超重与失重

【知识点名称】超重与失重（人教K）7用牛顿定律解决问题（二）【课标内容对照（沪科J课程标准的要求（沪科J）*通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过 实验认识超重和失重现象。【三维目标】（鲁科J）l.通过实验认识超重和失重现象，知道产生超重和失重现象产生的条件。（鲁科J）2.知道超重和失重分别是指物体对支持面的压力或对悬绳的拉力大于和小于物体所受重力的情况。【教学建议】（鲁科J）1.本节课文先通过一个小实验，让学生观察超重现象的特征。然后对研究对象进行受力分析和运动情况分析，再运用牛顿定 律找出超重现象的规律。接着，课文以类比的方式，运用牛顿定律研究了升降机中的人的失重现象，并导出其规律。（鲁科J）2.教学中要注意结合课文和例题，帮助学生进一步掌握动力学研究问题的一般思路。包括明确研究对象，进行受力分析，运 动情况分析，运用动力学有关规律列式讨论或计算等。（鲁科J）3.通过对有关现象和实验的分析，应让学生明确认识到，物体处于超重和失重状态时，地球作用于物体的重力始终存在，大 小也没有发生变化，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来好像物重有所增大或减小。（鲁科J）4.本节中的两个“信息窗”栏目可以开阔学生的眼界，有条件的话还可以再多介绍一些与超重、失重有关的情况，或结合本 节作业的第4、5、6题，组织学生阅读课外书籍、查找有关资料和观看科技影视片等活动。【知识点讲解】（人教J）教科书中牛顿运动定律的应用分为两个部分，第一，应用牛顿运动定律解决的一般问题，即从物体的受力情况确定物体的 运动情况，或从物体的运动情况确定物体的受力情况。第二，对两种实际问题进行分析，即，共点力作用下物体的平衡和人们常见的超重、 失重问题。超重现象要知道一个物体所受的重力有多大，最简单的办法是把它挂在弹簧测力计上。那么，是否不论物体处于什么样的运动状态，用这种办法都能有效地测出物体所受重力的大小呢?下面我们做一个小实验。（鲁科K）我们以重物为研究对象来分析它的受力和运动情况（图629）。（鲁科K）重物受到重力G和测力计拉力T两个力的作用。重物以加速度。竖直向上加速运动，说明加速度。的方向竖直向上。因此,T 与G的合力方向也应竖直向上：若取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得T-G=ma所以T=ma+GG根据牛顿第三定律，测力计的读数（也就是重物对测力计弹簧的拉力大小）等于测力计对重物的拉力T。可见，当重物竖直向上加 速运动时。测力计读数要大于重物所受的重力。物理学中把这种情况称为超重（o verweight）现象。由上面的实验和例题可以看出，不论物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向竖直向上，就必然产生超重现象。失重现象（鲁科K）我们以乘坐升降机的人为研究对象，人受到重力G和坐椅的支持力N两个力的作用。竖直向下加速运动时，加速度的方向竖 直向下（图633），取竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律，可得G-N=ma所以N=G-ma=m(g-a)GB6-33受力分Iff示根据牛顿第三定律，人对坐椅的压力大小就等于从可见，当物体竖直向下加速运动时，人对坐椅的压力小于物体所受的 重力。物理学中把这种情况称为失重（weightlessness）现象。当人们乘电梯加速下降时，就是处于失重状态。产生失重现象 的条件是，物体加速度的方向必定是向下的。（鲁科K）如果竖直向下匀加速运动的加速度正好等于重力加速度g,将出现人对坐椅的压力N=0的情况，这就叫做完全 失重。当物体做自由落体运动时，就是处于完全失重状态。需要指出的是，不论是超重还是失重，物体本身所受的重力大小并没有改变。人对坐椅的压力为零，并不表示人所受的重力就为零了。（鲁科K）物体将飘在空中；液滴呈绝对球形；宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；走路务必小心，稍有不慎，将“上不着天，下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“飘浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔（图634）失重和微重力环境是航天器上最为宝贵的独特环境。在失重和微重力环境中，气体和液体中的对流现象消失，浮力消失，流体的静压力消失，液体仅由表面张力约束等等。利用这些条件，可以进行地面上难以进行的科学实验，生产地面上难以生产的特殊材料和药品 等。（人教K）超重和失重站在磅秤中测 什么?教学中还时物体对支持我们研究下面例题中描述的情境。 注：值得注意的是，在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力并没有变化。（人教J）超重和失重在讲超重和失重现象时，可以让学生充分实践，例如：学生可以在高层住宅楼的电梯中， 量一下自己体重的变化，观察何时秤的示数比自己的体重大，何时比自己的体重小，分析为 可以有多种方法来演示超重或失重现象。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象称为失重 （weightlessness）现象。如果物体正好以大小等于g的加速度竖直下落，那么m（g+a）=O，这 物、悬挂物完全没有作用力，好像完全没有了重力作用，这种状态是完全失重状态。（沪科K）什么是超重和失重（沪科K）如图5-23所示，用手掌托着一叠较重的书，先让手缓缓上下移动，体会一下书对于掌的压力，跟静止时是否相同?然后手 突然竖直上升或竖直下降，再体会一下，手掌受到的压力跟静止时有什么不同?（沪科K）根据牛顿第三定律，钩码对漫，力计的拉力大小（或书对手掌的压力大小）也等于T,它同样大于或小于重力。（沪科K）物体有竖直向上的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体重力的现象，叫做超重。（沪科K）物体有竖直向下的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体重力的现象，叫做失重。（沪科K）多学一点等效重力加速度（沪科K）如果你站在电梯内的一台磅秤上，当电梯沿竖直方向加速上升或加速下降时，你将看到，磅秤的示教会变大或者变小（田 5- 26）。对于这种现象，我们可用上面的“超重”或“失重”来解释，但也可以采用重力加速度发生了变化来解释：电梯加速上升时，可认为重力加速度由g变为g =g+a,这时秤面示教变大，变为T=mgz =m（g+a）；电梯加速下降时，可认为重力加速度由g变为g =g-a，这时秤面示数变小.变为T=mgz =m（g-a）。由此，当物体在竖直方向上有加速度时，也可以看成是重力加速度发生了变化，从g变成了 g，这个物体就好像处 在一个重力加速度为g的环境里。因此，人们把这个g称为等效重力加速度。引入等效重力加速度，井把跟这个物体一起做加速运动（相对于地面）的系统作为参考系，那么，原来地面参考系中的 一个竖直方向的加速运动问题，就可以转换成这个加速系统内的一个平衡问题。在许多时候，这样做会显得很方便。【生活应用】【课本习题】（鲁科K）l.当极速升降机载着人匀减速上升时，人是处于超重状态还是失重状态？（鲁科J）谈谈你的看法，列式算算人对座椅的压力，并与其他同学讨论交流。（鲁科J）解答：处于失重状态。因为升降机匀减速上升时，加速度方向向下，人对座椅的压力小于人的重力，所以失重。列式讨论时 要注意人的质量一般为50 100 kg。（鲁科K）2.物体对水平面的压力是否总等于物体所受的重力?在什么条件下，压力等于重力？（鲁科J）解答：不一定。例如，当物体处于超重或者失重的状态下，物体对水平面的压力就不等于物体所受的重力。当物体在竖直方 向只受到重力和水平面的支持力这两个力的作用，且在竖直方向没有加速度时，压力才等于重力。（鲁科K）3.关于超重与失重的下列说法正确的是（A）物体处于超重状态时，其所受的重力增加了（B）物体处于失重状态时，其所受的重力减小了（C）物体处于完全失重状态时，其所受的重力为零（D）不论物体处于超重或失重状态，其所受的重力均没有变化解答：D（鲁科K）4 质量为50 kg的人站在升降机里的测力计上，当升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升时，测力计称出该人的体重是多少？解答：由题意知，此时人处于超重状态，由牛顿第二定律可知NG=ma，所以测力计对人的支持力N=G+ma=590 N。（鲁科J）由于测力计对人的支持力和人对测力计的压力是一对作用力与反作用力，故此时测力计称出的人的体重为590 N。（鲁科K）5 在一个开口塑料瓶的下部侧壁用图钉打几个小孔，在瓶内灌水之后，发现不断有水从小孔中流出。将瓶子抛向空中，观察 其在下落过程中，小孔中有没有水流出?请说明产生这一现象的原因。解答：在其下落过程中小孔中没有水流出。因为塑料瓶在下落过程中做自由落体运动，加速度方向向下，大小等于g，所以塑料瓶处于完 全失重状态。瓶中的水对瓶没有压力，所以不会有水流出。（鲁科J）6.用一根细绳将一重物吊在电梯的天花板上，在下列四种情况中，绳的拉力最大的是（A）电梯匀速上升（B）电梯匀速下降（C）电梯加速上升（D）电梯加速下降（鲁科J）解答：选C。电梯加速上升时，重物处于超重状态，此时绳子的拉力大于重力，是四个选项中拉力最大的。A、B选项中的拉 力等于物体的重力，D选项中的拉力小于物体的重力。（鲁科K）7.查阅资料了解在人造卫星上进行微重力条件下的实验，尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方 案。解答：略。（鲁科K）8.举办一次航天讲座，通过听讲座、看录像等活动了解宇航员的生活。解答：略。（人教K）问题匀练习3. （人教K）在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶，小孔中有水喷出。放手让瓶自由下落，观察喷水的变化。解释这 个现象。答：当饮料瓶自由下落时，小孔没有水喷出。因为，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水包括水孔处的水）的压强都是大气压 强，故水不能从瓶中流出。4. （人教K）航天员进行超重训练的加速度一般在5g（g为自由落体加速度）情况下持续2s3s，我国航天员已能做到在8g情况下持 续40s。现假设训练装置的加速度为6g,如果在该装置中有一条绳子系着1kg的物体。（1）当装置的加速度竖直向上时，绳子受到的拉力有多大？（2）当装置的加速度竖直向下时，绳子受到的拉力有多大？解：（1）如图4-16甲所示，由牛顿第二定律：F- mg= maF= ma+ mg=7 mg=70 N乙图 4-16绳子受到的拉力大约为70 N。（2）如图4-16乙所示，由牛顿第二定律：F+mg二 maF= ma-mg=5mg=50 N绳子受到的拉力大约为50 No由升降机送上几十米的5. （人教K）一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76m,当落到离地面28m 的位置时开始制动，座舱均匀减速。若座舱中某人手托着重50N的铅球，当座舱落到离地面50m的位置时，手的感觉如何?当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住铅球?图4.7-5求绳的拉 力和墙的支持力图 4.7-65当坐舱离地面50 m的位置时，升降机在做自由落体运动（图4-17）, 有受到压力的感觉。坐舱做匀减速运动时的加速度为：人和人手中的铅球均完全失重，所以，球对手无作用力，人没v22乂9 8乂48a =m/s2=16.8 m/s2=1.7g 方向竖直向上2 x 2x28所以，人手对铅球的作用力为F:F- mg= ma甲a=6&76 mF= ma+mg=2.7 mg=135 N（沪科K）家庭作业与活动1 （沪科K）航天员乘航天飞机在离开地面和进入轨道运行的过程中， 受到的重力有没有增加或减少?你觉得应该怎样理解超重和失重现象？重力没有增加和减少。超重和失重是由于物体在竖直方向做加速运动时，对支持力的压力或对悬线的拉力（即视重）发生变化。出现超重和失重理象时，航天员28 m图 4-17自由落体 匀减速2 （沪科K）如图5-29所示，用测力计悬挂一个钩码，当测力计减速向上或减速向下运动时，测力计的示數会发生怎样的变化? 减速向上时，测力计示数变小。减速向下时，测力计示数变大。因为减速向上时，加速度方向向下，由牛顿第二定律mg-N=maN=m（g-a）mg（超重）3 （沪科K）取一个旧的饮料瓶，在靠近底部处开一个小孔，先用手按住小孔，往瓶内注水，然后放开手指后，可看到水从小孔射出（图5-30）。如果放开手指后，让瓶子自由下落或者把瓶子抛出那么瓶子在空中运动的过程中，水会从小孔喷出来吗?先做实验，再解释它的 原因。瓶子在空中运动过程中，瓶和瓶中的水具有同样的加速度g,水原来因液重产生的压强消失，所以水不会从小孔喷出。4 （沪科K）放在电梯地板上的一个木箱，被一根处于伸长状态的弹簧拉着而处于静止状态（图5-31）。后发现本箱突然被弹簧拉动， 据此可判断出电梯的运动情况是A.匀速上升加速上升C.减速上升 D.减速下降C提示：弹簧原来处于伸长状态，由于木箱静止，因此它在水平方向上除受到弹力外，一定还受到摩擦 力作用，且弹力等于摩擦力。后来发现木箱被拉动，表示木箱受到的摩擦力减小，可见，木箱与地面间的压力必变小。相当于木箱“变轻”了，这一定由于电梯有 了向下的加速度造成的，因此电梯可能处于减速上升或加速下降的状态之中。5 （沪科K）图5-32是蜡烛在地面燃烧和在太空微重力环境下燃烧的景象，你感到奇妙吗?我国“神舟” 6号飞船不久也将升空，假 设你获得了一个在此飞船上进行实验的机会，请你设计一个在太空微重力环境下的实验（要求说明你的实验目的、仪器装置、理论意义或 S-32力KNI下io枉力社会价值等）。【基础例题】（鲁科K）例题一个质量为70kg的人乘电梯下楼。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度匀减速下降图6-30（a），求 这时他对电梯地板的压力。（取g=10m/s2）解 人在重力mg和支持力F的合力作用下，以3m/s2的加速度竖直向下做匀减速直线运动图6-30（b）。此时加速度方向向上，仍取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得F-mg=mg所以F=m(a+g)=70 x(3+10)N=910N根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小也等于910N，方向竖直向下。8B431宰Ift员的平摘姿势由上面的实验和例题可以看出，不论物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向竖直向上，就必然产生超重现 象。(人教K)例题如图4. 7-3，人的质量为m,当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力F是多大？分析人受到两个力：重力G和电梯地板的支持力F。由于地板对人的支持力F与人对地板的压力F是一对作用力和 反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出F就可知道F。电梯静止时，地板的支持力F与人所受的重力G相等，都等于mg；当电梯加速运动时，这两个力不再相等吗？我们根据牛顿运动定律列出方程，找出几个力之间以及它们与加速度之间的关系，这个问题就能解决了。解 取向上的方向为正方向，根据牛顿第二定律写出关于支持力F、重力G、质量m加速度a的方程FG=ma由此可得 F=G+ma=m(g+a)人对地板的压力F与地板支持力F的大小相等，即F =m(g+a)由于们(g+a)mg，所以当电梯加速上升时，人对电梯地板的压力比人受到的重力大。物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象，称为超重(overweight)现象。反之，电梯加速下降(或减速上升)时，加速度向下，与坐标轴的正方向相反，a是负值，所以m(g+a)mg力口速向下时 T-mg=m（-a）T=mg-mamg即测力计的拉力（或手对书的支持力）大于或小于物体的重力。（沪科K）根据牛顿第三定律，钩码对漫，力计的拉力大小（或书对手掌的压力大小）也等于T,它同样大于或小于重力。（沪科K）物体有竖直向上的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体重力的现象，叫做超重。（沪科K）物体有竖直向下的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体重力的现象，叫做失重。 （沪科K）实验探究资料1 （沪科K）超重和失重的简单演示（1）（沪科K）失重现象演示如图t-5-4所示，取一个玻璃量筒，筒内盛满水，筒外用橡筋圈拴一个铁丝做成的支架，用一根细丝线拴一个“重物”没人筒内水中, 细丝线另一端挂在支架上，然后将上述装置放在天平或托盘秤上，用砝码将天平调节平衡或认准托盘秤示数。用火柴点火将支架上悬线烧断时，可看到重物以较小的加速度竖直下落，这时可以观察到由于重物加速下落产生失重现象而使天平失 去平衡，量筒一边向上翘起，或看到托盘示数有所减小，直到重物沉人杯底静止为止。“重物”的制作如下：为了获得较好的演示效果，让学生在较长时间内观察失重现象，重物在水中竖直下落 的加速度要适当小一些，为此可找一个微小的针药瓶，瓶内适当放入定量的沙粒或铁质锉屑，作为调节在水中加 速度大小的配重，使“重物”平均密度略大于水的密度。针药瓶口用蜡封口，并在封口处凝固一段细线作悬线。（2）（沪科K）超重现象演示用软钢丝（如琴弦钢丝）焊接成一个圆环（也可用软竹条环代替），环下悬吊一个质量不大的重物W图4-9圈5-24实究 &与失ab圈 t-5-5m,圆环与轻 绳相连，绳通过一个定滑轮与另一个质量较大的重物M相连（Mm）,如图t-5-5a所示。开始演示时，用手托住M,让m处于静止状态，可以看到软弹性钢丝环由于受到m重力作用略有形变，若这时将手脱 离M后就可以看到m向上加速运动。由于m加速向上运动产生超重，所以这时可看到琴弦发生明显形变，成为一个长轴竖 直被拉长的椭圆，如图t-5-5b所示。为了有较长时间观察重物m的超重现象，应该注意尽量将悬线取得长些（可取1米以上），M的质量与m质量之比要取得适当。另外软 钢丝圆环直径要适当取大些以增加可见度。【其它探究活动】（鲁科K）迷你实验室观察超重现象图6-28超小实检在弹簧测力计上挂一个重物，观察并记住静止时测力计的读数。让挂着重物的测力计缓缓地向上和向下做匀速运动，观察测力计的读数有没有变化。想想这是为什么。（鲁科K）使挂着重物的测力计突然竖直向上做加速运动（图628）,仔细观察在加速的瞬间测力计读数有无改变。想想这 又是为什么。（鲁科K）从实验中我们看到，在静止状态和匀速直线运动状态下，测力计的读数保持不变；而在突然竖直向上加速时， 测力计读数变大。（鲁科J） “迷你实验室”旨在帮助学生获得有关超重现象的一些感性认识。由于在学生的日常生活中，不经常有机会直 接观察和体会超重和失重现象，所以这个实验最好让学生都做一做。在实验中，教师要注意引导学生认真观察用手拉动测力计的一瞬间， 指针所示的读数有什么变化，这对学生理解和掌握超重现象的规律会有所帮助。一个关于超重与失重的小实验（鲁科J）找一个用过的易拉罐、金属罐头盒或塑料瓶，在靠近底部的侧面打一个洞，用手指按住洞口，在里面装上水。移开手指，水 就从洞中射出来如图6. 14（a）所示。（鲁科J）如果放开手，让塑料瓶自由落下如图6. 14（b）所示,在塑料瓶下落过程中，水是否从洞中射出。实际做一做，观察所发生的 现象。怎样解释这一现象？（鲁科J）如果先用手指按住洞口，再将塑料瓶竖直上抛如图6. 14（c）所示,你先猜猜看，水会不会从洞中射出来?水从洞中射出来的 速度比瓶子不动时会大些，还是小些，或者一样?再实际做一做，观察所发生的现象。你观察到的现象与你的猜想一致吗?如何解释这一现 象？4用手电筒做超重、失重实验（图6. 15）（鲁科J）将手电筒竖直向上放置，打开开关，旋松后盖使小电珠恰能点亮。实验时手持电筒，保持它在竖直方向， 突然向上运 动。你会看到小电珠熄灭。+（鲁科J）如果使上述电筒的后盖稍许再旋松一点，直至小电珠刚刚熄灭，然后手持手电筒突然向下运动，小电珠 身 就会点亮。5.个完全失重的小实验（鲁科J）把一小盒饮料放在小台秤上，用手托着，使其处于平衡状态。将手突然向下放开，让饮料和台秤一起自由下落一段距离。仔 细观察在这一过程中，小台秤上的读数指针指在什么位置。（鲁科J）其实，不论是超重还是失重，物体本身所受的重力大小并没有改变。例如，在本实验中小台秤的读数为零（图6. 16），只表示饮料盒对台秤盘的压力为零，并不表示这盒饮料或小台秤所受的重力为零，否则它们就不会继续下落了。2 （人教J）研究性实验和活动资料（2）超重和失重：如图4-23所示，找两个相同的小沙漏，放在托盘天平的两个托盘上。调节天平。使两托盘平衡。当把左边的一只沙漏倒置后立即放在天平上，在细沙流下的过程中，你看到什么现象?想一想，然后做一做（沪科K）课题研究（沪科K）用DIS研究物体的加速度跟力和质量的关系实验装置如图5-33所示。在倾斜的长导轨上，放有一个质量为M的滑块，把它作为研究对象。滑块的首端系有细线，细线绕过光滑 的小滑轮，吊着一个小盘，盘里放有砝码。设盘和珐码的质量为m。调整导轨的倾斜程度，使滑块在小盘及砝码拉力作用下做匀加速直线运动。通过运动传感器，可以在与数据采集器相连的计算机上直接读出小车运动的加速度。请利用DIS验证a- F上的关系。要求根据实验中中记录的数据，画出图像，得出结论。m本节课题的引入，极富创意，一节小诗，一段对话，既联系了我国航天科技的重大成果，又十分自然贴 切地切入主题，学生兴趣盎然。建议：播放一段有关“神舟” 5号飞船的运动和杨利伟在太空的录像，结合记者与杨利伟的对话进行讨 论，让学生介绍自己类似的感受。图5-23和图5-24两个活动，必须让每一个学生亲身经历，并让学生汇报自己的感受和观察结果。由于物体最终归于静止，因此，无 论是突然向上或突然向下，它们都不是一种单一的运动。以突然向上为例：物体先向上做加速运动，加速度方向向上；后向上做减速运动直至停止，加速度方向向下。前、后两阶段手对书的 支持力分别设为N、N2，则N1-mg=ma1 mg=N2=ma2 得 N1=mg+ma1N2=mg-ma2所以，书对手的压力先增大，后减小。如果在教学中，有学生细心地体会到或观察到这个细节变化，应作为极好的契机，引导学生展开讨论。在介绍超重、失重概念时，应该指出，在通常的超重、失重现象中，物体的重力既不“超”也不“失”，只是物体对支持面的压力或 对悬绳的拉力发生了变化。设杨利伟受到座椅的支持力为N,则N-mg=ma得 N=m(g+a)=63X (9.8+8.6)N=1159.2N根据牛顿第三定律，所以他对座椅的压力大小为1159.2N。杨利伟训练时承受的压力达到8个G,表示他受到等于自身重力8倍的压力。飞船返航减速向下时，加速度方向向上，杨利伟会产生超重的感受。引入等效重力加速度g =g+a从飞船参考系计算杨利伟受到座椅的支持力时，可写成N-mg =0 即N_m(g+a)=O 得N=m(g+a)2 (沪科K)用DIS系统研究a与F的关系实验目的：验证加速度与力的正比关系，加深对牛顿第二运动定律的理解。实验原理：由牛顿第二运动定律f=ma，当m不变时，fa。实验器材：朗威DIS实验室、微机、铁架台、气垫导轨、学生天平、小钩码、配重片等。实验过程及数据分析：(1) 用天平称出气垫导轨所配小钩码与配重片的质量(单位：g)。(2) 调整气垫导轨水平，将小钩码与配重片悬挂在导轨末端下方，并通过牵引绳与滑块连接，对滑块施加拉力，使滑块滑动。(3) 逐次增加配重片的质量并手动记录之，使其对滑块施加的拉力逐次增大，采用DIS测加速度的方法，测出不同拉力下加速度的值。(4) 在计算表格中，增加变量“X0”，代表小钩码与配重片的质量，并输入相应数值。耳j a o-jwlT 抑1谊隱勺力的莪*列咒童幼舉 BBt-5-6tBH醱W力的JtW图儉flt-5-(5) 输入计算“拉力”的自由表达式“ f=9. 8*x0 / 1000(N)，得出实验结果，图t-5-6。(6) 点击“坐标绘图”按钮，选择Y轴为“f”，Y轴为“a”，发现所测实验数据在坐标系中基本上是呈线性 分布的，点击“直线拟合”按钮，该直线基本上是通过原点，说明在质量不变的情况下，拉力与加速度成正比 关系，如图t-5-7所示。建议：称出滑块的质量，利用本次实验结果，计算Ma的值，比较与拉力的大小，分析产生误差的原因。3 (沪科K)用DIS系统研究a与m关系实验目的：验证加速度与质量的反比关系，加深对牛顿第二运动定律的理解。ffl t-5-8滑动。发生变化时对应实验原理：由牛顿第二运动定律：f=Ma,在f不变的情况下，a与M反比关系。实验器材：朗威DIS实验室、微机、铁架台、气垫导轨、学生天平、法码、小钩码、配重片等。 实验装置图：如图t-5-8所示。实验过程及数据分析：(1) 用天平称量出滑块的质量(本次试验为219. 5g)。(2) 调整气垫导轨水平。(3) 将小钩码(约30g)悬挂在导轨末端下方，并通过牵引绳与滑块连接，对滑块施加拉力使滑块(4) 在滑块上放置不同质量的砝码，保证其他条件不变，利用DIS测加速度的方法测出滑块质量 的不同加速度。(5) 在“计算表格”中，定义变量“ m1 ”代表法码质量，并输入其值。输人自由表达式“m= (219.5+m1)/1000表示滑块与砝码的总质量。输入自由表达式“x=1/m”得出实验结果(图t-5-9)。(6) 点击“坐标绘图”按钮，选择X轴为“m”，Y轴为“a”，得到如图t-5-10的结果，(7) 如图t-5-10所示，测量获得的数据点在坐标系中的排列表现出明显的双曲线特征。(8) 重新选择X轴为“ 1/m,发现所测实验数据在坐标系中基本上是呈线性分布，点击“直线拟 线基本上是过原点的，如图t-5-11所示。(9) 分析上述结果，说明加速度。与滑块的总质量m的倒数成正比，即加速度a与滑块质量m成反比。4 (沪科K) DIS系统研究超重与失重现象实验目的：观察超重与失重现象，探究产生超重与失重的原因。实验原理：物体在向上或向下做加速运动时，对支持物的作用力大于或小于重力，这种现象称为超重或失重。 实验器材：朗威DIS实验室、微机、配重物。实验过程与数据分析：(1) 取一只力传感器，接入数据采集器，选择“示波显示”方式。(2) 手持传感器的手柄，测量挂钩向下，传感器调零。(3) 在传感器的测量钩上悬挂配重物(10N左右)，让传感器快速升降，观察波形变化。图 t-5-12(4) 点击“暂停采集”，回放所测波形(见图t-5-12),分析波形变化的原因。