重力運動速度變化時才會產(chǎn)生.若將地球作為坐標系，則在水平方向上對物體進行加、減速運動并不會產(chǎn)生超重或失重的問題.

3.失重與物體重力相同.從根本上來講，失重主要是指物體對懸掛物產(chǎn)生的拉力，或者是支持物的壓力情況.物體在保持勻速運動或靜止的狀態(tài)時，失重才會與重力的大小相等.

4.很多學生習慣單純依靠物體的加速度方向的判斷方法對物體的超重及失重狀態(tài)加以判斷.這是出現(xiàn)最頻繁的錯誤之一.

下面通過例子來說明為什么上述判斷方法是錯誤的.

例 在彈簧秤上懸掛質(zhì)量為10g的物體，同時受到15N的空氣阻力.當物體以1m/s2的速度向上勻減速運動時，彈簧秤會受到多少拉力？

點評：F>mg，這符合超重現(xiàn)象.但是，使用加速度對其超重及失重狀態(tài)進行判斷時，所得到的物體狀態(tài)為失重狀態(tài).因此，當物體進行加速上升或下降，且存在運動阻力時，仍然可以使用加速度方向的判斷方法對超重及失重狀態(tài)進行正確的判斷.但當物體處于減速上升或下降時，加速度方向的判斷方法將會失去效用，出現(xiàn)錯誤判斷.在對此類問題進行計算時，物體的狀態(tài)應(yīng)該使用物體懸掛物拉力或作用于支持物的壓力進行判斷.

三、判斷技巧的總結(jié)

通過物體受力的狀態(tài)進行判斷：當物體所受拉力或向上支持力大于所受重力時，則物體為超重狀態(tài)；如果所受拉力或向上支持力小于所受重力時，物體為失重狀態(tài)；如果作用于物體的支持力或拉力等于0時，物體呈現(xiàn)完全失重的狀態(tài).

通過物體的速度變化方向進行判斷：當物體減速向下或加速向上進行運動時，則會呈現(xiàn)超重的狀態(tài)；如果物體減速向上或加速向下進行運動時，則會呈現(xiàn)失重的狀態(tài).

在平時對物體運動中超重及失重的規(guī)律進行分析時，除了可以判斷單個物體運動的方向，還可以判斷多個方向的加速運動物體，特別是由多個物體組成的物體系.可以將其加速上升或下降問題等效轉(zhuǎn)化為重心質(zhì)量相等的超重、失重狀態(tài)，簡單地說，就是對其接觸面壓力與系統(tǒng)重力進行判斷.

當物體處于超重或者失重狀態(tài)時，其重力不會發(fā)生改變，發(fā)生改變的只是物體所承受的支持力或所受壓力.當在物體重力方向上存在加速度時，會出現(xiàn)超重或失重的狀態(tài)，物體豎直方向施加的加速度與其本身重力決定了物體的重力狀態(tài).