“失重”的知识点剖析

丁伟辉

“失重”是牛顿第二定律在竖直方向上变速运动的应用.同时也是高中物理中的重要内容，对失重的知识点进行了解，对其中的难点进行通透的分析，能够帮助同学们在未来的物理学习中打好更深的基础.同时，在实际的生活中，如果我们能够用失重的观点来处理问题，那么也会起到事半功倍的效果.

一、失重现象理论归纳

1.失重的定义

物体对支撑物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象，叫做失重，当物体对支撑物的压力（或对悬绳的拉力）等于零时叫完全失重.

2.失重的产生条件

物体具有竖直向下的加速度，这种加速度的产生与物体速度的方向和大小无关.完全失重时物体加速度向下且为g，物体处于完全失重状态有一个重要的特征：物体内部的各部分之间、各质点之间没有相互的作用力，没有拉、剪切等任何应力.

3.失重的产生原因

当物体具有竖直向下的加速度（或竖直向下的加速度分量）的时候，支撑物对物体的支持力（或悬绳对物体的拉力）为F，由牛顿第二定律可以得出，mg-F=ma，所以，F=mg-ma

4.失重与运动状态的关系

当物体具有竖直向下的加速度的时候，物体处于失重状态，如竖直向下加速运动或竖直向上减速运动.当物体具有竖直向下的加速度分量时，物体也处于失重状态，如斜向下加速运动或斜向上减速运动.

5.其他归纳

（1）完全失重的状态不仅仅只限于自由落体运动，只要物体具有竖直向下且等于g的加速度时，物体就是处于完全失重的状态，如果在此过程中，不计空气的阻力作用，各种抛体或环绕地球做匀速网周运动的卫星等物体都是处于完全失重状态的.

（2）物体处于失重或完全失重状态的时候，物体的重力并没有减小，改变的仅仅是物体对支持面的压力或对竖直悬绳的拉力，也就是说，物体处于失重或完全失重的时候，物体的视重（视重就是用弹簧秤竖直悬挂物体或物体水平置于测力计上，当弹簧秤或测力计与物体相对静止时的示数）有了一定程度上的变化，小于实际重力或视重为零.

（3）在物体完全失重的状态下，由于重力产生的一切现象都消失，例如物体对水平支持面没有压力，对竖直悬线没有拉力，不能用天平测量物体的质量，液体也不会产生压强，浸没在液体中的物体不会受到浮力的影响等.

二、例题分析

例1 如图1所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，小铁球处于静止状态.在电梯运行时，乘客发现小铁球与电梯地板间的距离增大，这一现象表明

（）

A.电梯一定是在下降

B.电梯一定是在上升

C.电梯的加速度方向一定是向上

D.乘客一定处在失重状态

解析 由题意知，小铁球在电梯中处于静止时受到竖直向下的重力和向上的拉力，且拉力与重力大小相等；在电梯运行时，小铁球与电梯地板的距离增大了，说明弹簧的伸长量减小了，即拉力减小了，电梯的加速度向下，乘客一定处于失重状态，电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，可知选项D正确.

例2 如图2所示，装水的容器放在一架台秤上，台秤上固定一支架，用细线系住一个实心铁球并悬挂在支架上，实心铁球没入水中并处于静止状态.当把细线剪断后，铁球在下沉的过程中，台秤的示数和剪断细线前相比如何

（）

A.不变

B.变大

C.变小

D.无法确定

解析 在剪断细线后，实心铁球会加速下沉，具有向下的加速度，处于失重状态，虽同时有同体积的水加速上升，但因为铁球的密度要高于水，所以铁球会比同体积的水重，也就是失去的重量大于超出的重量，整体处于失重状态，所以此时台秤的示数会小于剪断细线前的示数，可知选项C正确.

例3 如图3所示，原来做匀速运动的升降机内有一被伸长的弹簧拉住的物体A，现发现物体A突然被弹簧向右方拉动，由此可以判断，此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 当升降机进行匀速运动的时候，地板给物体的向左的静摩擦力与弹簧向右的弹力平衡，并且该静摩擦力可能小于或等于最大静摩擦力.当升降机有向下的加速度时，物体会处于失重状态，此时，物体对地板的压力减小，也就是物体和地板的最大静摩擦力减小了，这时，最大静摩擦力会小于升降机匀速运动时的静摩擦力，但是弹簧的弹力却没有变，物体就会向右运动.因此，只有在两种情况下A才可能被拉向右方，那就是当升降机处于减速上升或加速下降的时候，可知选项BC正确.