超失重现象的由来与实质

前面写:学生在实际问题中没有很好地掌握超失重现象。原因是他们对日常生活中的体重测量原理理解不清，导致对超失重现象没有从本质上把握。

在日常生活中，当测量重力弹簧测力计时，物体的状态在测量过程中处于静态(相对于地面)。因此，根据两个力的平衡获得的弹性力f等于重力g，这与当物体被绳索悬挂或静止放置在平面上时绳索的张力f(或平面的支撑力f)等于重力g的原因相同。长期以来，日常生活中的这种现象在人们的头脑中形成了一种思维定势，即f总是等于g。这种错误的思维定势忽略了一个重要的前提，即物体处于静止状态或匀速运动状态(两者都是相对于地面的)

当一个物体在垂直方向上加速运动时，悬挂物体的拉力或支撑物体的支撑力将与重力不相等。例如，当一个物体的加速度向上时，f大于g，但人们仍然按照以前的错误思维定势f = g来理解它，如果f变大，即g变大，这种现象也叫超重。根据牛顿第二定律，拉力f大于g，额外的力只提供物体向上的加速度，但物体的重力不变。另一方面，当物体有向下的加速度时，G大于F，如果我们仍然按照以前的错误思维理解它，设定F=G，如果F变小，即G变小，这种现象也叫失重。当然，物体的重力没有改变，重力对重力的额外作用力只是提供了物体的向下加速度。

当F=0时，称为完全失重，物体运动的向下加速度是重力加速度g，这意味着重力作用不是用来平衡F，而是用来产生运动加速度。就像卫星(包括它的物体)在太空中以圆周运动的万有引力一样，它也是用来给卫星提供圆周运动的向心加速度。我们也称此时卫星及其物体的状态为完全失重状态。内部非连接体之间没有相互挤压的弹性，它们可以完全漂浮在内部。

从以上分析可以看出，超重和失重的原因是系统加速度，加速度的方向决定了超重还是失重。也就是说，如果系统的加速度与重力方向相同，就会发生失重，而超重则会发生相反的情况。当一个物体向上加速时，它可以向上加速或向下减速。当一个物体向下加速时，它可以向上减速，也可以向下加速。因此，在分析超失重问题时，不能因为运动方向的干扰而误判。分析加速度和减速度中加速度方向和运动方向的关系(加速度方向相同，减速度方向相反)是判断超失重的关键。