高中物理学习过程中超重、失重的判断技巧

邵天洋

很多学生在对超重和失重方面的知识进行学习时，往往会受自身生活经验的影响，导致对超重和失重方面的认识比较模糊，从而影响判断的正确性.事实上，在对超重及失重进行判断时，需要先对二者的概念加以明确，然后再研究它的本质，并与实际题目相结合，才能对问题有深入的理解.

一、浅析超重和失重

例如，在超重的情况下，电梯向上加速运动，电梯会给其中的乘客一定的支撑力，从力学的角度可以将这个支撑力视为F-mg=ma.而在电梯的运动速度为匀速时，由于电梯的受力较为均衡，所以对电梯内部乘客的支撑力F与乘客本身所受的重力相等.较之向上加速运动，乘客的实际受重要比失重少ma.

失重时，就是电梯加速向下运动，从力学角度进行分析可以获得ma=mg-F.而电梯处于匀速运动状态时，其内部乘客所受的重力等于电梯的支撑力F=mg.

通过对这两种情况下的乘客受力状况的分析，可以发现乘客所受重力的实际情况要比失重多ma，其中电梯加速度为a.当物体对其悬挂物的作用拉力或对其支持物的作用压力等于0时，那么该物体会呈现完全失重状态.而受到失重的影响，天平、沙漏以及体重计等重力学工具会失去效用.

二、判断超重和失重的具体技巧

受到知识以及经验积累等方面因素的影响，很多学生因为对问题的理解不够透彻，在对超重及失重的现象进行判断时，会产生错误的观念.以下是学生学习过程中比较常见的几种错误观念：

1.当物体呈现超重或失重情况时，感觉物体所承受的重力会发生一定的改变，甚至是消失.但其实物体所受的重力始终存在，且重力大小也没有发生改变.

2.很多学生认为，物体沿某个方向进行加速度运动都会导致超重或失重问题的产生，但实际上物体的超重及失重状态只会在所受重力运动速度变化时才会产生.若将地球作为坐标系，则在水平方向上对物体进行加、减速运动并不会产生超重或失重的问题.

3.失重与物体重力相同.从根本上来讲，失重主要是指物体对悬挂物产生的拉力，或者是支持物的压力情况.物体在保持匀速运动或静止的状态时，失重才会与重力的大小相等.

4.很多学生习惯单纯依靠物体的加速度方向的判断方法对物体的超重及失重状态加以判断.这是出现最频繁的错误之一.

下面通过例子来说明为什么上述判断方法是错误的.

例 在弹簧秤上悬挂质量为10g的物体，同时受到15N的空气阻力.当物体以1m/s2的速度向上匀减速运动时，弹簧秤会受到多少拉力？

点评：F>mg，这符合超重现象.但是，使用加速度对其超重及失重状态进行判断时，所得到的物体状态为失重状态.因此，当物体进行加速上升或下降，且存在运动阻力时，仍然可以使用加速度方向的判断方法对超重及失重状态进行正确的判断.但当物体处于减速上升或下降时，加速度方向的判断方法将会失去效用，出现错误判断.在对此类问题进行计算时，物体的狀态应该使用物体悬挂物拉力或作用于支持物的压力进行判断.

三、判断技巧的总结

通过物体受力的状态进行判断：当物体所受拉力或向上支持力大于所受重力时，则物体为超重状态；如果所受拉力或向上支持力小于所受重力时，物体为失重状态；如果作用于物体的支持力或拉力等于0时，物体呈现完全失重的状态.

通过物体的速度变化方向进行判断：当物体减速向下或加速向上进行运动时，则会呈现超重的状态；如果物体减速向上或加速向下进行运动时，则会呈现失重的状态.

在平时对物体运动中超重及失重的规律进行分析时，除了可以判断单个物体运动的方向，还可以判断多个方向的加速运动物体，特别是由多个物体组成的物体系.可以将其加速上升或下降问题等效转化为重心质量相等的超重、失重状态，简单地说，就是对其接触面压力与系统重力进行判断.

当物体处于超重或者失重状态时，其重力不会发生改变，发生改变的只是物体所承受的支持力或所受压力.当在物体重力方向上存在加速度时，会出现超重或失重的状态，物体竖直方向施加的加速度与其本身重力决定了物体的重力状态.