“超重”的认识与应用

王翠萍

超重问题在高考中时常出现，但它的出现不会很直接的给出是超重，要考生在对题目进行分析时才能知道在某一阶段该物体是否处于超重，判断完后才能对题目进行进一步的解答.在涉及到牛顿运动定律时我们常能遇见这类问题，我们一起来探讨对“超重”的认识及其应用.

一、对超重的理解

超重一一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.

例如，电梯上升的过程，在从静止突然上升的一霎那，人由于有惯性，有静止在地面的趋势，电梯突然加速上升，人对电梯的压力就会加大，这就是超重.

类型一、已知运动情况，判断超重和失重情况

例1 下列关于超重、失重现象的描述中，正确的是

（）

A.人随升降机以加速度a加速下降时，人处于超重状态

B.列车在水平直轨道上加速行驶，车上的人处于超重状态

C.在国际空间站内的宇航员处于完全失重状态，因为这时候宇航员不受重力了

D.电梯正在减速下降，人在电梯中处于超重状态

解析本题需要从加速度的角度理解超重和失重：超重时物体具有竖直向上的加速度或竖直向上的加速度分量，失重时物体具有竖直向下的加速度或竖直向下的加速度分量.可见，判断超重和失重状态最关键的是判断加速度的方向.

A：加速度向下，处于失重状态.B：加速度在水平方向，竖直方向加速度为零，既不超重也不失重.C：物体处于超重或失重状态时，只是物体的视重发生改变，物体的重力没有发生变化.D：加速度向上，处于超重状态.本题正确答案为D.

二、超重不是指物体增加了重力

超重不是指物体增加了重力，因为重力大小由物体质量和重力加速度的乘积决定，与物体做什么运动无关.

类型二、已知超重和失重情况，判断运动情况

例2升降机地板上放一个台秤，秤盘上放一质量为m的物体，当秤的读数为1.2mg时，升降机可能做的运动是（）

A.加速下降

B.匀速上升

C.减速上升

D.减速下降

解析本题需要从力的角度理解超重和失重：超重时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，失重时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.

秤的读数比物体的重力大，说明超重，升降机加速度的方向向上.因为发生超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向，所以速度方向有两种可能.若速度向上，则电梯加速上升；若速度向下，则电梯减速下降.本题正确答案为D.

此题告诉我们超重只能说秤的读数（视重）变大了，而物体的重力并没有变.

三、超重产生的条件

超重产生的条件：物体只要具有向上的加速度（运动方向可以向上也可以向下），就处于超重状态.

类型三、对超重分析计算能力的考查

考查方式主要是以计算题的方式出现，它要求考生能够准确快速的判断出在整个过程中物体是处于一种什么样的运动状态，是超重还是失重，或者是平衡状态，在判断正确的情况下再利用牛顿运动定律进行简单的计算.

以加速度方向为正，超重时牛顿第二定律表达式是

F-mg=ma

即F=mg+ma

例3质量为60kg的人站在升降机中的台秤上，升降机以2m/s的速度竖直下降，此人突然发现台秤的读数变为630N，并持续2s，求升降机在这2s内下降了多少米？（g取10m/S?）

解析 人处于超重状态，升降机的加速度方向向上，它正减速下降，取运动方向为正方向，由牛顿第二定律得

mg-FN=ma

求得物体下降的加速度为

a=-0.5m/S?.

2s末升降机的速度为

v=vo+at=2m/s+（-0.5）×2m/s=1m/s.

升降机在2s末正继续下降，它在开始减速下降的2s内，下降的高度为

四、系统的超重问题

当物体有斜向上的加速度时，是否产生超重现象呢？

例4 如图所示，斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面下滑时有（）

A.匀速下滑时，M对地面压力等于（M+m）g

B.加速下滑时，M对地面压力小于（M+m）g

C.减速下滑时，M对地面压力大于（M+m）g

D.M对地面压力始终等于（M+m）g

解析 对m和M组成的系统，当m匀速下滑时，系统竖直方向没有加速度分量，所以不失重也不超重，对地面压力等于系统的重力.当m加速下滑时，由于m在竖直方向上有向下的加速度分量.处于失重状态，对地面压力小于系统重力，当m减速下滑时，由于m在竖直方向上具有向上的加速度分量，处于超重状态，对地面的压力大于系统的重力.所以该题的正确答案是A、B、C.

当物体在竖直方向上有加速度的时候，由牛顿第二定律可知，物体对水平支持物的压力或对悬绳的拉力，将大于物体的重力，这就是超重现象.当物体有向上的加重度（或有向上的加速度分量）时，物体就处于超重状态.利用超重的规律，去定性分析判断有关的题目，在很多情况下比直接应用牛顿第二定律分析要简单很多.